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      湖南某白酒生產(chǎn)廢水處理工程改擴(kuò)建實(shí)例分析

      2022-03-24 20:54:53朱寅
      機(jī)電信息 2022年6期
      關(guān)鍵詞:解決方案

      摘要:湖南某大型白酒生產(chǎn)企業(yè)隨著業(yè)務(wù)發(fā)展有了擴(kuò)大產(chǎn)能的需求,因而實(shí)施了三期生產(chǎn)線(xiàn)擴(kuò)建工程,但現(xiàn)有的污水處理站無(wú)法滿(mǎn)足產(chǎn)能擴(kuò)建后的排水要求,必須同步進(jìn)行廢水處理工程的改擴(kuò)建?,F(xiàn)主要介紹了工程改擴(kuò)建的內(nèi)容和改造后的運(yùn)行情況,并對(duì)這次項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)行了總結(jié)。

      關(guān)鍵詞:廢水處理工程;厭氧反應(yīng);總氮控制;解決方案

      中圖分類(lèi)號(hào):X797? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A? ? 文章編號(hào):1671-0797(2022)06-0040-04

      DOI:10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.06.012

      0? ? 引言

      湖南某白酒生產(chǎn)企業(yè)的污水處理站為2013年建設(shè),2014年投產(chǎn)運(yùn)行,原先設(shè)計(jì)的工藝路線(xiàn)為“轉(zhuǎn)鼓格柵+調(diào)節(jié)池+微電解池+水解酸化池+UASB池+CASS池+BAF池+脫色池+澄清池+除磷池”;污泥處理采取的主要工藝為“污泥池+帶式壓濾機(jī)+污泥堆肥”,污泥最終成為有機(jī)肥,脫水濾液及污泥池的上清液回流進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

      原工藝設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在諸多問(wèn)題:

      (1)微電解池并未發(fā)揮作用,僅作為預(yù)曝氣池使用;

      (2)BAF池和脫色池僅作為出水池使用;

      (3)原有處理工藝較為復(fù)雜,有些處理工藝并不適合釀酒廢水處理;

      (4)未能有效發(fā)揮處理單元的作用,處理效率低下;

      (5)缺氧池設(shè)計(jì)池容過(guò)小,導(dǎo)致時(shí)常出現(xiàn)出水總氮不達(dá)標(biāo)情況。

      本次改擴(kuò)建工程將針對(duì)目前存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和解決。

      1? ? 污水站水量和水質(zhì)分析

      1.1? ? 水量分析

      現(xiàn)狀污水處理站設(shè)計(jì)能力為1 200 m3/d,改擴(kuò)建工程是在原污水處理站基礎(chǔ)上再增加污水處理能力1 200 m3/d,使得污水處理站整體設(shè)計(jì)能力達(dá)到2 400 m3/d。

      1.2? ? 水質(zhì)分析

      該白酒生產(chǎn)企業(yè)在每年1月—6月和9月—12月正常生產(chǎn),而在7月—8月期間因釀酒車(chē)間氣溫過(guò)高停止生產(chǎn)。停產(chǎn)期間污水站進(jìn)水以生活污水為主,污水站進(jìn)入設(shè)備檢修階段,等到9月1日釀酒車(chē)間復(fù)產(chǎn),污水處理站恢復(fù)正常進(jìn)水。

      根據(jù)污水處理站提供的2018-01-01至2019-10-23的運(yùn)行數(shù)據(jù),同時(shí)對(duì)主要構(gòu)筑物的進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析,主要包括CODcr、氨氮、總氮、總磷、pH等,分別得出正常階段、復(fù)產(chǎn)階段、停產(chǎn)階段污水處理站的進(jìn)水水質(zhì)參數(shù),如表1所示。

      本項(xiàng)目改建后排水按照《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 27631—2011)中的“表3? 水污染物特別排放限值”間接排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

      2? ? 改擴(kuò)建前存在問(wèn)題和解決思路

      依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員反饋和相關(guān)資料,梳理污水站各處理單元存在的問(wèn)題,并提出如下解決方案。

