混凝沉淀-SBBR技術(shù)處理醬菜廢水的工程設(shè)計

羅曉棟， 姚 創(chuàng)， 李詩瑤， 黃力彥， 譚艷來， 吳 艷， 岳建雄， 嚴(yán) 明，尹發(fā)平

(廣東省工程技術(shù)研究所/廣東省水環(huán)境污染控制重點實驗室，廣東廣州 510440)

混凝沉淀-SBBR技術(shù)處理醬菜廢水的工程設(shè)計

羅曉棟， 姚 創(chuàng)， 李詩瑤， 黃力彥， 譚艷來， 吳 艷， 岳建雄， 嚴(yán) 明，尹發(fā)平

(廣東省工程技術(shù)研究所/廣東省水環(huán)境污染控制重點實驗室，廣東廣州 510440)

摘要采用混凝沉淀-序批式生物膜反應(yīng)器(SBBR)工藝處理醬菜廢水，工程運行結(jié)果表明，工藝適合低鹽度醬菜廢水處理，當(dāng)進(jìn)水COD質(zhì)量濃度為800.0～1 200.0 mg/L，NH4-N為20.0～40.0 mg/L，TP為4.0～7.0 mg/L時，處理后出水COD濃度為64.0～88.0 mg/L，NH4-N濃度為2.0～4.0 mg/L，TP濃度為0.3～0.5 mg/L，達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 8978—1996)一級標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞醬菜廢水；SBBR；工程設(shè)計

醬菜是我國人民的傳統(tǒng)美食，而醬菜生產(chǎn)企業(yè)排放的廢水量大，處理難度大，采用傳統(tǒng)的生物處理方法效果不理想?；炷恋?序批式生物膜反應(yīng)器(SBBR)工藝生物量豐富，污泥活性高，耐沖擊負(fù)荷。目前國內(nèi)外學(xué)者利用SBBR工藝對腌漬廢水、餐飲廢水、垃圾滲濾液和海水養(yǎng)殖廢水等含鹽廢水進(jìn)行了大量試驗和實踐，取得了良好的效果[1-5]。

混凝沉淀-SBBR技術(shù)處理醬菜廢水工程于2015年3～6月建設(shè)，2015年6月開始調(diào)試，2015年8月完成調(diào)試?，F(xiàn)工程運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978—96一級標(biāo)準(zhǔn)。筆者綜述了混凝沉淀-SBBR技術(shù)處理醬菜廢水工程設(shè)計，分析了運行成本和效益，旨在為高鹽廢水的處理提供借鑒。

1廢水處理工藝

1.1廢水水量水質(zhì)混凝沉淀-SBBR技術(shù)處理醬菜廢水工程的污水處理站廢水主要來源于醬菜生產(chǎn)過程中間歇排放的腌制廢水、淘洗水、脫鹽水、壓榨脫水和車間清洗廢水等，廢水產(chǎn)生量72m3/d。水質(zhì)狀況見表1。

表1　進(jìn)出水水質(zhì)設(shè)計

該工程廢水富含有機碳水化合物和油脂類，排入水體后，會在微生物水解酶的作用下發(fā)生降解，在降解過程中消耗大量溶解氧，極易造成水中溶解氧不足，使有機物厭氧發(fā)酵，導(dǎo)致水體發(fā)黑發(fā)臭。

總體來看，該工程具有以下特征：①生產(chǎn)廢水分時段排放，水量和水質(zhì)波動大，不均勻程度很高；②廢水中有機物濃度較高，B/C大于0.4，且含鹽量低，不含其他有毒物質(zhì)，屬于高濃度可生化性強的有機廢水；③業(yè)主方屬于中小型企業(yè)，可用于工程的土地有限，且難于承受高昂的處理費用；④廢水含有一定量的油脂、蔬菜殘渣等懸浮固體及泥沙等不可生化的物質(zhì)，須在前期去除，以利于減輕后續(xù)好氧生化處理負(fù)荷，減少工程占地面積。

