腐竹加工產(chǎn)業(yè)園生產(chǎn)廢水處理工程實例

陳柯楠， 江鐵寧， 趙一萌

（河南格恩陽光環(huán)境科技有限公司， 鄭州 450001）

1 工程概況

河南省新鄉(xiāng)市某產(chǎn)業(yè)園依托園區(qū)附近火電廠過剩高溫蒸汽， 整合周邊區(qū)縣腐竹加工企業(yè)， 新建1座腐竹加工產(chǎn)業(yè)園， 規(guī)劃將入住8 家腐竹加工企業(yè)， 實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)集中化。 為配套園區(qū)發(fā)展及地方環(huán)保要求， 擬新建廢水處理站1 座， 廢水經(jīng)處理后滿足GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》表1 中的Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)后達(dá)標(biāo)排放。

2 廢水水質(zhì)及水量

2.1 設(shè)計規(guī)模

該園區(qū)8 家企業(yè)排水量大小由煮漿臺確定， 腐竹生產(chǎn)受季節(jié)影響較大， 冬季為企業(yè)生產(chǎn)旺季。 經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)： 旺季時， 較大規(guī)模的企業(yè)排放量約為70 m3／d， 較小規(guī)模的企業(yè)排放量約為35 m3／d， 8家企業(yè)生產(chǎn)旺季總排水量約為400 m3／d。 園區(qū)生活污水排放量約為30 m3／d， 蒸汽管道終端的冷凝水約為150 m3／d， 其中大部分由罐車運往附近洗浴中心， 少量用于園區(qū)生活使用。 生產(chǎn)廢水和生活污水統(tǒng)一進入廢水處理站。 依據(jù)園區(qū)生產(chǎn)及季節(jié)變化情況， 場站設(shè)計處理規(guī)模為500 m3／d， 平均處理量為21 m3／h。

2.2 設(shè)計進出水水質(zhì)

該園區(qū)為單一的腐竹加工產(chǎn)業(yè)園， 原材料以大豆為主， 因此產(chǎn)生的廢水成分相對單一， 主要包含： 大豆清洗及浸泡廢水、 研磨設(shè)備清洗廢水、 煮漿臺及地面清洗廢水、 廠區(qū)生活污水、 蒸汽管道終端的冷凝水等。 而加工過程中產(chǎn)生的豆渣及剩余的高濃度黃漿水則由專門的飼料加工企業(yè)回收， 不進入廢水處理系統(tǒng)中， 因此廢水濃度相對較低。 該園區(qū)廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)Tab. 1 Wastewater quality and discharge standard

3 處理工藝選擇及流程說明

該廢水季節(jié)波動性較大， 且冬季為產(chǎn)水高峰期， 同時地方環(huán)保政策規(guī)定， 出水水質(zhì)要求達(dá)到地表Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。

參考同類型大豆深加工企業(yè)及腐竹生產(chǎn)廢水處理工程， 發(fā)現(xiàn)“厭氧塔-生化”為高濃度大豆深加工有機廢水常規(guī)處理工藝［1］， 但考慮到本工程預(yù)留場地較為擁擠， 現(xiàn)場已有1 座廢棄水池， 同時廢水濃度相對偏低， 在滿足生產(chǎn)工藝需要的前提下刪減了投資較大的厭氧塔工藝， 改為投資相對較少的氣浮-厭氧水解工藝， 配合生化工藝［2］， 確定了本工程處理工藝， 見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment

