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摘要:為滿足某豆制品產業園區發展需要,對其廢水處理工程改擴建。在原有好氧處理工藝基礎上,設計采用UASB-缺氧-好氧的組合工藝處理豆制品加工廢水。工程運行結果表明,出水CODCr質量濃度為30~48mg/L,BOD5質量濃度為6.7~12.5mg/L,NH3-N質量濃度為3.4~7.3mg/L,出水水質達到GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中一級B標準。
關鍵詞:豆制品加工廢水;UASB;好氧處理;深度處理
云南豆制品生產歷史悠久,天然地下“酸水”點制豆制品距今約有400年的歷史,其風味獨特,遠銷20多個省區,出口日本、美國、東南亞各國。云南某豆制品特色產業園區是將該縣大部分作坊式生產的加工戶進行統一規劃,統一管理,解決了作坊式生產布點分散、廢水隨意排放、點源污染難以收集處理等現狀。本工程對該產業園區廢水進行集中處理后達標排放,具有較好的社會效益、環境效益和經濟效益,同時為云南省豆制品加工廢水處理提供一個可行性處理方案。
1工程概況云南某豆制品特色產業園區
近年來生產規模為151.5t/d,曾投資建設800m3/d的豆制品廢水處理設施。隨著工業園區發展,工業園區將建設二期工程,預計豆制品生產規模將達到230t/d,使得現有的廢水處理能力無法滿足產業園區的發展需要。廢水處理工程改擴建將在原有處理工藝和設施的基礎上提高處理能力,使出水水質達到GB18918—2002《城鎮廢水處理廠污染物排放標準》中一級B標準。
2設計水質、水量
本工程進水主要為產業園區豆制品加工廢水和園區生活污水。豆制品加工過程產生的廢水屬于高濃度有機廢水,成分復雜,含有大量蛋白質、氨基酸和脂類,以及生產清洗用水中所含的清蛋白、糖類、豆渣、清潔劑等成分。廢水污染物濃度高,可生化性好,排水時間集中,水量和水質不均勻。原有廢水處理系統處理豆制品加工廢水606m3/d,擴建部分豆制品加工廢水排放量為314m3/d,擴建后豆制品加工廢水的設計水量為920m3/d。園區生活廢水主要是產業園區生產人員的生活排水,BOD5、CODCr污染物濃度低,生活廢水排放量為225.5m3/d。處理系統總設計規模為1200m3/d。出水水質執行GB18918—2002中一級B標準。
3廢水處理工藝
豆制品加工廢水是一種典型的高濃度有機廢水,目前國內外關于這類廢水的處理,基本采用厭氧-好氧法作為主體工藝。厭氧單元多采用UASB、EGSB、IC、ABR、AF等工藝。根據豆制品加工廢水水質和出水水質要求,考慮到UASB具有容積負荷率高、水力停留時間短、能耗低,能把廢水中難降解的大分子有機物轉變為易降解的小分子有機物,從而提高廢水的可生化性,且能產生再生清潔能源等優點,本工程將在現有好氧工藝的基礎上,增加UASB-氣浮池-缺氧池處理單元。來自豆制品產業園區廢水經過沉渣池和格柵后,較大的固形物以及豆渣等顆粒物被有效去除,防止在調節池內大量沉積和對后續的提升泵、管道、閥門造成阻塞。隨后進入調節池充分混勻,水質、水量減輕對后續生物處理的沖擊,保證后續處理順利穩定運行。預處理后由泵輸送至UASB池進行厭氧處理,廢水中大部分有機物在UASB池中被去除,并提高廢水的可生化性,利于后續的好氧處理。隨后UASB出水進入氣浮池,水中浮渣和乳化態的膠體物質被有效去除,保證了后面生化處理的正常進行。氣浮池出水進入缺氧池,和回流的硝化混合液一起在缺氧池內進行生物脫氮,去除水中大部分的NH3-N。缺氧池出水進入推流式曝氣池,去除水中的BOD5和進行硝化反應,一部分混合液回流至缺氧池。隨后出水進入輻流式沉淀池,進行泥水分離,一部分污泥回流至缺氧池,剩余污泥輸送至污泥脫水間進行脫水,泥餅處理后外運,而沉淀池的上清液出水進入配水井,通過配水井配水進入后續CASS池,在CASS池內主要去除BOD5,并進一步降低其他有機物濃度。隨后CASS池出水通過中間水池進入后續深化處理,進一步去除水中的BOD5、TN、TP、SS,確保出水水質達標。通過深度處理設施處理后進入消毒池進行消毒,處理系統出水達標后排放。
4主要構筑物和設計參數
(1)沉渣池。尺寸為8.40m×6.00m×2.70m,有效水深為1.30m,地下式鋼筋混凝土結構,HRT為1.3h。設潛污泵2臺,功率為1.1kW。
(2)格柵井。1座,尺寸為10.00m×1.00m×1.85m,鋼筋混凝土結構。池內設置回轉細格柵1臺,格柵間隙為5mm,渠寬為650mm,渠深為1.75m;轉鼓細格柵1臺,格柵間隙為5mm,渠寬為600mm,渠深為1.75m,PLC時序控制定期刮渣、外運。
(3)調節池。1座,尺寸為24.40m×10.00m×4.80m,有效容積為800m3,平均分隔為2格,上部相通,地下鋼筋混凝土結構。HRT為16h,設置提升泵4臺,Q=43m3/h,H=13m,N=3.0W;攪拌器4臺,功率為1.5kW。