1.2工藝流程選擇為保證出水水質(zhì)穩(wěn)定，采用以生化為主體，輔以除油和去除懸浮物的混凝工藝。從水量特點、占地及建設(shè)運行費用等方面綜合考慮，擬采用混凝沉淀-SBBR為主體的工藝，處理后出水達(dá)到表1要求。

選用SBBR工藝的原因是序批示生物膜法結(jié)合生物膜反應(yīng)器和序批式活性污泥法的優(yōu)點，利用填料生物膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥，以序批式運行，相比傳統(tǒng)工藝，提高了系統(tǒng)的污泥濃度，有更大的抗沖擊負(fù)荷，增加了微生物與污水接觸面積，提高了硝化菌和聚磷菌的固著量，防止微生物流失[6-7]；處理效果好，工藝穩(wěn)定性高，同步脫氮除磷效果更佳[8]；產(chǎn)泥量少，操作簡便，建設(shè)運行費用低廉[9]。

圖1　混凝沉淀-SBBR技術(shù)處理醬菜廢水工程工藝流程Fig.1　Technical process of processing pickle wastewater by coagulation sedimentation-SBBR

1.3工藝流程說明該工程處理工藝流程如圖1所示。根據(jù)該生產(chǎn)廢水的性質(zhì)及工藝工況要求，廢水首先流經(jīng)格柵井，利用機械格柵去除廢水中的漂浮物和蔬菜殘渣等，之后自流進(jìn)入隔油池去除懸浮性油類物質(zhì)。經(jīng)過格柵和隔油池處理的廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，均衡水質(zhì)和水量，降低對后續(xù)生化系統(tǒng)的沖擊負(fù)荷。調(diào)節(jié)池出水經(jīng)泵提升至混凝反應(yīng)池，在混凝反應(yīng)池中投加藥劑，廢水與藥劑充分混合、反應(yīng)，然后進(jìn)入斜板沉淀池，除去大部分的非溶解性污染物和懸浮物質(zhì)，上清液進(jìn)入中間水池。沉淀池內(nèi)的污泥經(jīng)污泥泵抽出至污泥濃縮池。預(yù)處理后的廢水，經(jīng)泵提升至SBBR池，通過曝氣充氧，水中有機物被好氧微生物絮凝、氧化、分解。充氧結(jié)束后，泥水混合物靜置實現(xiàn)泥水分離，將上清液排放，剩余污泥經(jīng)污泥泵抽出至污泥濃縮池。工藝工程產(chǎn)生的污泥均排向污泥濃縮池，濃縮池上清液自流入調(diào)節(jié)池，濃縮污泥經(jīng)泵壓入污泥壓濾機進(jìn)行脫水處理，濾液回流至調(diào)節(jié)池，泥餅外運處理。

2主要構(gòu)筑物和設(shè)計參數(shù)

2.1格柵井污水處理站污水進(jìn)水從格柵井流入，經(jīng)格柵除去較大懸浮物和漂浮物后，流入調(diào)節(jié)池，格柵井設(shè)置于調(diào)節(jié)池內(nèi)。格柵井平面尺寸為2.60m×0.80m，有效水深1.80m，有效容積3.70m3。格柵自帶柵渣筐，自動收集固體雜質(zhì)并滲濾出雜質(zhì)中的部分水分。

2.2隔油池隔油池為地下式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計水量為11.7m3/h，尺寸為L×B×H=2.00m×1.00m×1.70m，有效水深0.75m，有效容積1.50m3，水力停留時間0.2h，鋼筋混凝結(jié)構(gòu)。隔油池主要去除廢水中的懸浮動植物油類，降低其對后續(xù)生化作用的影響。

2.3調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池為地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計水量72m3/d，尺寸為L×B×H=4.50m×3.00m×4.00m，有效水深3.50m，有效容積47.25m3，水力停留時間8.0h。調(diào)節(jié)池內(nèi)布置曝氣系統(tǒng)，曝氣攪拌均勻廢水水質(zhì)，保障后續(xù)工藝的穩(wěn)定運行，同時防止廢水厭氧酸化。

