鱼糜加工废水治理工程实例分析
摘要:采用凝聚回收—气浮—厌氧折流板反应器(ABR) —A/ O 工艺处理高浓度鱼糜加工废水。工程设计处理能力为800m3/ d ,进水COD 为8 439 mg/ L ,处理后出水达到《污水综合排放标准》( GB 8978 —1996) 一级标准。实际运行结果表明,该废水处理工艺不仅能保证出水水质,而且高效低耗,是一种切实可行的处理技术。
关键词:鱼糜加工废水,厌氧折流板反应器,水溶性蛋白,废水处理
石浦是象山县渔业重镇,水产品加工业发达, 特别是鱼糜(鱼粉) 制品加工企业发展迅速。所谓鱼糜制品是将鱼肉经采肉、漂洗、擂溃、拌馅、成型、熟制等工序而制成的产品。鱼糜制品没有腥味、富弹性、风味独特、营养丰富且价格便宜,深受大众喜爱。然而鱼糜加工排放的废水含有大量的水溶性蛋白,COD 高。目前,鱼糜加工废水的处理方法仍采用传统的A/ O工艺,出水水质很难达到《污水综合排放标准》( GB 8978 —1996) 一级标准, 而且处理成本很高。
现以宁波某食品开发有限公司鱼糜加工废水处理项目为例,介绍采用凝聚回收—气浮—厌氧折流板反应器(ABR) —A/ O 工艺的设计思路和水质监测情况。
1 工程概况
该企业生产原料多以狭鳕鱼、日本海蓝鳕鱼、竹筴鱼等鱼类为主,产品包括鱼香肠、鱼丸、冷冻鱼糜、鱼排和鱼糜蟹腿等,远销日本和韩国。为改善鱼糜制品的弹性和凝胶强度,在加工过程中添加淀粉、多磷酸盐、乳清蛋白和大豆蛋白等成分。
企业日排放鱼糜加工废水约800 m3 ,包括鱼肉清洗废水、漂洗混合废水、旋转混合废水和压榨废水。废水水质分析见表1 ,废水污染物进水水质指标设计值见表2。
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2 工艺选择主要考虑因素
(1) 鱼糜加工废水中除了含有脂肪、无机盐、细小鱼皮等外,还有大量的微细鱼糜和水溶性蛋白等有价物质,约占总量的15 %[1 ] ,这些物质可以通过凝聚加以回收,在减轻废水处理负荷的同时能产生一定的经济效益。
(2) 由于鱼糜加工废水有机物含量高,采用好氧生物处理能耗大,而采用常规的厌氧生物处理,达到甲烷化阶段时,需要很长的水力停留时间,且设施建造结构复杂。为此采用ABR ,其结构简单,类似于多级上流式厌氧污泥床(UASB) 串联(接近于推流式反应器) ,且无三相分离器,造价低。
(3) 考虑鱼糜加工废水中TP 浓度较高,而氨氮浓度相对较低的特点,采用A/ O 工艺。利用厌氧条件对聚磷菌的抑制作用,促使其以溶解磷的形式释放在好氧池中富集的磷,并大量吸收挥发性有机碳源;利用好氧条件下聚磷菌的过量摄取,使磷能以较快的速率下降[2 ] 。
3 工艺流程和设计参数
3. 1 工艺流程
从经济和处理效果上考虑,最终采用凝聚回收— 气浮—ABR —A/ O 工艺。工艺流程见图1。
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3. 2 主要工艺设计参数
3. 2. 1 机械格栅
选用BGF2600 型机械格栅,最大流量80 m3 / h , 尼龙耙齿间距5 mm ,运行速度2 m/ min。去除废水中残余的鱼头、腐块等杂物,收集后可制作畜禽饲料。
3. 2. 2 鱼肉蛋白的凝聚回收
鱼糜加工废水中水溶性蛋白回收的关键在于确定鱼肉蛋白的等电点。采样进行小试,通过调整不同的p H ,均静止10 min 后,用双缩脲比色法测定废水中蛋白质的浓度。最终确定鱼肉蛋白的等电点在 p H = 4. 20～5. 00 ,鱼肉蛋白回收率最高可达87 % , 同时COD 下降42 %。
在实际工程中,采用批量控制方法控制计量泵自动加药,通过设定p H 仪参数,控制废水的p H 在 4. 50～5. 00 。同时,投加适量CaCl2 ,利用Ca2 + 和鱼肉中的肌钙蛋白(具有很强的钙结合能) 结合,使鱼肉失水变硬,使其加速下沉[3 ] ,同时也可去除废水中的部分磷酸盐。
凝聚回收的鱼肉蛋白采用竖流式沉淀池(凝聚池) 固液分离, 设计沉淀表面负荷为0. 60 m3 / (m2 ·h) 。单独配套离心式脱水机干化,送至专业单位制作鱼浆蛋白粉。
3. 2. 3 气浮设备
选用GXQF235 型高效气浮装置,最大处理能力35 m3 / h 。反应区内投加聚合氯化铝( PAC) 、液碱和聚丙烯酰胺( PAM) 药剂,调节气浮出水p H 在 7. 80～8. 20 。
3. 2. 4 ABR
