【摘　要】檸檬酸生產(chǎn)有機(jī)廢水處理目前比較成熟、可靠的工藝就是厭氧—好氧二級(jí)生化處理技術(shù)。通過對(duì)某檸檬酸生產(chǎn)企業(yè)有機(jī)廢水處理過程中的試驗(yàn)探討,探究了該處理工藝的優(yōu)點(diǎn)及需要改進(jìn)的方向,為檸檬酸生產(chǎn)企業(yè)對(duì)有機(jī)廢水處理改造提供了依據(jù)。
　　【關(guān)鍵詞】檸檬酸;有機(jī)廢水;生化處理;試驗(yàn)
　　〔中圖分類號(hào)〕X172　〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A　　〔文章編號(hào)〕
　　1、引言
　　檸檬酸生產(chǎn)鈣鹽法提取工藝三廢排放中,以有機(jī)廢水對(duì)環(huán)境的影響最大,因此對(duì)有機(jī)污水的治理都作為治理的關(guān)鍵。對(duì)高濃度有機(jī)廢水的處理,目前比較成熟、可靠的工藝就是厭氧-好氧二級(jí)生化處理技術(shù)[1]。
　　某檸檬酸企業(yè)是國內(nèi)檸檬酸生產(chǎn)規(guī)模較大的企業(yè),也是對(duì)檸檬酸生產(chǎn)有機(jī)廢水治理起步較早的企業(yè),經(jīng)過多年對(duì)污水治理工藝的不斷改造已形成較為完善的處理工藝,采用高濃度有機(jī)廢水的厭氧消化處理和低濃度有機(jī)廢水的二級(jí)生化處理工藝。
　　2、檸檬酸有機(jī)廢水的組成及水質(zhì)特性
　　該生產(chǎn)企業(yè)雖以玉米取代了早期的傳統(tǒng)發(fā)酵原料薯干和木薯,污染程度及治理的難度有所下降,但隨著規(guī)模的增大,污水治理仍作為達(dá)標(biāo)排放的重點(diǎn)。在檸檬酸鈣鹽法提取工藝中,檸檬酸廢水排量大,產(chǎn)生污水的崗位多,成分復(fù)雜,以發(fā)酵殘?zhí)菫橹鞯挠袡C(jī)成分,因其溶于水,在中和洗糖工序作為廢液而被分離出來,構(gòu)成有機(jī)廢水的主體。除殘?zhí)峭?廢水中還含有檸檬酸、蛋白質(zhì)、聚醚、鹽酸、鈉鹽和鈣鐵鎂等金屬離子以及殘留菌絲體及其它固相懸浮顆粒。試驗(yàn)監(jiān)測(cè)證明,在諸多污染因子中,廢水中的總氮(TN)、總磷(TP)以及懸浮物(SS)均不是引起超標(biāo)排放的因子,而生物耗氧量BOD在有機(jī)廢水中一般占化學(xué)耗氧量COD的40%~50%,且隨著COD的除去相應(yīng)地下降,因此造成廢水污染的主要是COD。檸檬酸有機(jī)廢水的來源及污染特性如表1所示[2]。
　　3、檸檬酸生產(chǎn)有機(jī)廢水處理工藝概述
　　該廠采用一級(jí)管道厭氧消化的生化處理工藝流程,如圖1所示。
　　高濃度有機(jī)廢水首先進(jìn)入緩沖罐,調(diào)整溫度和pH值,然后以適當(dāng)?shù)牧髁窟M(jìn)入管道厭氧消化器,進(jìn)行中溫發(fā)酵,水力停留時(shí)間控制在兩天左右。整個(gè)過程分兩個(gè)階段進(jìn)行,即產(chǎn)酸發(fā)酵過程和產(chǎn)氣(甲烷)發(fā)酵過程。在去除污染的同時(shí),產(chǎn)生了大量再生能源———沼氣,沼氣經(jīng)氣水分離和脫硫后,進(jìn)入沼氣貯罐,作為燃料利用。厭氧消化后的低濃度廢水經(jīng)水封槽與生產(chǎn)中產(chǎn)生的低濃度有機(jī)廢水進(jìn)入二級(jí)生化處理工藝,如圖2所示。
　　一次厭氧消化出水和生產(chǎn)中的低濃度有機(jī)廢水一同進(jìn)入調(diào)節(jié)池,經(jīng)混合后水質(zhì)基本達(dá)到均一狀態(tài),然后經(jīng)泵送入?yún)捬醭?。在厭氧池?nèi)有機(jī)物被厭氧微生物降解,產(chǎn)生大量沼氣。廢水自厭氧池末端溢流到沉淀池,經(jīng)沉降分離除去部分鈣質(zhì),同時(shí)有機(jī)物被繼續(xù)降解。沉降下來的污泥利用污泥泵送回厭氧池,上清液匯集至兼氧池。經(jīng)一級(jí)兼氧過度以提高接觸氧化的效率,兼氧池的出水經(jīng)集水池進(jìn)入接觸氧化過程。接觸氧化池配備鼓風(fēng)機(jī),從池底分布鼓風(fēng),進(jìn)行充氧曝氣,使水中的有機(jī)物被好氧微生物進(jìn)一步降解。經(jīng)過接觸氧化后,好氧出水添加混凝劑在氣浮池內(nèi),表面浮泥推入干化場(chǎng)瀝干得到干化污泥,廢水可以基本達(dá)標(biāo),經(jīng)自然氧化塘排放。
