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云南某淀粉厂淀粉废水处理工程设计

2009年第12期(总第133期)
邓运智(贵州省建筑设计研究院,贵州 贵阳 550001)
 
  【摘 要】 采用厌氧膨胀颗粒污泥床-循环式活性污泥法(EGSB-CASS)处理淀粉废水,设计规模为2100t·d-1。在进水COD、BOD、SS的质量浓度分别为2200、11000、3000 mg·L-1时,处理后出水达到污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准。工程实践表明,该组合工艺具有投资少、占地面积小、运行效果稳定、运行费用低、可回收能源等优点。
  【关键词】 淀粉废水;工程设计;EGSB工艺
 
1 概述
  云南某淀粉有限公司是一家致力于马铃薯产业化运作的专业性公司,公司业务涉及马铃薯种植、研发、良种繁育、马铃薯制品加工、生产设备等多个领域,该厂每天排放废水总量为2100m3/d。淀粉废水主要成分为淀粉、蛋白质和糖类,是一种高浓度、高酸性的有机废水,如果该废水直接排放到水体中,会造成严重的水体污染。在本工程应用中,采用新进水指标如表1。
表1  主要设计进水水质指标表
COD(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS(mg/L)
PH
22750
11000
3100
6-7
 
2 排放水质目标
  设计出水水质达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级标准,见表2。
                表2  主要设计出水水质指标表
COD(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS(mg/L)
PH
≤100
≤30
≤70
7-8
 
3 工程设计
3.1  工艺流程
  在淀粉生产过程中产生的生产废水含有淀粉、糖类、蛋白质、有机酸等溶解性有机物质,小颗粒淀粉、纤维等不溶性细小颗粒有机物及泥砂等无机物。为了减轻后续处理构筑物的处理负荷,保护后续处理设施,应在马铃薯输送、清洗排放的废水预处理处理设施的前端安装旋转沉沙池、格栅等,以截留原污水中较大的悬浮物或漂浮物、去除废水中泥沙。而在主生产线排放细胞液废水中,需要通过沉淀、浅层气浮等物理方法去除悬浮物、胶体物质及部分有机物,同时回收植物蛋白饲料等[1]
  原水的BOD/COD=0.48>0.3,属高浓度可生化有机废水,故可采用生化处理方法。由于原水的BOD较高,要求达到的处理效果也较高,拟采用厌氧一好氧的处理路线。厌氧法处理高浓度有机废水较经济,既节能又可回收沼气。废水中难降解的COD经厌氧处理后转化为较易降解的COD,高分子有机物转化为低分子有机物,但出水有机物浓度仍较高,达不到排放标准。好氧生物处理法工艺成熟、稳定性好、出水水质较好。因此,采用厌氧一好氧的处理路线较合理。总体方案为如图1所示。
                      图1  总体工艺流程图
3.2  主体构筑物设计参数
  整个工程包括预处理部分、厌氧部分、好氧部分和污泥处理系统。主要处理构筑物及设计参数见表3。
               表3  主要构筑物设计参数
构筑物
设计参数
高效气浮池
SJF4400型气浮池
水解酸化池
停留时间HRT=12h
EGSB池
停留时间HRT=20h
CASS池
停留时间HRT=24h
污泥浓缩池
停留时间HRT=12h
脱水车间
75m2
鼓风机房
100 m2
 