      2.1? ? 格柵

      存在問(wèn)題:現(xiàn)有轉(zhuǎn)鼓格柵年久失修,導(dǎo)致糧食麩殼去除效果不盡如人意,糧食麩殼漏料進(jìn)入后續(xù)的處理構(gòu)筑物,影響后續(xù)正常處理工作。另外,該格柵設(shè)置于地面以下,占地面積較大,檢修和日常維護(hù)極不方便。

      解決方案:考慮將原有轉(zhuǎn)鼓格柵機(jī)拆除,更換為效率較高的內(nèi)進(jìn)水格柵機(jī),通過(guò)修改管路和閥門(mén),將格柵布置在地面上。

      2.2? ? 調(diào)節(jié)池

      現(xiàn)有調(diào)節(jié)池尺寸為22 m×14 m×4.5 m,有效容積為1 232 m3,按照2 400 m3/d的設(shè)計(jì)進(jìn)水規(guī)模,調(diào)節(jié)池的水力停留時(shí)間為12 h。依據(jù)《釀造工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ 575—2010)第7.1.2.2條“調(diào)節(jié)池的水力停留時(shí)間(HRT)宜為6~12 h”,現(xiàn)有調(diào)節(jié)池可以滿(mǎn)足擴(kuò)建后對(duì)水質(zhì)水量調(diào)節(jié)的需求,本次改造可以利用原有調(diào)節(jié)池。

      存在問(wèn)題:

      (1)現(xiàn)場(chǎng)管道閥門(mén)和管道銹蝕嚴(yán)重。

      (2)水泵流量不滿(mǎn)足擴(kuò)容后處理量要求。

      解決方案:考慮更換為大流量的潛污泵,同時(shí)更換銹蝕嚴(yán)重的管道和閥門(mén)。

      2.3? ? 水解酸化池

      現(xiàn)有水解酸化池尺寸為10.45 m×8.4 m×4.5 m,有效容積為351 m3,按照2 400 m3/d處理量計(jì)算,上升流速和停留時(shí)間均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。因此,對(duì)水解酸化池原處理單元進(jìn)行再利用。

      存在問(wèn)題:

      (1)微電解池不起作用,填料淤積嚴(yán)重。

      (2)水解酸化池的進(jìn)水泵和出水泵流量偏差較大,導(dǎo)致時(shí)常出現(xiàn)水池滿(mǎn)水溢流的問(wèn)題。

      (3)管道和閥門(mén)銹蝕明顯。

      解決方案:

      (1)清理微電解池的淤泥,將其改為pH預(yù)調(diào)節(jié)池。

      (2)水解酸化池增加一根溢流管,當(dāng)水位變大時(shí),污水可溢流進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

      (3)更換銹蝕嚴(yán)重的管道和閥門(mén)。

      2.4? ? UASB池

      現(xiàn)有UASB池單格尺寸為21.8 m×16.8 m×6.5 m,有效容積為1 779 m3,UASB池正常工況下運(yùn)行效果較好,但當(dāng)9月份復(fù)產(chǎn)后,進(jìn)水的CODcr負(fù)荷突然增大,其數(shù)值可達(dá)到7 000~12 000 mg/L,容積負(fù)荷短時(shí)間內(nèi)從0增加到4~5 kg CODcr/(m3·d),由此產(chǎn)生了很多問(wèn)題。

      存在問(wèn)題:

      (1)瞬時(shí)沖擊負(fù)荷過(guò)大,出水無(wú)法達(dá)標(biāo)。

      (2)UASB反應(yīng)池的出水產(chǎn)生浮泥現(xiàn)象。

      (3)復(fù)產(chǎn)后UASB池運(yùn)行維護(hù)難度大。

      解決方案:考慮到復(fù)產(chǎn)初期的水質(zhì)沖擊負(fù)荷較大,UASB池的容積負(fù)荷需要一個(gè)緩慢提升的過(guò)程。

      (1)在復(fù)產(chǎn)初期,從水解酸化池出水管處引一路污水超越至應(yīng)急池進(jìn)行緩存,利用曝氣降解一部分CODcr,后續(xù)再用泵提返回到調(diào)節(jié)池中。