調(diào)節(jié)池出口處設(shè)1臺pH在線監(jiān)控儀，通過pH在線監(jiān)控儀在線控制加藥間加堿泵的啟停。pH<8.0時，加堿泵起動；pH>8.5時，加堿泵關(guān)閉。

調(diào)節(jié)池出口設(shè)1臺超聲波液位計，當(dāng)池中水深<0.3m時，控制提升泵停；當(dāng)池中水深>1.0m時，控制提升泵起動。

2.4混凝池混凝池為地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計水量15m3/h，尺寸為L×B×H=1.50m×3.00m×1.50m(超高40cm)，有效水深1.10m，有效容積5.00m3，停留時間0.33h(20min)?；炷剡M(jìn)水端設(shè)1臺管道混合器，通過計量泵投加聚合氯化鋁?；炷卦跀嚢枳饔孟峦都覲AM。

2.5斜板沉淀池(半地上式)設(shè)計水量18m3/h，尺寸為L×B×H=3.00m×3.00m×4.00m，有效水深3.50m，有效容積28.20m3，水力停留時間50min。

2.6SBBR池(地上式)設(shè)計水量72m3/d，尺寸為L×B×H=4.50m×3.00m×4.50m，有效水深4.00m，有效容積54.00m3，水力停留時間12.0h。

SBBR池分為2格，每天運行2個周期，每個周期12.0h，其中進(jìn)水1.0h,曝氣8.5h,沉淀1.0h,排水排泥1.5h。

2.7污泥濃縮池該濃縮池的尺寸為L×B×H=2.00m×2.00m×3.00m，濃縮池內(nèi)污泥每2d用泵抽至板框壓濾機進(jìn)行壓濾。

3工程調(diào)試

該廢水處理工程于2015 年6月初竣工，隨后進(jìn)入調(diào)試階段。SBBR系統(tǒng)采用污泥接種法馴化培菌，接種污泥取自附近某污水處理廠氧化溝的活性污泥。首先，將活性污泥配置成質(zhì)量濃度為4～5g/L的料液，將聚丙烯填料加入料液中，悶曝48.0h，然后停止曝氣，自然靜沉排去上清液，此時加入少量的新鮮污水，繼續(xù)悶曝 24.0h，而后縮短曝氣12.0h，曝氣期間保持?jǐn)嚢琛炂?、攪拌、靜沉經(jīng)歷6d后，填料開始掛膜。

之后按周期運行(12h為1個周期)，每天運行2個周期。待運行穩(wěn)定后，逐步提高進(jìn)水負(fù)荷，每5～6d提高1次負(fù)荷，增加幅度為20%～30%。馴化掛膜過程中通過生物鏡檢和化驗檢測等手段觀察SBBR池的運行狀況，并觀察和調(diào)試各種設(shè)備儀器的運行。

2015年8月下旬，SBBR池污泥活性明顯增強，沉降性能良好，鏡檢池中可見較多鐘蟲、累枝蟲、表殼蟲等原生動物，表明污泥已經(jīng)成熟，同時出水的COD、NH4-N和TP等指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，完成調(diào)試。

4工程運行效果

該工程2015年8月下旬完成調(diào)試，日處理水量約72m3/d，現(xiàn)運行穩(wěn)定。驗收時，連續(xù)15d對該工程出水進(jìn)行了水質(zhì)監(jiān)測，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

從圖2～4可以看出，運行期間進(jìn)水水質(zhì)波動較大，進(jìn)水COD濃度為800.0～1 200.0mg/L，NH4-N濃度為20.0～40.0mg/L，TP濃度為4.0～7.0mg/L。