4 工程运行
  厌氧膨胀颗粒污泥床(Expanded Granular Sludge Bed,EGSB)反应器的接种污泥主要来自于污水处理厂的厌氧脱水污泥。接种量为160吨,接种后测量罐内的污泥质量浓度(MLSS)约为20g·L-1。由于淀粉废水的酸度较大,有机物含量较高,如果在IC反应器启动初期进水浓度过高,将对产甲烷菌产生抑制,不利于反应器的快速启动,因此在EGSB反应器内循环形成之前应采用较低的进水浓度进水。采用将反应器进水与出水或清水以1:1的体积比稀释至COD的质量浓度为3500mg·L-1左右,稀释后pH在4.5~5.0之间。为提高反应器内的pH值,加快启动的进程,可在进水中加入NH4HCO3将pH值调至5.0~6.0。反应器初始进水有机进水负荷COD为750kg·d-1,出水COD的质量浓度为500mg·L-1左右,15d后降低到300mg·L-1,去除率高达90%。稳定运行一段时间后可逐步增加进水负荷直至到设计有机负荷。在启动一定时间,当反应器内循环形成后,由于内循环对pH的缓冲作用,将不再在进水加入NH4HCO3调节pH。
  在反应器启动过程中,每天测定反应器出水COD及其去除率、挥发性脂肪酸(VFA)、pH等指标,并定期测定反应器内污泥浓度,观察污泥形态变化。当COD去除率大于80%,VFA的质量浓度小于400mg·L-1,pH高于6.60,产气量正常时可认为反应器运行正常。当监测指标超标时应根据具体情况进行调整。
  CASS工艺的启动过程为:首次加入厌氧出水后,加入部分清水将水位调至最大,开始进行曝气。曝气和沉淀交替进行,即曝气2h后沉淀2h,然后再曝气2h沉淀2h。定期去样测定COD,当COD去除率达到80%以上时即可排水,2d为一个周期,培养约3周后,改为1d一个周期。如此培养20d后,污泥呈现土黄色,沉淀后上层清液为黄绿色,表明活性污泥已经培养成功。
3.2  运行效果
  调试运行成功后,对各处理单元进行连续10d每天取样2次的定期监测。各处理单元的处理效果见表4。
表4  处理单元各项处理结果
处理单元
指标
CODCr
BOD5
SS
沉淀池
水解酸化池
进水(mg/l)
22750
11000
3100
出水(mg/l)
<15925
<8800
<1550
去除率(%)
>30
>20
>50
EGSB
进水(mg/l)
<15925
<8800
<1550
出水(mg/l)
<1200
<880
<465
去除率(%)
>92.5
>90
>70
CASS
进水(mg/l)
<1200
<880
<465
出水(mg/l)
<100
<30
<70
去除率(%)
>91.6
>96.6
>85
总去除率
(%)
>99.6
>99.7
>97.7
 
5 问题及讨论
  (1)EGSB反应器设计进水水温为35℃左右,由于淀粉废水水量较大且水温较低,因此当水温低于设计水温是应进行加热使其达到设计水温方可进水,并在运行过程中将水温逐步增高到43~45℃,即在传统认为的高温厌氧区与中温厌氧区之间。运行实践证明,EGSB反应器的处理效率与沼气产率都比中温的时候高。分析认为在厌氧微生物中存在一个从中温到高温的连续菌种链,在长期的运行过程中,适应45℃的厌氧菌群成了优势菌。(2)在EGSB反应启动过程中采用间歇脉冲式进水方式。一方面这种进水方式增加了反应区的升流速度,改善了传质效率。另一方面均匀的分布有机负荷,增强了系统的稳定性。
 
6 工程效益
6.1  环境效益
  本工程建成之后每年去除COD高达2500吨,大大减轻了水体污染,为企业的进一步发展铺平了道路;同时也对区域经济发展和生态环境的改善都产生了积极的作用。
6.2  经济效益
  工程总投资753.63万元。工程建成后沼气利用获得的经济效益为80万元,运行费主要包括燃料费、人工费、电费、折旧费、维修费等。处理成本1.1元/m3(水)。
 
参考文献
[1]李善平,甘海南.淀粉废水处理的运行与管理[M].北京:中国环境科学出版社,2000.
[2]沈耀良,王宝贞.废水生物处理新技术[M].北京:中国环境科学出版社,1999.
 
 
作者简介:邓运智,35岁,男,工程师,研究方向:市政给水排水。
   
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