【生化污水處理】UASB-氧化溝工藝處理某食品公司醬油廢水案例
流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)是近幾年發(fā)展的一種新型厭氧反應(yīng)器，具有污泥濃度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。氧化溝是一種新型活性污泥法。采用UASB-氧化溝工藝處理某食品公司的醬油廢水，本文對(duì)該工程進(jìn)行介紹和分析。
1工程概況
本污水處理工程涉及的污水來源于廣東省某食品有限公司在醬油加工過程中排放的生產(chǎn)污水。該污水中含有原料所夾帶的泥沙、半成品和成品流失而形成的較高濃度的有機(jī)污染物質(zhì)。該廠廢水的最大量為800m3/d，考慮到生產(chǎn)量的波動(dòng)，該工程的設(shè)計(jì)水量為1000m3/d，處理后出水水質(zhì)執(zhí)行《廣東省污水排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB44/26-2001）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。該工程的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。
2廢水處理工藝
2.1工藝流程選擇
本工程處理的污水有機(jī)物濃度高,BOD5/COD為0.6以上，可生化性很好。一般宜采用生化處理。該類廢水通常的處理工藝有兩種，一種是兩級(jí)或多級(jí)好氧生物處理工藝；另一種是厭氧-好氧生物處理工藝。經(jīng)綜合比較這兩種生物處理工藝，厭氧-好氧工藝具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)性，它是一種省電省能、運(yùn)行費(fèi)用低的工藝。所以本工程采用UASB-氧化溝工藝。工藝流程如圖1所示。
2.2工藝流程說明
集水井進(jìn)水口設(shè)細(xì)格柵機(jī)，去除一些較大的懸浮物和漂浮物。污水自流進(jìn)入集水井，從集水井用水泵提升到撇油沉淀池，進(jìn)行除油和初次沉淀，并設(shè)污泥泵將沉淀污泥輸送至污泥池。廢水在調(diào)節(jié)池停留一定的時(shí)間勻質(zhì)勻量后，用污水泵抽送到UASB反應(yīng)器的底部，在UASB反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行厭氧處理。廢水在氧化溝進(jìn)行好氧處理，降解廢水中剩余的有機(jī)物。在氧化溝內(nèi)曝氣器的作用下，廢水與污泥在各槽內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，處于完全混合狀態(tài)，接觸效果好，生化反應(yīng)完全。廢水經(jīng)UASB+氧化溝處理后，90%以上的有機(jī)物被去除。氧化溝的出水進(jìn)入二沉池，經(jīng)沉淀后，出水pH值、COD、BOD5、SS、NH3-N、色度等指標(biāo)都能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。二沉池污泥進(jìn)入污泥濃縮池，經(jīng)濃縮后回流到氧化溝內(nèi)，剩余污泥進(jìn)入池，經(jīng)污泥脫水機(jī)脫水形成泥渣后外運(yùn)處置。
2.3工藝特點(diǎn)
(1)工藝流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少、布置緊湊，占地面積小，基建和運(yùn)行費(fèi)用低；(2)活性污泥高，處理效果好，出水水質(zhì)清澈、穩(wěn)定，出水懸浮物含量少；(3)厭氧段在無動(dòng)力的情況下，可去除60%左右的有機(jī)物，大大降低了廢水的處理成本，好氧段的動(dòng)力消耗少；(4)對(duì)水溫、pH值、COD的抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；(5)污泥產(chǎn)生量少，污泥性質(zhì)穩(wěn)定，并可回收沼氣。
2.4主要工藝單元
2.4.1UASB反應(yīng)器
