高氯親水膠體類食品廢水處理工程實(shí)例

王婷， 朱曉禹， 王政委， 董斌， 孫永軍， 肖雪峰

（1.江蘇奧尼斯環(huán)保科技有限公司， 南京 210046； 2.南京工業(yè)大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院， 南京 211816）

1 工程概況

浙江某公司是一家專業(yè)從事親水膠體研發(fā)、 生產(chǎn)和銷售的生物科技企業(yè)， 主要產(chǎn)品是卡拉膠、 魔芋膠、 瓊脂及其復(fù)配產(chǎn)品。 產(chǎn)品生產(chǎn)流程為： 原料→水洗→剪碎→堿洗→水洗→蒸煮→過濾→冷卻→加溶劑凝膠→過濾→取凝膠→擠壓→烘干， 生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢水。 根據(jù)業(yè)主方提供的相關(guān)資料， 本項目廢水主要為堿液浸泡及煮膠溶解過程中產(chǎn)生的含鹽量較高的有機(jī)廢水， 以及少量生活區(qū)污水。 本工程設(shè)計主體處理工藝采用物化+生化工藝， 出水達(dá)到園區(qū)接管排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 設(shè)計規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)

該工程設(shè)計規(guī)模為4 000 m3／d， 包括水洗廢水2 500 m3／d（連續(xù)流）， 堿洗廢水500 m3／d（間斷流），蒸煮廢水800 m3／d（間斷流）， 其他廢水200 m3／d。排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行園區(qū)接管標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)計廢水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。 該廢水污染物濃度高、 色度大、堿度高， 且Cl-含量較高， 本項目重點(diǎn)考慮廢水中堿度以及Cl-對處理工藝的影響。

表1 設(shè)計廢水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)Tab. 1 Design wastewater quality and discharge standard

3 污水處理工藝

3.1 處理工藝選擇

針對該類廢水污染物濃度高、 堿度高、 Cl-含量較高的特點(diǎn)， 多采用預(yù)處理-生物處理-深度處理的組合工藝。 可有針對性地收集生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的高鹽廢水， 先進(jìn)行蒸發(fā)等預(yù)處理， 之后與其他廢水進(jìn)行混合處理， 但投資運(yùn)行費(fèi)用較高。 根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)， 培養(yǎng)耐鹽菌采用生化法處理此類廢水，運(yùn)行費(fèi)用明顯低于物化處理。 廢水色度以及懸浮物采用氣浮工藝進(jìn)行處理， 合理選擇藥劑能很好地解決色度以及懸浮膠體的問題。 可選擇AO、 SBR 等生化工藝去除廢水中有機(jī)污染物， 從占地、 去除效果等方面考慮， 可采用改良ABR-強(qiáng)化AO 工藝。

首先對高堿度廢水進(jìn)行pH 值調(diào)節(jié)， 并在調(diào)節(jié)池對水質(zhì)均勻混合。 針對廢水中的懸浮物等雜質(zhì)采用氣浮工藝［1］， 并投加絮凝劑［2-3］， 使其整體比重小于水， 可依靠浮力迅速上浮至水面， 達(dá)到固液分離的目的。 根據(jù)分析結(jié)果， 該工程廢水m（BOD5）／m（COD）值低于0.3， 可生化性較差， 故在AO 工藝前先采用水解酸化工藝單元［4］， 將不溶性有機(jī)物水解為溶解性有機(jī)物， 將難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)， 從而改善廢水的可生化性， 為后續(xù)生化處理奠定良好基礎(chǔ)。

廢水中NH3-N 濃度較高， 利用好氧池內(nèi)回流系統(tǒng)將硝化液回流到缺氧池， 利用缺氧池內(nèi)反硝化菌的反硝化作用進(jìn)行脫氮， 去除NH3-N。 利用好氧微生物碳化去除有機(jī)碳以及硝化菌進(jìn)行硝化反應(yīng)將NH3-N 轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。 綜合考慮廢水的特點(diǎn)， 兼顧處理效果及運(yùn)行等因素， 廢水主體處理工藝采用氣浮-改良ABR-強(qiáng)化AO 工藝。

3.2 處理工藝流程

本項目廢水處理工藝流程如圖1 所示。

廢水先進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)的均勻混合， 并投加硫酸調(diào)節(jié)pH 值后， 用水泵提升至后續(xù)氣浮處理設(shè)備中［5］， 投加PAC、 PAM 有效去除廢水中的懸浮物、 膠體物質(zhì)。 其中氣浮產(chǎn)生的浮渣進(jìn)入浮渣收集池中， 氣浮出水進(jìn)入后續(xù)生化處理單元。 廢水先進(jìn)入水解池提高廢水的可生化性后， 再進(jìn)入缺氧-好氧處理單元， 進(jìn)行有機(jī)物、 NH3-N 的去除。 生化出水經(jīng)二沉池進(jìn)行泥水分離后， 達(dá)標(biāo)排放。

3.3 設(shè)計特點(diǎn)

（1） 針對該卡拉膠廢水特點(diǎn)， 預(yù)處理采用氣浮去除色度及懸浮物等， 保證后續(xù)生化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

（2） 改良ABR 池利用厭氧消化過程的前2 個階段即水解和酸化， 當(dāng)有機(jī)物為復(fù)雜結(jié)構(gòu)時， 厭氧菌利用H2O 電離的H+和OH-將有機(jī)物分子中的C—C 打開， 一端加入H+， 一端加入OH-， 可以將長鏈水解為短鏈， 支鏈成直鏈， 環(huán)狀結(jié)構(gòu)成直鏈或支鏈， 提高廢水的可生化性。