廢水經(jīng)人工格柵去除水中的豆皮等大顆粒雜質(zhì)后進入調(diào)節(jié)池， 然后通過提升泵進入氣浮機， 在提升管中設(shè)置管道混合器， 分別投加PAC、 PAM 藥劑， 在氣浮機中實現(xiàn)微小浮渣的分離。 經(jīng)處理后的廢水通過布水器自流進入?yún)捬跛獬刂校?在無游離氧的情況下， 厭氧菌將水體中的有機物降解為簡單的小分子有機物， 以減輕后續(xù)生化負(fù)荷。 出水進入后端生化池中， 本項目生化工藝采用A2O 工藝［3-4］，A2O 工藝是在傳統(tǒng)的AO 工藝中增設(shè)了生物除磷工藝段。 該工藝中活性污泥菌群在不同池體中分別去除氮、 磷、 BOD5、 SS 等污染物。 經(jīng)生化處理過的廢水進入二沉池， 通過自然沉降達(dá)到固液分離的效果， 分離后的上清液進入后端氧化脫色沉淀池， 雖然生化處理階段已去除了水體中的大部分污染物，但還有部分未被完全降解的大豆皂苷、 大豆異黃酮等污染物， 造成水體透亮、 顏色偏黃， 因此投加1種新型氧化吸附劑， 對尾水脫色絮凝。 尾水經(jīng)提升泵二次提升進入砂濾罐， 去除難沉降的微小懸浮物， 提高出水水質(zhì)， 出水經(jīng)巴氏計量槽達(dá)標(biāo)排放。

4 主要構(gòu)筑物及設(shè)備設(shè)計參數(shù)

現(xiàn)場原有廢棄水池1 座， 鋼混結(jié)構(gòu)， 尺寸為27.0 m×9.0 m×5.3 m， 地上1.0 m， 內(nèi)部設(shè)有2 道隔墻， 將池體分割成長度為10 m、 7 m、 10 m 的3個單獨池體， 在滿足設(shè)計及結(jié)構(gòu)強度的前提下， 對池體進行改造處理［5］。 具體結(jié)構(gòu)尺寸如下：

（1） 格柵／調(diào)節(jié)池。 調(diào)節(jié)池進口處設(shè)提籃格柵1 道， 支架為碳鋼結(jié)構(gòu)， 下設(shè)DN 80 mm 鋼管支撐，內(nèi)澆筑混凝土， 格柵采用不銹鋼材質(zhì)， 柵隙為5 mm， 格柵框尺寸為0.8 m×0.8 m×0.5 m， 頂部設(shè)置手動葫蘆1 套。 調(diào)節(jié)池尺寸為5.0 m×5.0 m×5.3 m，有效水深為3.5 m。 配套提升泵2 臺， 潛水推流器1 臺， 液位浮球開關(guān)1 套實現(xiàn)自動化控制。

（2） 渦凹?xì)飧C。 單座尺寸為5.0 m×1.5 m×2.0 m， 有效水深為1.7 m。 配套曝氣機1 套， 刮泥機1 臺， PAC、 PAM 加藥裝置各1 套。

（3） 厭氧水解池。 2 座， 單座尺寸為4.9 m×3.8 m×5.3 m， 池內(nèi)設(shè)φ100 mm 生物填料110 m3， 設(shè)計HRT 為9 h， 上升流速為0.56 m／h， 容積負(fù)荷為1.6 kg［COD］／（m3·d）。

（4） A2O 池。 厭氧池尺寸為4.6 m×2.4 m×5.3 m， 1 座， 配套潛水?dāng)嚢铏C1 臺， 設(shè)計HRT 為2.6 h。 缺氧池尺寸為4.6 m×2.4 m×5.3 m， 1 座， 配套潛水?dāng)嚢铏C1 臺， 設(shè)計HRT 為2.6 h。 好氧池2座， 尺寸分別為9.0 m×7.0 m×5.3 m 和5.0 m×3.8 m×5.3 m， 有效容積為410 m3， 設(shè)計HRT 為19.5 h。 長度為9.0 m 的好氧池中增設(shè)擋水墻2 道， 使水體以Z 字形流動， 前段池內(nèi)增設(shè)生物填料130 m3。 設(shè)計污泥負(fù)荷為0.15 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）， MLSS 為4 000 mg／L， 混合液回流比為200%。

