UASB-氧化沟工艺在某食品公司酱油废水处理中的应用:案例研究

采用近年来日益流行的流式厌氧污泥床反应器(UASB)和氧化沟工艺处理某食品公司酱油废水,这种新型反应器具有污泥浓度高、结构简单、运行稳定等诸多优点。本文针对该处理工程进行介绍和分析。

1.处理工程概况

该污水处理工程是针对广东省某食品有限公司在酱油加工过程中排放的生产污水所设计。该污水中含有原料所带泥沙、半成品和成品流失而形成的较高浓度有机污染物。该工程的规模根据最大废水排放量定为800m3/d,考虑到生产量的波动,设计水量为1000m3/d,处理后排放的水质满足《广东省污水排放标准》(DB44/26-2001)一级标准。表格1展示了工程的设计进水水质和排放标准。

废水进行处理,通常采用两种生物处理工艺之一:多级好氧处理和厌氧-好氧处理。然而,考虑到厌氧-好氧工艺省电省能、运行费用低等诸多优点,本工程最终选用了UASB-氧化沟工艺进行处理。工艺流程如图1所示。

 

2.废水处理工艺

2.1 工艺流程选择

由于污水中含有高浓度的有机物,BOD5/COD比值超过0.6,因此适合采用生化处理。而多级好氧处理和厌氧-好氧处理是常用的处理方式。然而,针对本工程的具体情况,通过对两种工艺方式进行综合分析比较,最终选用了UASB-氧化沟工艺作为处理工艺。这种工艺不仅省电省能,而且运营成本较低。

废水的深度处理和无害化排放。

 

2.2 工艺流程说明

在集水井中进行初步处理后,废水被污水提升到撇油沉淀池中进行除油和初次沉淀。其中沉淀的污泥通过污泥输送到污泥池中进行处理。接下来,通过调节池,将废水经过UASB反应器进行厌氧处理。而后,在氧化沟进行好氧处理,分解废水中存在的有机污染物。处理后的废水再次进入二沉池,通过深度沉淀和除磷进行清洁处理。此外,二沉池还可以对污泥浓度进行浓缩,将处理后的污泥回流至污泥池中,以实现废水的深度处理和无害化排放。

2.3 工艺特点

(1)采用UASB+氧化沟工艺,构筑物少、布置紧凑,占地面积小,正常运行时,基建和运行费用低;(2)处理效果好,出水水质清澈稳定,悬浮物含量少,微生物种群多;(3)通过厌氧处理和好氧处理的组合,能够去除90%以上的有机物;(4)使用无动力的厌氧反应器去除60%左右的有机物,提高能源利用率。综上所述,本工艺是一种高效、可靠且节能的废水处理技术。

2.4主要工艺单元

2.4.1UASB反应器

UASB反应器由三层组成:上层为气、固、液三相分离器,中层为污泥悬浮层,底层为污泥床层。对于酱油废水,将污水抽送至反应器底部,以0.5~2.0m/h的速度向上流过由污泥絮状或颗粒组成的污泥床。在污水与污泥接触时,发生厌氧反应,有机物被分解为沼气,引起污泥床扰动。气泡和颗粒在上升过程中产生撞击,颗粒和气泡分离,形成气、固、液三相分离体系。具有以下特点:(1) 设备简单,操作方便,易于维护;(2) 厌氧反应效率高,沼气产生量大,并可作为能源回收利用;(3) 能耐受水温、pH值、COD冲击负荷的能力强;(4) 污泥床产生量少、性质稳定、可回收沼气;(5) 气泡颗粒分离清晰,污泥颗粒上升速度快,污水分离效果好。

此外,本工程也使用了氧化沟技术,该技术基于传统活性污泥法改进发展,通过曝气池呈封闭的沟渠形,将曝气、沉淀、污泥稳定等处理过程有机结合,实现循环流动。氧化沟处理具有COD去除率高达95%的优点,且易于管理、运行效果稳定。

由于酱油废水浓度较高,经过UASB处理后出水不能达到排放标准,因此需要接入好氧处理系统。同时,废水也可通过氧化沟的处理,实现COD的高效去除。该工程中,NH3-N浓度超过排放标准,因此需要选用可同时去除氨氮和有机物功能的生化处理设施。国内常见的脱氮工艺包括A/O系统、SBR、SBR的变种以及氧化沟等技术。其中,氧化沟工艺分别实现硝化和反硝化反应,无需回流混合液,从而降低了运行费用。此外,氧化沟工艺还具有去除有机物和NH3-N的双重优势,表现出良好的耐冲击负荷和出水稳定性。

