云南某淀粉廠淀粉廢水處理工程設(shè)計
1 概述
云南某淀粉有限公司是一家致力于馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化運作的專業(yè)性公司，公司業(yè)務(wù)涉及馬鈴薯種植、研發(fā)、良種繁育、馬鈴薯制品加工、生產(chǎn)設(shè)備等多個領(lǐng)域，該廠每天排放廢水總量為2100m3/d。淀粉廢水主要成分為淀粉、蛋白質(zhì)和糖類，是一種高濃度、高酸性的有機(jī)廢水，如果該廢水直接排放到水體中，會造成嚴(yán)重的水體污染。在本工程應(yīng)用中，采用新進(jìn)水指標(biāo)如表1。
表1 主要設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)表
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2 排放水質(zhì)目標(biāo)
設(shè)計出水水質(zhì)達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）的一級標(biāo)準(zhǔn)，見表2。
表2 主要設(shè)計出水水質(zhì)指標(biāo)表
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3 工程設(shè)計
3.1 工藝流程
在淀粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水含有淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸等溶解性有機(jī)物質(zhì)，小顆粒淀粉、纖維等不溶性細(xì)小顆粒有機(jī)物及泥砂等無機(jī)物。為了減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，保護(hù)后續(xù)處理設(shè)施，應(yīng)在馬鈴薯輸送、清洗排放的廢水預(yù)處理處理設(shè)施的前端安裝旋轉(zhuǎn)沉沙池、格柵等，以截留原污水中較大的懸浮物或漂浮物、去除廢水中泥沙。而在主生產(chǎn)線排放細(xì)胞液廢水中，需要通過沉淀、淺層氣浮等物理方法去除懸浮物、膠體物質(zhì)及部分有機(jī)物，同時回收植物蛋白飼料等[1]。
原水的BOD／COD=0.48>0.3，屬高濃度可生化有機(jī)廢水，故可采用生化處理方法。由于原水的BOD較高，要求達(dá)到的處理效果也較高，擬采用厭氧一好氧的處理路線。厭氧法處理高濃度有機(jī)廢水較經(jīng)濟(jì)，既節(jié)能又可回收沼氣。廢水中難降解的COD經(jīng)厭氧處理后轉(zhuǎn)化為較易降解的COD，高分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低分子有機(jī)物，但出水有機(jī)物濃度仍較高，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。好氧生物處理法工藝成熟、穩(wěn)定性好、出水水質(zhì)較好。因此，采用厭氧一好氧的處理路線較合理？傮w方案為如圖1所示。
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圖1 總體工藝流程圖
3.2 主體構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)
整個工程包括預(yù)處理部分、厭氧部分、好氧部分和污泥處理系統(tǒng)。主要處理構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)見表3。
表3 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)
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4.工程運行
厭氧膨脹顆粒污泥床（Expanded Granular Sludge Bed，EGSB）反應(yīng)器的接種污泥主要來自于污水處理廠的厭氧脫水污泥。接種量為160噸，接種后測量罐內(nèi)的污泥質(zhì)量濃度（MLSS）約為20g·L-1。由于淀粉廢水的酸度較大，有機(jī)物含量較高，如果在IC反應(yīng)器啟動初期進(jìn)水濃度過高，將對產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生抑制，不利于反應(yīng)器的快速啟動，因此在EGSB反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)形成之前應(yīng)采用較低的進(jìn)水濃度進(jìn)水。采用將反應(yīng)器進(jìn)水與出水或清水以1：1的體積比稀釋至COD的質(zhì)量濃度為3500mg·L-1左右，稀釋后pH在4.5～5.0之間。為提高反應(yīng)器內(nèi)的pH值，加快啟動的進(jìn)程，可在進(jìn)水中加入NH4HCO3將pH值調(diào)至5.0～6.0。反應(yīng)器初始進(jìn)水有機(jī)進(jìn)水負(fù)荷COD為750kg·d-1，出水COD的質(zhì)量濃度為500mg·L-1左右，15d后降低到300mg·L-1，去除率高達(dá)90%。穩(wěn)定運行一段時間后可逐步增加進(jìn)水負(fù)荷直至到設(shè)計有機(jī)負(fù)荷。在啟動一定時間，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)形成后，由于內(nèi)循環(huán)對pH的緩沖作用，將不再在進(jìn)水加入NH4HCO3調(diào)節(jié)pH。
在反應(yīng)器啟動過程中，每天測定反應(yīng)器出水COD及其去除率、揮發(fā)性脂肪酸（VFA）、pH等指標(biāo)，并定期測定反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度，觀察污泥形態(tài)變化。當(dāng)COD去除率大于80%，VFA的質(zhì)量濃度小于400mg·L-1，pH高于6.60，產(chǎn)氣量正常時可認(rèn)為反應(yīng)器運行正常。當(dāng)監(jiān)測指標(biāo)超標(biāo)時應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。
CASS工藝的啟動過程為：首次加入?yún)捬醭鏊，加入部分清水將水位調(diào)至最大，開始進(jìn)行曝氣。曝氣和沉淀交替進(jìn)行，即曝氣2h后沉淀2h，然后再曝氣2h沉淀2h。定期去樣測定COD，當(dāng)COD去除率達(dá)到80%以上時即可排水，2d為一個周期，培養(yǎng)約3周后，改為1d一個周期。如此培養(yǎng)20d后，污泥呈現(xiàn)土黃色，沉淀后上層清液為黃綠色，表明活性污泥已經(jīng)培養(yǎng)成功。
3.2 運行效果
調(diào)試運行成功后，對各處理單元進(jìn)行連續(xù)10d每天取樣2次的定期監(jiān)測。各處理單元的處理效果見表4。
表4 處理單元各項處理結(jié)果
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5 問題及討論
１）EGSB反應(yīng)器設(shè)計進(jìn)水水溫為35℃左右，由于淀粉廢水水量較大且水溫較低，因此當(dāng)水溫低于設(shè)計水溫是應(yīng)進(jìn)行加熱使其達(dá)到設(shè)計水溫方可進(jìn)水，并在運行過程中將水溫逐步增高到43～45℃，即在傳統(tǒng)認(rèn)為的高溫厭氧區(qū)與中溫厭氧區(qū)之間。運行實踐證明，EGSB反應(yīng)器的處理效率與沼氣產(chǎn)率都比中溫的時候高。分析認(rèn)為在厭氧微生物中存在一個從中溫到高溫的連續(xù)菌種鏈，在長期的運行過程中，適應(yīng)45℃的厭氧菌群成了優(yōu)勢菌。（
２）在EGSB反應(yīng)啟動過程中采用間歇脈沖式進(jìn)水方式。一方面這種進(jìn)水方式增加了反應(yīng)區(qū)的升流速度，改善了傳質(zhì)效率。另一方面均勻的分布有機(jī)負(fù)荷，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
6 工程效益
6.1 環(huán)境效益
本工程建成之后每年去除COD高達(dá)2500噸，大大減輕了水體污染,為企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展鋪平了道路；同時也對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善都產(chǎn)生了積極的作用。
6.2 經(jīng)濟(jì)效益
工程總投資753.63萬元。工程建成后沼氣利用獲得的經(jīng)濟(jì)效益為80萬元，運行費主要包括燃料費、人工費、電費、折舊費、維修費等。處理成本1.1元/m3(水)。
參考文獻(xiàn)
[1]李善平,甘海南.淀粉廢水處理的運行與管理[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2000.
[2]沈耀良,王寶貞.廢水生物處理新技術(shù)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1999.
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