(4)UASB池。2座(并聯),單池尺寸為9.25m×9.00m×7.50m,有效水深為7.00m,鋼筋混凝土結構,HRT為23h。容積負荷為3.6kg[CODCr]/(m3•d),產氣率為1.25L/(L•d),進水采用均勻布水系統,出水設置鋼制三相分離器。
(5)氣浮池和缺氧池。1座,由于場地限制,2個池子合建,氣浮池位于缺氧池內一端的上部。總尺寸為16.50m×5.80m×4.50m,鋼筋混凝土結構。氣浮池尺寸為5.80m×3.80m×2.50m,設置1款氣浮成套設備,型號LBU403B140L,包含進口溶氣系統、刮渣系統、加藥系統。缺氧池有效容積為308m3,污泥負荷為0.20kg[BOD5]/(kg[MLSS•d]),混合液回流比為250%,污泥回流比為60%,HRT為6.2h。設置潛水攪拌器3臺,型號QJB1.5/8-260/3-980;混合液回流泵3臺(2用1備),Q=65m3/h,H=5m,N=7.5kW。
(6)推流式曝氣池。1座,尺寸為29.30m×10.00m×5.00m,有效水深為4.5m,半地下式鋼筋混凝土結構,平均HRT為26.37h。污泥負荷為0.25kg[BOD5]/(kg[MLSS•d]),污泥回流比為60%,氣水比約為35.4∶1,反應池曝氣量為16.4m3/min。
(7)輻流式沉淀池。1座,尺寸為φ7.00m×5.50m,半地下式鋼筋混凝土結構,HRT為2.5h。表面水力負荷為1.3m3/(m2•h)。設置污泥回流泵2臺(1用1備),Q=20m3/h,H=15m,N=1.5kW。
(8)CASS池。2座(并聯),單池尺寸為14.40m×5.80m×5.00m,單池有效容積為333m3,鋼筋混凝土結構,污泥負荷為0.1kg[BOD5]/(kg[MLSS]•d)。CASS池的進水、曝氣、沉淀、潷水運行一個周期為9.0h,其中曝氣階段6.7h,沉淀階段1.3h,潷水階段1.0h,排水比為1∶3.3,高峰氣水比為27∶1,最大曝氣量為12.69m3/min。設置剩余污泥泵2臺,Q=10m3/h,H=10m,N=1kW;污泥回流泵2臺,Q=15m3/h,H=7m,N=1kW;生物選擇區設置攪拌器2臺,N=0.85kW,葉輪直徑為260mm;主反應區設置攪拌器4臺,N=1.5kW,葉輪直徑為400mm。潷水器2臺,Q=100m3/h,功率為0.75kW。
(9)中間水池。1座,尺寸為3.10m×11.60m×5.00m,有效容積為100m3,半地下式鋼筋混凝土結構。設置深度處理提升泵2臺(1用1備),Q=65m3/h,H=10m,N=5.5kW。
(10)深度處理系統。①轉盤過濾器1臺,型號GLK-2500,Q=50m3/h,N=2.0kW。②絮凝沉淀機1套,處理能力為50m3/d,采用豎向流網格絮凝池,絮凝時間為20min。絮凝池設計流速分為3級:一級流速0.03m/s、二級流速0.02m/s、三級流速0.01m/s。③無閥過濾器1套,處理能力為50m3/d,過濾速度為5.5m/h,反沖洗強度為14L/(s•m2)。
(11)消毒池。1座,尺寸為6.00m×3.50m×3.00m,有效水深為2.60m,鋼筋混凝土結構,HRT為1.09h。二氧化氯發生器3套,制備能力為200g/h,投加量為5~8mg/L。
5工程設計特點
(1)本工程在原有的以好氧為主的工藝基礎上增加了厭氧工藝,極大地提高了廢水處理規模和改善了出水水質,運行穩定,處理效果好,出水水質穩定達標。
(2)豆制品加工廢水存在水量、水質波動較大的問題,根據實際情況,適當增大調節池的容積,確保達到調節水量、均化水質的要求,以保證后續處理的穩定運行。
(3)UASB池處理效果好,當UASB反應器容積負荷相對穩定時,進水CODCr質量濃度在2950~3880mg/L和HRT在18~27h范圍變化時,反應器CODCr去除率仍能保持在72%~76%。
(4)由于場地限制,本工程將氣浮池和缺氧池合并建設,既滿足了廢水自流至氣浮池,又避免了氣浮池架高和基礎的處理,充分利用了有限的場地。
6工程運行效果
目前處理系統運行穩定,處理效果顯著,出水水質良好。由監測數據可知,出水水質各項指標達到GB18918—2002中一級B標準。監測結果如表2所示。
7投資及運行成本分析
本項目投資總額為627.49萬元,其中工程費用為495.49萬元,其他費用為85.52萬元,預備費為46.48萬元。年運行成本為69.47萬元,廢水處理成本為1.75元/t。
8結語
(1)根據出水水質的監測數據可知,采用國內成熟的厭氧-好氧工藝處理高濃度豆制品廢水是可行的。該工藝處理效果穩定,耐沖擊負荷能力強,出水水質能夠穩定達到GB18918—2002中的一級B標準。
(2)采用UASB處理豆制品加工廢水啟動快,易于形成顆粒污泥,具有高負荷、高效率、低能耗、可回收清潔能源等優點,UASB在處理高濃度有機生產廢水時效果顯著。(3)當處理系統穩定運行時,進水CODCr濃度和HRT變化時,對處理效果影響不大,出水水質穩定達標。
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作者:胡琪勇;李毅;劉延芳;劉年東 單位:昆明理工大學