甜菜制糖生产废水处理技术研究
摘 要:甜菜制糖工业废水由于其流量大、有机物浓度高、且季节性生产的特点,使得污水处理工艺难以按照常规方式进行。本研究选择适合北方地区特点、运行费用低、再启动快捷的水解-好氧-化学氧化-混凝沉淀的处理工艺,将生化与物化方法相结合,最后达到理想的效果,也为同类型工业污水的处理提供参考经验。
关键词:甜菜制糖;季节性;北方地区
1 水质概况
某糖厂甜菜制糖生产为秋季生产,废水排放流量为10 000 m3/d,考虑水量波动性,取时变化系数 1·2,则时最大流量为500 m3/h。废水水质指标如表1所示:
| 表1 进水水质表 |
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本项目处理后的排放水达到国家污水综合排放标准(GB8978-96)一级标准。一级标准具体指标如表2所示:
| 表2 出水水质表 |
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2 污水处理工艺的选择
2. 1 污水处理工艺的研究
甜菜制糖废水中的COD可生化性较好,因此, 考虑首选工艺采用生物处理较为适宜.由于糖分难以降解,因而在好氧生物处理工艺前处理采用水解酸化预处理,将大分子有机物转化分解,提高可生化性,同时也考虑在季节性生产时恢复正常运行快捷[1];主体工艺选择活性污泥与生物膜共生系统的好氧处理工艺,去除污水中大部分污染物,特别是可生化降解的有机物,并且活性污泥浓度高,更适用于北方寒冷地区;经过水解好氧处理后的出水中,可生化的有机物绝大部分已经被降解掉,尚在水中残存的有机物主要为难降解的复杂的大分子有机物,因而选择在生物处理后采用臭氧化学氧化工艺进行深度处理,进一步氧化分解难降解的复杂的大分子有机物和不可生化物质,保证水质净化效果[2];最后进一步以混凝沉淀的化学法将剩余不可生化物质去除,使出水优于排放标准。
2. 2 污水处理工艺
糖厂污水处理工程为如下工艺:
格栅→调节池→初沉池→水解酸化池→生化系统→二沉池→化学氧化池→二级好氧池→混凝沉淀池→达标排放
污水先经过格栅拦截大的悬浮物,然后进入调节池调节水量和水质;调节后通过提升泵进入初沉池,去除污水中大部分比重较大的、无机性的可沉颗粒;然后进入水解酸化池,使污水中的各种有机物在微生物菌群作用下被分解,大分子难降解有机物被分解为易生化的小分子物质,提高污水的可生化性; 再进入生化池,使污水中的有机物在微生物菌群作用下被分解,达到去除大部分有机物的目的;然后进入二次沉淀池进行泥水分离,使混合液澄清;出水进入化学氧化池,经过处理后出水进入二次接触氧化池,进行二次好氧处理,进一步去除有机物;然后进入混凝沉淀,经过投药、絮凝等物化方法使水中的 CODcr、BOD5形成混凝沉淀得以进一步去除,保证出水水质稳定达标。
2. 3 污泥处理工艺
对于工艺产生的污泥进行如下处理:
剩余污泥→污泥浓缩池→贮泥池→压滤机→泥饼外运
沉淀池的污泥经回流泵一部分回流,另一部分排至污泥浓缩池经浓缩处理后,排至贮泥池,后通过提升泵提升进入压滤机进行脱水处理,产生的泥饼外运。
3 主体工艺设计
3. 1 污水处理系统
3. 1. 1 水解酸化池
设计流量:Q=417 m3/h
水力停留时间: 8. 0 h
工艺尺寸: 16. 0 m×21. 0 m×5. 5 m,共两组
3. 1. 2 生化池
BOD污泥负荷: 0·18 kgBOD5/kgMLSS·d
污泥浓度:MLVSS=5 000 mg/L
总停留时间: 12. 0 h
缺氧段: 3. 0 h,
好氧段: 9. 0 h
硝化液回流比: 100%
缺氧段12. 5 m×10. 0 m×5. 5 m,两组
好氧段12. 5 m×10. 0 m×5. 5 m,六组
填料:缺氧池好氧池内设高效传质填料,填料采用新型弹性纤维一体化填料,材质聚乙烯,填装高度 3. 0 m。
3. 1. 3 化学氧化池
接触时间: 20 min
氧化剂投加量: O3 5 mg/L
3. 1. 4 二级好氧池
水力停留时间: 1. 5 h
工艺尺寸: 12. 5 m×10. 0 m×5. 5 m
填料:接触氧化池内设高效传质填料,填料采用新型弹性纤维一体化填料,填装高度3. 0 m。接触氧化池内曝气头采用膜片式。
3. 1. 5 混凝沉淀池
表面负荷: 3. 0 m3/m2·h
工艺尺寸:
5. 1 m×5. 1 m×4. 5 m(混凝部分), 共两组
13. 6 m×5. 1 m×4. 5 m (沉淀部分),共两组
水力停留时间:混凝30 min;沉淀0·84 h
附属设备: JBK-3580框式搅拌器;污泥回流泵: 150WL210-7-7. 5;回流比100%。
3. 1. 6 鼓风机
曝气采用鼓风曝气,气水比采用30: 1,风压 58·8 Kpa。
3. 2 污泥处理系统
3. 2. 1 污泥浓缩池
水力停留时间: 8. 0 h
3. 2. 2 压滤机
XMYJ60/800-UB,功率为1. 5 kw。
4 各构筑物去除率
工程经过3年左右时间运行,测试结果表明,本工艺运行稳定,出水完全达到排放标准。(见表3)
| 表3 各构筑物去除率表(均值) |
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5 工程投资及运行成本分析
5. 1 主要构筑物与设备投资
5. 1. 1 直接费
土建费用: 595·78万元
工艺设备费用: 523. 96万元
安装运输费用: 78. 60万元
直接费总计: 1 198. 34万元 5. 1. 2
间接费间接费及工程税金总计: 486. 5万元
5. 1. 3 工程总投资: 1 684. 5万元
5. 2 运行成本
电费:装机容量为649·11 kw,则处理吨水电费为: 0. 47元/吨;
人工费:污水厂需要15人运行,则吨水的人工费为: 0. 03元/吨;
折旧费: 20年折旧期,折旧费为0. 15元/吨;
药剂费:为0. 40元/吨;
综合费用为0. 16元/吨;
实际运行费用为1. 20元/吨。
6 结语
(1)甜菜制糖厂排放废水水量大,有机物浓度高,CODcr浓度在4 500 mg/l左右,季节性生产。
(2)推荐处理工艺流程为水解-好氧-化学氧化-混凝沉淀。采用本工艺技术路线,突出了两类生化处理技术的优势,本工艺流程工程费用为1 680元/天吨水,工程费用低;每吨污水的处理费用为1. 2元左右,运行费用低;再起动时只需10天左右,复合与企业生产同步要求;水解阶段和好氧阶段几乎无需人工操作,操作管理方便。
(3)深度氧化-好氧工艺进一步氧化水中的有机物和生物难降解的高分子有机物,使出水水质优于一般单纯生物法。
参考文献:
[1]井山哲夫,等.张自杰,等译.水处理工程理论与应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 1986: 232-245.
[2]张自杰,等.环境工程手册(水污染防治卷)[M].北京:高等教育出版社, 1996: 948-955.
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