      (2)在復(fù)產(chǎn)前一段時(shí)間,提前投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)緩慢提升UASB池的容積負(fù)荷,提高污泥濃度及其活性。

      (3)通過(guò)調(diào)節(jié)池平衡水量分布,復(fù)產(chǎn)初期緩慢提高進(jìn)水水量,待系統(tǒng)逐步穩(wěn)定后再提升水量。

      2.5? ? CASS池

      存在問(wèn)題:

      (1)現(xiàn)有CASS池中的潷水器和曝氣設(shè)備年久失修,曝氣效果差。

      (2)正常運(yùn)行時(shí)期CASS池的進(jìn)水CODcr過(guò)低(200~300 mg/L),其進(jìn)水BOD5/TN的數(shù)值小于4,脫氮所需碳源供給不足,導(dǎo)致出水總氮不達(dá)標(biāo)。

      (3)原來(lái)設(shè)計(jì)的缺氧區(qū)池容過(guò)小,經(jīng)計(jì)算無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)脫氮池容的要求。

      解決方案:

      (1)UASB池設(shè)計(jì)需充分考慮進(jìn)水總氮出現(xiàn)峰值的情況,結(jié)合以往運(yùn)行數(shù)據(jù)提供的廢水總氮150 mg/L的濃度,確定總氮峰值為200 mg/L。為確保有效脫氮,使得BOD5/TN的比值盡量控制在4~7,需要控制UASB池的出水CODcr數(shù)值,通過(guò)計(jì)算將UASB池出水CODcr控制在1 000~1 500 mg/L比較適宜。

      (2)為保證AAO池中進(jìn)水CODcr數(shù)值不能過(guò)低,考慮增加一根超越管,當(dāng)脫氮碳源不足時(shí),超越部分水解酸化池出水至缺氧池。

      (3)為滿(mǎn)足總氮的去除要求,按2 400 m3/d的處理水量和150 mg/L的總氮設(shè)計(jì),計(jì)算出脫氮池容積為1 600 m3,考慮到總氮指標(biāo)要求嚴(yán)格,為使極端情況下總氮出現(xiàn)峰值時(shí)仍能滿(mǎn)足排水總氮達(dá)標(biāo)的要求,本方案按照10%的富余量考慮脫氮池,新建脫氮池按照1 800 m3設(shè)計(jì),經(jīng)計(jì)算,現(xiàn)有CASS缺氧池、好氧池及潷水區(qū)尺寸為21.8 m×18.0 m×5.5 m,有效容積為1 960 m3,滿(mǎn)足缺氧區(qū)容積要求,將原有CASS池整個(gè)改造為缺氧池,同時(shí)考慮生物除磷的要求,在生化池前段設(shè)置厭氧區(qū)。

      2.6? ? 好氧池

      存在問(wèn)題:原CASS池全部改成缺氧池后,現(xiàn)有的好氧區(qū)已經(jīng)取消,無(wú)法應(yīng)對(duì)正常階段和復(fù)產(chǎn)階段的兩種工況。按照《厭氧-缺氧-好氧活性污泥法污水處理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ 576—2010),在正常工況時(shí),為了滿(mǎn)足硝化和CODcr降解的要求,好氧區(qū)容積需達(dá)1 800 m3;在復(fù)產(chǎn)初期,鑒于水質(zhì)沖擊負(fù)荷的影響(好氧池進(jìn)水CODcr極端情況按6 000 mg/L考慮),得出峰值進(jìn)水所需好氧池容積為9 000 m3。

      解決方案:由于原CASS池中的好氧區(qū)已改為缺氧池,另外原事故池將作廢,因此本次改造中將好氧池和事故池合建在一起。新建的好氧事故池分為5格,單格池容為1 900 m3,中間設(shè)置手動(dòng)閘門(mén),前面3格為好氧池區(qū)域,后面2格為事故池區(qū)域,5格池體內(nèi)部均設(shè)有管式曝氣裝置,可靈活應(yīng)對(duì)不同的處理工況。

      2.7? ? 沉淀池

      存在問(wèn)題:原設(shè)計(jì)CASS池潷水區(qū),隨著潷水時(shí)間的推移,污泥液位上升,時(shí)常發(fā)生出水跑泥現(xiàn)象。