　   4、廢水處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)
　　緩沖罐
　　按企業(yè)檸檬酸生產(chǎn)規(guī)模為50tCAM/日計(jì),日產(chǎn)高濃度有機(jī)廢水約600m3。采用均衡水質(zhì)水量,設(shè)計(jì)2只?5m×4m的緩沖罐用于收集各車間濃糖水,由pH測(cè)控儀控制自動(dòng)投加脫色離交廢堿液調(diào)節(jié)緩沖罐中濃糖水的pH值。
　　管道厭氧消化器
　　管道厭氧消化器為臥式長筒狀雙封頭容器,碳鋼制成,內(nèi)部防腐處理,前后端分別設(shè)有進(jìn)、出水口,上部有氣室和沼氣出口,下部設(shè)有污泥排放口和回流管。中間設(shè)置折流擋板,以改善流體流態(tài)。水力停留時(shí)間約兩天。
　　調(diào)節(jié)池
　　按檸檬酸產(chǎn)量50t/日計(jì),日產(chǎn)廢水約1500m3,需建兩個(gè)12m×6m,深2.5m的調(diào)節(jié)池,用于一次厭氧消化出水和生產(chǎn)中的低濃度有機(jī)廢水的混合調(diào)節(jié),并配有pH自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)節(jié)裝置。
　　厭氧池
　　厭氧池是將升流式厭氧污泥床和厭氧污泥濾池組合為一體的復(fù)合厭氧池,設(shè)計(jì)2個(gè)。采用半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),中間多室分隔,上部為4棱柱形,下部為錐體,平面尺寸6m×6m,有效高度6.5m。厭氧池的污泥懸浮層內(nèi)設(shè)2.0m高的軟性組合填料,底部均勻分布4個(gè)進(jìn)水噴嘴,進(jìn)水噴嘴還同污泥濃縮池相連,為了保證厭氧池內(nèi)有足夠的污泥量,可將二沉池濃縮污泥回流至厭氧池。厭氧池上部設(shè)三相分離器,污水經(jīng)泥水分離后排出。水力停留時(shí)間約兩天。
　　接觸氧化池
　　接觸氧化池采用2座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),平面尺寸7m×4.2m。有效高度2.7m,分為3個(gè)廊道,污水呈推流式前進(jìn),空氣由羅茨風(fēng)機(jī)供給,經(jīng)膜片式微孔曝氣器進(jìn)水中,接觸氧化池內(nèi)安裝軟性組合填料,填料層高2.0m,占整個(gè)池體積的75%,出水經(jīng)三角堰溢流進(jìn)入二沉池。
　　氣浮池
　　為去除廢水中的懸浮物,設(shè)計(jì)2套氣浮裝置,采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),氣浮池直徑為3.0m,有效高度5.0m,頂部裝有活動(dòng)式推泥機(jī),將表面浮泥推入干化場(chǎng)。利用硫酸鋁作為混凝劑。
　　5、運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果與分析
　　管道厭氧消化器的運(yùn)行性能試驗(yàn)為考查管道厭氧消化器的運(yùn)行性能,對(duì)管道厭氧消化器的啟動(dòng),進(jìn)、出水的水質(zhì),處理效果等運(yùn)行指標(biāo)跟蹤觀測(cè),結(jié)果如下。
　　管道厭氧消化器的啟動(dòng)