圖2　COD濃度隨運行天數(shù)的變化情況Fig.2　The change of COD content with operation days

圖3　TP濃度隨運行天數(shù)的變化情況Fig.3　The change of TP content with operation days

圖4　NH4-N濃度隨運行天數(shù)的變化情況Fig.4　The change of NH4+-N content with operation days

該工程設(shè)置的隔油-混凝沉淀預(yù)處理工藝表現(xiàn)出良好的處理效果，去除了大部分的懸浮性固體和油脂類物質(zhì)，同時調(diào)節(jié)池均衡了水質(zhì)水量。預(yù)處理后廢水COD濃度為350.0～400.0mg/L，TP小于3.0mg/L，NH4-N為14.0～18.0mg/L，BOD為120.0～150.0mg/L，符合SBBR工藝進(jìn)水要求。

預(yù)處理廢水經(jīng)SBBR最終處理后排放，出水COD濃度為64.0～88.0mg/L，NH4-N濃度為2.0～4.0mg/L，TP濃度為0.3～0.5mg/L，COD、TP和NH4-N的去除率均超過90.0%，各項指標(biāo)達(dá)到且優(yōu)于設(shè)計出水水質(zhì)要求。

表2　項目運行成本

5運行成本和效益分析

5.1運行成本該工程運行費用主要包括動力費，運行管理人員工資福利和藥劑費用。工程總裝機運行功率120.0kW/d，實際運行功率65.5kW/d，電費按0.6元/(kW·h)計算，動力費約0.55元/t。該廢水處理站機械化、自動化程度較高，只需設(shè)置管理人員1名，因此，工資福利費為24 000元/a。藥劑主要包括絮凝劑的使用，費用約0.11元/t。通過上述測算表明，該工程污水的運行成本為1.57元/t(表2)，年運行費用3.39萬元。

5.2效益分析該工程污水處理能力Q=72m3/d，工程總占地面積約80m2，工程總投資49.54萬元，其中土建費用20.70萬元，設(shè)備費26.16萬元。運行成本1.57元/t，年運行費用3.39萬元。

廢水處理站投入運行后，減少了污染物的排放，降低了對周邊水體和生態(tài)環(huán)境的影響。工程運行期間的污染物年削減量CODCr為23.65t/a,BOD59.27t/a,NH4-N0.53t/a,TP0.15t/a。

6結(jié)論

混凝沉淀-SBBR技術(shù)處理醬菜廢水工程運行表明，SBBR工藝間歇性運行的特征很好地解決了醬菜生產(chǎn)企業(yè)排水水量水質(zhì)波動大的問題，具有良好的操作性，投資運行成本低。工藝處理效果好，出水各項指標(biāo)均可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978—96一級標(biāo)準(zhǔn)，運行穩(wěn)定，適合于低鹽度醬菜生產(chǎn)廢水的治理。

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EngineeringDesignforPickleWastewaterTreatmentbyCoagulationSedimentation-SBBRTechnology

LUOXiao-dong,YAOChuang,LIShi-yaoetal

(GuangdongResearchInstituteofEngineeringTechnology,KeyLaboratoryofWaterEnvironmentPollutionControlofGuangdongProvince,Guangzhou,Guangdong510440)

AbstractThe combined process of “coagulation sedimentation-sequencing batch biofilm reactor (SBBR)” was used for treating the pickle wastewater. The results showed that the process was suitable for low salinity pickled wastewater. When the influent COD was 800.0-1 200.0 mg/L, NH4+-N was 20.0-40.0 mg/L and TP was 4.0-7.0 mg/L, the effluent COD was 64.0-88.0 mg/L, NH4+-N was 2-4 mg/L, and TP was 0.3-0.5 mg/L, which could meet the first grade criteria of the national integrated wastewater discharge standard (GB8978-1996).

Key wordsPickle wastewater; SBBR; Engineering design

基金項目廣東省直科研機構(gòu)創(chuàng)新能力建設(shè)項目(2013B060600009)。

作者簡介羅曉棟(1984- )，男，廣東興寧人，工程師，從事高濃度難降解廢水處理研究。

收稿日期2016-03-21

中圖分類號S 181

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)12-079-03