      解決方案:新建輻流式沉淀池,進(jìn)出水設(shè)計(jì)成常見(jiàn)的中間進(jìn)水周邊出水方式,在自然沉降下通過(guò)中心傳動(dòng)刮泥機(jī)將沉淀污泥收集到中心泥斗,再通過(guò)回流泵將污泥回流到厭氧池,剩余污泥則通過(guò)剩余污泥泵接入污泥濃縮池,上清液進(jìn)入后續(xù)處理單元。

      2.8? ? 除磷池

      存在問(wèn)題:

      (1)現(xiàn)有除磷系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮二期擴(kuò)建的要求,無(wú)法滿(mǎn)足水量增加后除磷的需求。

      (2)現(xiàn)有除磷設(shè)備老舊,需要更新?lián)Q代。

      (3)目前采用化學(xué)除磷法,藥劑投加量較大,運(yùn)營(yíng)費(fèi)較高。

      解決方案:

      (1)新建除磷系統(tǒng),采用高密度沉淀池,通過(guò)沉淀污泥回流的方式,提高除磷效率,降低藥耗。

      (2)鑒于該項(xiàng)目總磷高、藥劑消耗量大、藥劑成本高的特點(diǎn),本方案生化階段考慮了生物除磷,將進(jìn)入高效沉淀池的總磷控制在1 mg/L以下,實(shí)現(xiàn)出水總磷濃度的降低,達(dá)到減少藥劑用量的目的。

      2.9? ? 污泥濃縮池

      存在問(wèn)題:現(xiàn)狀污泥濃縮池直徑6 m,池深3 m,總?cè)莘e約85 m3,根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2016年版)》(GB 50014—2006)第7.2.1條要求“濃縮時(shí)間不宜小于12 h,有效水深宜為4 m”,原有污泥濃縮池?zé)o法滿(mǎn)足擴(kuò)建后污泥濃縮的需求。

      解決方案:根據(jù)建設(shè)單位運(yùn)行要求,結(jié)合污泥產(chǎn)生條件,本方案新建2座直徑6 m的污泥濃縮池,同時(shí)新建管道,原有污泥濃縮池作為污泥中轉(zhuǎn)池,繼續(xù)保留。

      2.10? ? 加藥系統(tǒng)

      存在問(wèn)題:加藥系統(tǒng)自動(dòng)化程度低,人工投藥工作繁重,目前主要投加的藥劑有PAC、PAM、NaOH。

      解決方案:重新定做PAC、PAM、NaOH加藥系統(tǒng),增加加藥系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動(dòng)制備程序,大大降低藥劑制備的勞動(dòng)強(qiáng)度。

      2.11? ? 風(fēng)機(jī)房

      存在問(wèn)題:原系統(tǒng)曝氣采用3臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī),噪聲十分大,電能消耗較大。

      解決方案:選用2臺(tái)噪聲小、節(jié)能高效的磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)(Q=120 m3/min,P=60 kPa,N=150 kW),按照一用一備考慮。

      3? ? 改造后的調(diào)試及運(yùn)行情況

      本次擴(kuò)建及改造項(xiàng)目于2021年3月開(kāi)始實(shí)施,并于9月底完成設(shè)備安裝及工藝調(diào)試工作。

      3.1? ? UASB反應(yīng)池調(diào)試

      本系統(tǒng)中的UASB池屬于二次啟動(dòng)模式,因此系統(tǒng)啟動(dòng)難度小一些[1]。在8月初,每天向UASB池中投加一定量面粉,保持系統(tǒng)中污泥的生物活性。待8月底進(jìn)水開(kāi)始,通過(guò)調(diào)節(jié)池引少量的低濃度生產(chǎn)廢水,逐步增加進(jìn)水水量和濃度,以提高UASB反應(yīng)池的容積負(fù)荷。進(jìn)水水量從40 m3/h逐漸增至80 m3/h,進(jìn)水CODcr從3 000 mg/L逐漸提高至8 000 mg/L,容積負(fù)荷從0.5 kg CODcr/(m3·d)開(kāi)始啟動(dòng),后面容積負(fù)荷提高幅度為0.5 kg CODcr/(m3·d),每次容積負(fù)荷提高后需穩(wěn)定運(yùn)行10 d,直至系統(tǒng)出水穩(wěn)定。