　　厭氧反應(yīng)器的啟動(dòng)方式有2種,高負(fù)荷低去除率和低負(fù)荷高去除率的啟動(dòng),前者可縮短啟動(dòng)時(shí)間,但反應(yīng)器出現(xiàn)酸性的可能性大,后者啟動(dòng)時(shí)間相對(duì)長一些,比較穩(wěn)妥,易于控制,試驗(yàn)中采用低負(fù)荷高去除率的啟動(dòng)方式。取某酒廠污水處理站消化脫水污泥投入反應(yīng)器,接種污泥濃度為15.5kg/m3,投泥完畢后開始污泥馴化。啟動(dòng)初期是一個(gè)富集、培養(yǎng)厭氧消化微生物,并使消化器中活性污泥逐步形成與發(fā)展的階段。這一時(shí)期要注意調(diào)整進(jìn)水的水質(zhì)和水量,保持較低的平穩(wěn)的有機(jī)負(fù)荷,維持適宜的pH值和溫度。在此階段采用每天進(jìn)水2次,每次進(jìn)水6h,進(jìn)水流量4m3/h,CODcr濃度控制在1200mg/L,pH值7~8,進(jìn)水溫度33℃~35℃。運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果:CODcr去除率從30%升至70%,出水pH值從5.5升至7左右,表明污泥馴化已逐漸適應(yīng)檸檬酸廢水。
　　經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行,可見填料上逐漸附著生物膜,填料間開始產(chǎn)生微粒狀污泥。根據(jù)運(yùn)行狀況逐步調(diào)低進(jìn)水pH值,提高有機(jī)負(fù)荷,增大進(jìn)水量,每次提高幅度為0.3kg/m3·d,當(dāng)CODcr空積負(fù)荷達(dá)到3kg/m3·d時(shí),進(jìn)水CODcr去除率維持在80%左右。此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)有氣泡上升,觀察污泥呈黑色,含有大量甲烷八疊球菌,污泥中出現(xiàn)少量1mm顆粒狀污泥,認(rèn)為啟動(dòng)期結(jié)束。整個(gè)啟動(dòng)過程約需60~80天。
　　管道厭氧消化器的穩(wěn)定運(yùn)行性能試驗(yàn)厭氧消化器長期穩(wěn)定運(yùn)行性能試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
　　低濃度有機(jī)廢水二級(jí)生化處理工藝運(yùn)行性能試驗(yàn)
　　在高濃度有機(jī)廢水厭氧消化穩(wěn)定運(yùn)行的條件下,通過對(duì)低濃度有機(jī)廢水二級(jí)生化處理工藝各階段出水水質(zhì)的檢測(cè),低濃度有機(jī)廢水二級(jí)生化處理性能試驗(yàn)結(jié)果如表3所示[8]。
　　6、結(jié)論
　　高濃度檸檬酸廢水處理的生產(chǎn)性試驗(yàn)和效果分析證明,該工藝線路集中了目前較為成熟的有機(jī)廢水處理技術(shù),運(yùn)行可靠。
　　投入接種污泥,采用低負(fù)荷高去除率的啟動(dòng)方式,雖啟動(dòng)時(shí)間相對(duì)延長,但啟動(dòng)條件容易控制,運(yùn)行穩(wěn)定。
　　管道厭氧消化器運(yùn)行穩(wěn)定時(shí),容積負(fù)荷為8.2kg/m3·d,污泥濃度穩(wěn)定在19.75kg/m3,CODcr去除率達(dá)到80%。
　　增加一級(jí)兼氧池過渡,不僅提高了接觸氧化池的效率,而且兼氧池自身也有一定的除去功能;同時(shí)也大大減低接觸氧化池填料結(jié)鈣現(xiàn)象,提高了接觸氧化池長期允許的穩(wěn)定性?？梢栽谔盍媳砻孀躺钚粤己玫纳锬?CODcr總?cè)コ蔬_(dá)到90%以上。
　　經(jīng)過一年多的生產(chǎn)性試驗(yàn)表明,該廠廢水處理工藝是可行的,處理效果穩(wěn)定,達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,值得檸檬酸生產(chǎn)企業(yè)以及發(fā)酵行業(yè)推廣及借鑒。
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