UASB反應(yīng)器分為3層，上部為氣、固、液三相分離器，中部有污泥懸浮層，底部有一污泥床層。醬油廢水用污水泵抽送到UASB反應(yīng)池的底部，以0.5～2.0m/h的上流速度向上流過由絮狀或顆粒狀污泥組成的污泥床。隨著污水與污泥相接觸而發(fā)生厭氧反應(yīng)，有機(jī)物被兼性菌和厭氧菌分解成沼氣，沼氣引起污泥床擾動(dòng)。在污泥床產(chǎn)生的氣體中有一部分附在污泥顆粒上，自由氣泡和附著在污泥顆粒上的氣泡上升至反應(yīng)器的頂部。污泥顆粒的上升撞擊到脫氣擋板的底部，這引起附著的氣泡釋放；脫氣的顆粒污泥沉淀回到污泥層的表面。自由氣體和污泥顆粒釋放的氣體被收集在反應(yīng)器頂部的集氣室內(nèi)。液體中包含一些剩余的固體物和生物顆粒進(jìn)入到沉淀室內(nèi)，剩余固體和生物顆粒從液體中分離并通過反射板落回到污泥層的上面。
UASB反應(yīng)器的主要特點(diǎn)是集厭氧消化與三相分離（沼氣、污水和顆粒物的分離）于一體，結(jié)構(gòu)緊湊；將接種的厭氧或好氧絮狀污泥培養(yǎng)成沉降性能好、活性高的厭氧顆粒污泥；反應(yīng)器的污泥層中微生物濃度高，容積負(fù)荷率大，水力停留時(shí)間短，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定性好；既發(fā)揮了厭氧消化不需供氧的優(yōu)點(diǎn)，又克服了傳統(tǒng)厭氧消化反應(yīng)器效率低、體積龐大以及中溫厭氧消化反應(yīng)器投資與運(yùn)行費(fèi)用高、操作管理復(fù)雜的缺點(diǎn)。
本工程中，UASB池共有四座，UASB的設(shè)計(jì)水力負(fù)荷為0.2m3/m2·h，水力停留時(shí)間18h；設(shè)計(jì)體積負(fù)荷為3.0kgCOD/m3·d，所需有效容積533m3，池體尺寸5.8m×5.8m×5.0m，實(shí)際有效容積672m3，實(shí)際體積負(fù)荷2.4kgCOD/m3·d，小于設(shè)計(jì)體積負(fù)荷，滿足要求。產(chǎn)生的污泥量160kg，取污泥含水率為99.6%，污泥體積為40m3/d。
2.4.2氧化溝
氧化溝是在傳統(tǒng)活性污泥法基礎(chǔ)上改型和發(fā)展，由于其曝氣池呈封閉的溝渠形，污水和活性污泥的混合液在其中不斷循環(huán)流動(dòng)。它將曝氣、沉淀、污泥穩(wěn)定等處理過程為一體，間歇運(yùn)行，COD去除率高達(dá)95%，管理方便，運(yùn)行效果穩(wěn)定。
本工程中，由于醬油廢水濃度較高，UASB處理出水達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，需接好氧處理。而且廢水NH3-N濃度超過排放標(biāo)準(zhǔn)，因而在方案選擇時(shí)需要可同時(shí)去除氨氮和有機(jī)物功能的生化處理設(shè)施。目前，國(guó)內(nèi)常用的脫氮工藝為A/O系統(tǒng)、SBR和SBR的變種以及氧化溝等技術(shù)。其中氧化溝工藝的硝化和反硝化分開，能發(fā)揮各自功能，不需混合液內(nèi)回流，因而運(yùn)行費(fèi)用低，是既去除有機(jī)物同時(shí)還去除NH3-N較好的生化工藝，具有耐沖擊負(fù)荷和出水穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
氧化溝分為好氧區(qū)和缺氧區(qū)。好氧區(qū)設(shè)提升式微孔曝氣器，提升式微孔曝氣器的特點(diǎn)是在運(yùn)行時(shí)可進(jìn)行維修，不需要停產(chǎn)維修；缺氧區(qū)設(shè)3臺(tái)液下推流器。為了減少地基的打樁量，節(jié)省基建投資，本工程將氧化溝建在調(diào)節(jié)池的上部。設(shè)污泥濃度MLSS為4500mg/L，并取污泥負(fù)荷為0.12kgBOD5/kgVSS·d。設(shè)計(jì)體積負(fù)荷0.2kgBOD5/m3·d，所需容積900m3，池體尺寸32.9m×12.0m×6.0m，實(shí)際容積1200m3，大于所需容積，滿足要求；污泥產(chǎn)生量72kg，取污泥含水率為99.6%，污泥體積為18m3/d；設(shè)進(jìn)氧化溝的BOD5濃度200mg/L，NH3-N濃度46mg/L，所需的空氣量12m3/min。