ABR 是美国著名教授MCCARTY 于1982 年开发出来的一种高效节能厌氧装置。ABR 的结构见图2 。
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在实际工程中采用4 格ABR ,前3 格每格上、下流室体积比为(2. 5～3. 0) ∶1. 0 ,第4 格安装聚酯纺粘长丝布填料,可有效控制污泥流失现象。ABR 设计COD 负荷为5. 6 kg/ (m3 ·d) ,有效容积800 m3 ,水力停留时间24. 0 h 。
3. 2. 5 A/ O 生化池、二沉池
A 池设计反硝化速率常数( MNO - 3 2N / MMLVSS ,20 ℃) 为0. 03～0. 04 ,有效容积140 m3 ,水力停留时间 4. 2 h 。采用伞型搅拌机搅拌。
在兼氧段,生物除磷系统适宜的p H 为中性或微碱性,范围在6～8[4 ] 。由于厌氧生化段是酸化过程,ABR 出水p H 在5. 6 左右,为避免污泥中毒,在 A 池滴加液碱,回调p H 到7. 8 左右。
由于生物除磷工艺采用的是高污泥负荷、低污泥龄系统[5 ] ,通过排泥完成磷的去除,因此O 池设计污泥BOD 负荷为0. 10～0. 12 kg/ (kg ·d) (以 ML SS 计) ,有效容积720 m3 ,水力停留时间21. 6 h 。池底安装可提升式微孔曝气器充氧,供气量按去除1 kg BOD 需要1. 2 kg O2 计算。
二沉池采用竖流式沉淀池,设计沉淀表面负荷为1. 00 m3 / (m2 ·h) 。安装卧式离心泵回流污泥, A 池的污泥回流比取1. 0 ∶0. 6 ,保证反硝化脱氮; ABR 的污泥回流比取1. 0 ∶0. 1 ,以促进污泥颗粒的形成,保持ABR 内的污泥浓度。
3. 2. 6 终沉池
终沉池采用斜管式沉淀池,设计沉淀表面负荷为0. 68 m3 / (m2 ·h) 。反应区投加PAC 和PAM。安装直径50 mm 的PVC 型蜂窝斜管。
4 工程监测数据
工程于2007 年初动工,同年7 月建成并开始进水,经过近4 个月工艺调试正式投入使用。整套设施一直稳定运行,宁波市环境监测中心对该工程进行了监测,监测结果(平均值) 见表3 。
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由表3 可以看出,废水经处理后,出水各项指标能满足GB 8978 —1996 一级标准要求,整个工程达到设计要求。
5 经济效益分析
在工程设计的总体布局上,采用废水2 次提升, 池体一体化组合设计,使整套废水处理设施简洁、紧凑、便于操作管理,减少了一次性投资。该项工程总投资344 万元,工程占地1 000 m2 ,运行费用为4. 24 元/ m3 。
6 讨论与总结
(1) 通过调节p H ,使废水中的鱼肉蛋白到达等电点,废水开始分层,其回收率达80 %以上,同时废水COD 下降42 % ,具有明显的环境效益。
(2) ABR 具有复杂的混合型水力流态,且更接近于推流式反应器。在ABR 中,各个反应室中的微生物相是随流程逐级递变的,通过镜检可以观察到短杆、长杆、弧菌、丝状菌和球菌等,其中产甲烷菌以丝状菌和杆菌为主。
(3) 由于厌氧处理反应器中存在一定数量的 “喜氧”甲烷菌,这些甲烷菌可在有氧的条件下保持良好的活性,同时由于污泥床的阻隔作用,可保持污泥床的良好厌氧环境。因而对于具有分段特性的 ABR ,与A/ O 工艺相结合,可以取得很好的废水处理效果。
(4) 虽然A/ O 工艺具有很好的生物脱氮除磷效果,但是要降低鱼糜加工废水中的磷酸盐浓度,还是要依靠投加药剂去除。
参考文献:
[ 1 ] 须育方. 生物化学教程[M] . 北京:北京工业大学出版社,1988.
[ 2 ] 李明,黄民生,谢冰,等. A2/ O 工艺的影响因素研究[J ] . 上海化工,2007 ,32 (12) :124.
[ 3 ] 李学文,殷邦忠,王月延,等. 鱼糜回收技术及其设备的开发研究[J ] . 海洋水产研究,2000 ,21 (1) :73277.
[ 4 ] 魏琛. 浅议影响污水生物除磷的因素[J ] . 重庆环境科学,2002 , 24 (2) :85287.
[ 5 ] 李绍秀,谢晖,郭玉. 改良A2/ O 工艺的工程实践[J ] . 环境污染治理技术与设备,2006 ,7 (5) :1322134.
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