（5） 二沉池。 尺寸為5.0 m×5.0 m×5.3 m， 1座， 采用豎流式沉淀池， 池底均勻布置4 座泥斗，設(shè)計表面負(fù)荷為0.85 m3／（m2·h）， 污泥回流比為100%， 配套自吸泵2 臺。

（6） 氧化脫色沉淀池。 采用前端攪拌反應(yīng)， 后端絮凝沉淀設(shè)計。 前端為兩級攪拌反應(yīng)池， 尺寸為1.2 m × 1.0 m × 3.0 m， 2 座， 反應(yīng)時間為20 min，藥劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%左右， 投加量為50 ～200 mg／L。 后端沉淀區(qū)尺寸為7.6 m×2.5 m×5.3 m， 1 座，表面負(fù)荷為1.10 m3／（m2·h）， 池內(nèi)布置高密度斜板， 配套自吸泵2 臺。

（7） 砂濾罐。 尺寸為φ1.8 m × 2.8 m， 1 座，碳鋼結(jié)構(gòu)， 采用強制過濾， 設(shè)計濾速為8.2 m／h。

5 工程設(shè)計特點

（1） 考慮到厭氧塔設(shè)計的造價過高， 因此改為氣浮-厭氧水解工藝， 既滿足了中低濃度有機廢水的處理需求， 又減少了工程造價。

（2） 生化階段選用成熟的A2O 工藝， 對COD、BOD5、 氮、 磷等都有較好的去除效果， 考慮到出水水質(zhì)要求較高， 生化階段整體停留時間約25 h。

（3） 深度處理階段選用氧化沉淀-砂濾工藝，進一步去除水體中的難降解污染物， 同時對水體中的色度治理起到一定效果。

6 調(diào)試運行效果

園區(qū)位于河南省北部地區(qū)， 冬季時廢水處理系統(tǒng)整體水溫偏低， 影響出水水質(zhì)， 因此在前端調(diào)節(jié)池內(nèi)適當(dāng)增加部分高溫冷凝水， 調(diào)節(jié)整體水溫， 使后端生化系統(tǒng)內(nèi)水溫保持在20 ～30 ℃， 適宜的溫度保證了菌種的正常繁殖［6］， 后期系統(tǒng)運行正常，各項指標(biāo)均無大范圍波動。

調(diào)試運行3 個月， 調(diào)試后期在線監(jiān)測設(shè)備投入運行， 各項數(shù)據(jù)上傳地方環(huán)保局， 各項水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計要求。 第三方檢測數(shù)據(jù)見表2。

表2 第三方檢測報告數(shù)據(jù)Tab. 2 Third-party inspection report data

7 投資及運維成本

該項目土建部分為原有池體改造， 設(shè)備及其他投資為64 萬元。 裝機總功率為53.15 kW， 運行功率為42.85 kW， 運行費用為2.47 元／m3， 其中藥劑費用為0.52 元／m3。

8 結(jié)語

（1） 在投資成本及場地受限的情況下， 采用調(diào)節(jié)池-氣浮機-厭氧水解-A2O-二沉池-氧化沉淀池-砂濾的處理工藝， 有效控制了建設(shè)總投資， 同時出水水質(zhì)滿足GB 3838—2002 表1 中的Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，總投資小， 出水穩(wěn)定。

（2） 氣浮-厭氧水解的運行模式， 既去除了水中豆渣等懸浮物， 又降解了水中的大分子物質(zhì)， 提高了廢水的可生化性。 該工藝設(shè)備占地面積小， 對同類型的大豆制品廢水有很好的去除效果。

（3） 氧化脫色沉淀池配合過濾器作為深度處理單元， 對去除水體中的難降解無機污染物有顯著效果， 且脫氮及脫色效果較高。

（4） 本工程設(shè)計在利用原有場地的前提下， 減少了業(yè)主方建設(shè)投資及后期運維成本， PLC 全自動控制整體操作簡便， 無二次污染。