（3） 生化單元投加懸浮球填料［6］， 該填料具有生物附著力強(qiáng)、 比表面積大、 化學(xué)和生物穩(wěn)定性好、 不引起二次污染、 親水性能強(qiáng)等特點(diǎn)。 在使用過程中， 微生物掛膜快， 生物膜易脫落， 使用壽命長， 剩余污泥少， 能夠大幅提高微生物濃度， 對于整體處理效果有明顯提升。

4 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)及設(shè)備配置

（1） 調(diào)節(jié)池。 1 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 尺寸為32.0 m×7.5 m×5.2 m， 超高0.7 m， 水力停留時間為6 h。 設(shè)提升泵2 臺， 1 用1 備， 單臺流量為83 m3／h， 揚(yáng)程為20 m， 功率為7.5 kW； 潛水?dāng)嚢铏C(jī)4 臺， 單臺功率為2.5 kW。 調(diào)節(jié)池加設(shè)玻璃鋼蓋板以收集處理臭氣。

（2） 氣浮池。 2 套， 單套處理能力為85 m3／h，一體化鋼結(jié)構(gòu)， 玻璃鋼內(nèi)防腐。

（3） 水解池。 2 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 單座尺寸為16.5 m×16.0 m×6.0 m， 超高0.4 m， 水力停留時間為17.5 h， 設(shè)計容積負(fù)荷約為2 kg［COD］／（m3·d）， 溶解氧質(zhì)量濃度控制在0.1 ～0.3 mg／L。懸浮球填料投加比約為30%。 設(shè)攪拌機(jī)10 臺， 單臺功率為2.5 kW。 為收集處理臭氣， 水解池加設(shè)玻璃鋼蓋板。

（4） 生物選擇池。 2 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 單座尺寸為8.0 m×3.0 m×6.0 m， 超高0.45 m， 水力停留時間為1.5 h。 設(shè)攪拌機(jī)2 臺， 單臺功率為2.5 kW。 生物選擇池加設(shè)玻璃鋼蓋板。

（5） AO 池。 2 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 單座A 池尺寸為13.0 m×8.0 m×6.0 m， 超高0.5 m， 停留時間為6.8 h； 設(shè)攪拌機(jī)4 臺， 單臺功率為2.5 kW。 單座O 池尺寸為24.0 m×16.0 m×6.0 m， 超高0.55 m， 停留時間為25 h， 設(shè)計污泥負(fù)荷為0.4 kg［COD］／（kg［MLSS］·d）， 回流比為50% ～100%； 設(shè)鼓風(fēng)機(jī)3臺， 2 用1 備， 風(fēng)量為45 m3／min， 風(fēng)壓為0.05 MPa， 功率為55 kW； 內(nèi)回流泵4 臺， 2 用2 備， 單臺流量為20 m3／h， 揚(yáng)程為15 m， 功率為2.2 kW。AO 池加設(shè)玻璃鋼蓋板收集處理臭氣。

（6） 二沉池。 2 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 單座尺寸為φ12.0 m×5.0 m， 池邊水深為4.3 m， 表面負(fù)荷為0.74 m3／（m2·h）。 單座設(shè)中心傳動刮泥機(jī)1臺， 功率為0.55 kW； 回流泵4 臺， 2 用2 備， 單臺流量為50 m3／h， 揚(yáng)程為25 m， 功率為7.5 kW。

5 運(yùn)行效果

該工程于2019 年3 月開始動工建設(shè)， 2019 年7 月開始調(diào)試， 廢水中由于含有大量的藻類等物質(zhì)， 調(diào)試過程中氣浮池出現(xiàn)大量氣泡， 通過設(shè)置污泥濃縮池上清液回流系統(tǒng)， 將上清液回流至調(diào)節(jié)池， 可顯著解決氣浮泡沫問題。 經(jīng)過2 個月調(diào)試培養(yǎng)、 馴化， 整個系統(tǒng)可以穩(wěn)定達(dá)到園區(qū)接管排放標(biāo)準(zhǔn)。 各項指標(biāo)平均處理效果如表2 所示。 收集自控中心進(jìn)出水水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 1 a 的實(shí)際運(yùn)行效果表明整個系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定， 出水水質(zhì)良好，各項指標(biāo)滿足園區(qū)接管標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 廢水處理設(shè)施處理效果Tab. 2 Treatment effect of wastewater treatment equipment

6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

本工程總投資1 186 萬元， 運(yùn)行成本約為1.9元／t。

7 結(jié)語

（1） 該食品加工廢水色度大、 堿度高、 Cl-含量較高， 采用氣浮-改良水解-AO 組合工藝進(jìn)行處理是可行的， 該工藝運(yùn)行穩(wěn)定， 維護(hù)簡單， 出水水質(zhì)滿足設(shè)計要求。

（2） 針對該類廢水的水質(zhì)特征， 采用氣浮預(yù)處理可以有效去除廢水中SS， 以及解決因藻類溶解導(dǎo)致的色度升高問題， 降低了進(jìn)入生化系統(tǒng)的負(fù)荷。

（3） AO 工藝可以起到良好的去除有機(jī)物及脫氮效果， 通過投加懸浮填料， 不僅能增加微生物量， 而且能有效防止污泥膨脹。

（4） 廢水中含有大量的藻類等物質(zhì)， 調(diào)試過程中氣浮單元產(chǎn)生大量的氣泡， 通過設(shè)置濃縮池上清液回流系統(tǒng)， 可顯著解決氣浮泡沫問題。