氧化沟工艺包括好氧区和缺氧区,好氧区设有提升式微孔曝气器,其可在线维修,无需停产,维修成本较低;而缺氧区则配有三台液下推流器。为节省基础建设投资和降低地基打桩量,本工程将氧化沟安置在调节池的上部。同时,污泥浓度设为MLSS为4该工程中,池体尺寸为32.9m×12.0m×6.0m,实际容积为1200m3,设计体积负荷为0.2kgBOD5/m3·d,污泥负荷为0.12kgBOD5/kgVSS·d,污泥产生量为72kg。污泥含水率为99.6%,污泥体积为18m3/d。进氧化沟的BOD5浓度为200mg/L,NH3-N浓度为46mg/L,所需空气量为12m3/min。设计要求满足,实际容积超过所需容积。

在调试该工艺时,分为四个阶段:污泥驯化培养阶段、颗粒污泥形成阶段、提高处理负荷阶段和颗粒污泥富集阶段。由某城市污水处理厂的脱水硝化污泥取得厌氧工段所需污泥,由城市污水处理厂的好氧脱水污泥提供好氧工段所需污泥。调试时,首先将厌氧池升温至35℃左右,控制进水量在90m3/h左右,白天进水,晚上停止进水,同时清理UASB和氧化沟液面上由污泥带入的杂物。注意不让厌氧池液面太高,从而保证其良好的性能表现。该工程中,为防止氧池和氧化沟内污泥流失,停止进水并监测控制UASB反应器进水总量、进出水pH值和温度。必须将UASB反应器进水pH值控制在6.5~7.5之间,并且逐步增加水量,同时控制挥发酸浓度在3mg/L以内。在COD去除率达到75%以上时,逐步增大流量。经过3个月的调试,该系统成功调试并投入正常运行。连续7天对运行状态进行监测,监测结果如表2所示。

4讨论   该工程采用的UASB-氧化沟工艺成功处理了酱油废水。工艺流程简单可靠,COD去除率高达80%以上,酸度和碱度均衡稳定,出水达标。与传统的处理工艺相比,采用此工艺处理酱油废水具有成本低、体积小和运行费用低等优势。同时,系统具有良好的适应性和可操作性,对酱油废水的处理效果理想。酱油废水在进水COD为1648mg/L、BOD5为1035mg/L、SS为366mg/L、pH为6.9、色度为64倍和NH3-N为70mg/L的情况下,通过采用UASB-氧化沟工艺处理,可将COD降至79mg/L、BOD5降至16mg/L、SS降至38mg/L、pH升至7.5、色度降至8倍和NH3-N降至7mg/L。COD去除率达到95.2%、BOD5去除率达到98.5%、SS去除率达到89.6%、色度脱除率达到87.5%、NH3-N去除率达到90%,此时的酱油废水可以安全排放。  4.2抗负荷冲击能力  图2显示了COD去除率与进水COD浓度变化的关系。通过实验结果可以得知,UASB反应器的处理效率受到外界影响较大,在达到稳定状态后,COD去除效率约为通过实验可得,UASB-氧化沟系统中,氧化沟具有出色的耐负荷冲击能力,并保持90%左右的COD去除率。即使进水COD水质发生变化,经氧化池处理后的出水水质也能够保持稳定,波动很小。此外,该工程在温度变化范围内均取得了较好的处理效果,这是因为反应池内聚集了不同种类的微生物,不同的菌种在不同的温度范围内生长繁殖,起到主导净化效果的作用。  综上所述,本实验采用UASB-氧化沟工艺成功处理了酱油废水,出水水质能够稳定达到《广东省污水排放标准》。此工艺具有操作简单、成本低、出水稳定等优势,以及适应不同温度范围等特性,是一种值得推广的酱油废水处理工艺。  采用本实验所用的工艺,处理后的酱油废水甚至能够达到DB44/26-2001一级标准,这一处理成果真正实现了资源的可持续利用和废物的零排放。与此同时,这种工艺不仅占地面积小、处理效果好,而且运行费用低,这使得该技术在酱油废水处理和发酵废水处理方面有广泛的应用前景。

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