3運(yùn)行調(diào)試及處理效果
整個(gè)工藝的啟動(dòng)調(diào)試分4個(gè)階段，污泥馴化培養(yǎng)階段、顆粒污泥形成階段、提高處理負(fù)荷階段和顆粒污泥富集階段。厭氧工段所需污泥取自某城市污水處理廠的脫水硝化污泥，好氧工段所用污泥取自城市污水處理廠的好氧脫水污泥。調(diào)試時(shí)首先將厭氧池升溫至35℃左右，控制進(jìn)水量在90m3/h左右，白天進(jìn)水，晚上停止進(jìn)水，同時(shí)清理UASB和氧化溝液面上由污泥帶入的雜物，注意觀察液面，不讓厭氧池和氧化溝內(nèi)污泥流失。如果出水中帶有大量的污泥則停止進(jìn)水，同時(shí)監(jiān)測(cè)控制UASB反應(yīng)器進(jìn)水總量、進(jìn)出水pH值、溫度，將UASB反應(yīng)器進(jìn)水pH值控制在6.5～7.5之間。然后逐步加大水量，并控制揮發(fā)酸濃度在3mg/L以內(nèi)。每天對(duì)COD定期監(jiān)測(cè)，當(dāng)COD去除率達(dá)到75%以上時(shí)，再逐步增大流量。經(jīng)過3個(gè)月的調(diào)試，系統(tǒng)調(diào)試成功并投入正常運(yùn)行。正常運(yùn)行后連續(xù)7d監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。
4討論
4.1處理效果
UASB-氧化溝工藝可以有效處理醬油廢水，醬油廢水在進(jìn)水COD為1648mg/L、BOD5為1035mg/L、SS為366mg/L，pH為6.9、色度為64倍、NH3-N為70mg/L的條件下，經(jīng)UASB-氧化溝工藝處理后，外排廢水COD為79mg/L、BOD5為16mg/L、SS為38mg/L、pH為7.5、色度為8倍、NH3-N為7mg/L，相應(yīng)的COD去除率為95.2%、BOD5去除率為98.5%、SS去除率為89.6%、色度脫除率為87.5%、NH3-N去除率為90%。醬油廢水經(jīng)過UASB-氧化溝工藝處理后，能夠達(dá)標(biāo)排放。
4.2抗負(fù)荷沖擊能力
COD去除率隨進(jìn)水COD濃度的變化如圖2所示。結(jié)果表明，UASB反應(yīng)器處理效率受外界影響較大，達(dá)到穩(wěn)定，COD去除效率約為60%。氧化溝具有耐負(fù)荷沖擊性能，保持較高的COD去除率，約為90%。而對(duì)于整個(gè)UASB-氧化溝系統(tǒng)，盡管進(jìn)水COD的水質(zhì)變化較大，但由于氧化溝抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，所以出水水質(zhì)穩(wěn)定、波動(dòng)不大。
4.3對(duì)溫度的適應(yīng)性
該工程從開始啟動(dòng)至今，池內(nèi)溫度在15～35℃變化，但廢水水質(zhì)始終維持在較高的處理水平，出水濃度不受影響。該工藝在不同的溫度范圍內(nèi)都能取得較好的處理效果，是由于反應(yīng)池截留污泥量多，不同種類的微生物聚集在一起，在不同的溫度范圍內(nèi)不同的菌種大量生長(zhǎng)繁殖，起主導(dǎo)凈化效果的緣故。
5結(jié)論
UASB-氧化溝工藝處理醬油廢水，取得了非常好的效果，出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)到《廣東省污水排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB44/26-2001）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而且該工藝具有占地面積小，處理效果好，運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，能廣泛應(yīng)用于醬油廢水處理和發(fā)酵廢水處理的實(shí)際工作中。
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