      3.2?   AAO反應(yīng)池調(diào)試

      AAO池于7月份完成土建施工,之后利用新建事故池區(qū)域存儲(chǔ)大量未處理的生產(chǎn)污水,以此作為好氧池污泥培養(yǎng)的碳源,從原CASS池中引入污泥作為接種源,采用間歇性進(jìn)水和悶曝方式培養(yǎng)污泥。待8月份污泥濃度達(dá)到3 000 mg/L(此時(shí)SV30達(dá)到30%左右)時(shí),開(kāi)啟內(nèi)回流模式,逐漸提高厭氧區(qū)和缺氧區(qū)的污泥濃度。AAO池調(diào)試初期由于反硝化細(xì)菌生長(zhǎng)緩慢,出水總氮經(jīng)兩周左右才逐漸達(dá)標(biāo),經(jīng)過(guò)一個(gè)月的水質(zhì)調(diào)試,最終實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)穩(wěn)定排放,進(jìn)出水參數(shù)如表2所示。

      4? ? 改造中存在的問(wèn)題反思

      4.1? ? UASB反應(yīng)池出水中帶少許浮泥

      UASB反應(yīng)池設(shè)置了三相分離器,污泥結(jié)團(tuán)之前仍會(huì)帶有一定松散污泥,此部分會(huì)隨水流跑出三相分離器,導(dǎo)致出水中帶出少部分污泥[2]。通過(guò)化驗(yàn)UASB反應(yīng)池內(nèi)絮狀污泥性狀,結(jié)合UASB系統(tǒng)的去除率和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析,得出需要控制進(jìn)水容積負(fù)荷,同時(shí)增加排泥量和排泥時(shí)間,將污泥濃度控制在40~60 mg/L。

      4.2? ? 控制UASB池的pH值

      在UASB池正常運(yùn)行時(shí),最佳pH為6.8~7.2,由于白酒廢水中含有大量有機(jī)酸而使pH偏低,在調(diào)試過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注pH值,嚴(yán)格控制酸化調(diào)節(jié)池中污泥濃度及活性與pH值的相互關(guān)系,這是保證UASB池運(yùn)行穩(wěn)定的關(guān)鍵性因素。因此,需要及時(shí)向水解酸化池中投加NaOH,確保系統(tǒng)在穩(wěn)定的工況下運(yùn)行。

      4.3? ? 總氮控制

      在運(yùn)行過(guò)程中需要控制從水解酸化池至AAO池的超越水量,確保缺氧區(qū)脫氮有穩(wěn)定的碳源供給,經(jīng)過(guò)實(shí)踐論證,當(dāng)AAO池內(nèi)CODcr≥600 mg/L時(shí),其脫氮效果較為穩(wěn)定,出水總氮可以穩(wěn)定在15 mg/L以下。

      5? ? 結(jié)語(yǔ)

      本項(xiàng)目的改擴(kuò)建工程現(xiàn)已完成,投運(yùn)后幾個(gè)月的運(yùn)行實(shí)踐表明,其水質(zhì)指標(biāo)符合國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到了工藝改擴(kuò)建設(shè)計(jì)的目的,證明工藝路線(xiàn)穩(wěn)定可靠,從而為該企業(yè)未來(lái)的擴(kuò)大生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ),也為同類(lèi)型白酒生產(chǎn)企業(yè)的污水改造提供了有益借鑒,因而有著良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

      [參考文獻(xiàn)]

      [1] 宋杰書(shū),錢(qián)麗華,劉宏杰.白酒釀造廢水的排放及防治對(duì)策[J].釀酒,2005,32(1):72-73.

      [2] 連學(xué)林.常溫UASB裝置設(shè)計(jì)與運(yùn)行控制[J].重慶環(huán)境科學(xué),2001,23(4):42-43.

      收稿日期:2021-11-28

      作者簡(jiǎn)介:朱寅(1984—),男,江蘇泰興人,工程師,研究方向:廢水處理設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

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