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UASB/接触氧化/混凝沉淀工艺处理水果、蔬菜脱水废水

发布时间:2012-1-9 15:43:56  中国污水处理工程网

一、概述

某食品公司主要从事温带水果脱水和蔬菜脱水加工,两种产品的主要工艺流程为:水果加工:原料→去皮、清洗→蒸煮→糖浸→干燥

蔬菜加工:原料→清洗→挑选→切割→药剂处理→干燥

废水主要来源于清洗、蒸煮、糖浸等生产工序,以及地面和设备的冲刷、清洗用水。

二、水质、水量

设计水量:300m3/d,设计水质见表1。

表1  设计进出水水质

序号

名称

COD cr

(mg/l)

BOD5

(mg/l)

SS

(mg/l)

pH

1

进水

≤6000

≤3500

≤800

4~5

2

出水

≤150

≤30

≤150

6~9

三、工艺流程及流程简述

针对此废水有机物浓度高,可生化性较好的特点,选用以“UASB+生物接触氧化法”为主,絮凝沉淀为辅的处理工艺,UASB采用中温厌氧方式。

1、工艺流程如图1所示。

图1   工艺流程

2、工艺流程简述

(1) 水果脱水废水、蔬菜脱水废水经厂内管道自车间收集后流入污水处理场的明渠。经粗格栅(d=20mm),细格栅(d=3mm)拦截污物,自流进入中和调节池,在调节池内采用穿孔管曝气搅拌的方式,将投加入水的碱—碳酸钠与废水充分混合搅拌,将水的pH值调为7~8;并在此池内进行均衡水质,调节水量。后用污水泵提升废水至UASB厌氧罐,废水经底部穿孔管配水系统分配后,废水以一定流速自下向上流动以及厌氧过程产生的大量沼气的搅拌作用,废水与污泥充分混合,有机质被吸附分解;所产沼气经由UASB上部三相分离器的集气室排出,含有悬浮污泥的废水进入三相分离器的沉降区,沉淀性能良好的污泥经沉降面返回反应器主体部分,含有少量较轻污泥的废水从反应器上部排出。UASB出水自流进入生物接触氧化池,生化后进入二沉池;再通过絮凝沉淀保证出水达标排放。

(2) 构筑物规格型号详见表2。

表2    构筑物规格型号

序号

名称

规格型号

备注

1

中和调节池

6.0×6.0×5.0

HRT=10h

2

UASB厌氧罐

Φ:7.3m,H:9.5m

VLR=5kgCODcr/m3.d

3

生物接触氧化池

12×6.6×4.6

Fw=0.9kgCODcr/m3.d

4

二沉池

Φ:4.1m,H:5.6m

竖流式,上升流速v=0.45mm/s

5

污泥浓缩池

Φ:3.0m,H:5.0m

重力式

4工艺调试1、UASB厌氧调试

(1)、调试过程

UASB采用中温厌氧,通过应用换热器将进水温度加热到35~38℃。调试之始为3月中旬,为加快调试进程,首先将市政污水厂脱水污泥10吨作为菌种进行接种,通过人孔将污泥投入UASB罐内,进一步培养驯化。因厂方生产的关系,调试时只有水果脱水废水,而此废水CODcr值较合同高,均值在7000~12000mg/l之间。将废水稀释至CODcr值小于5000mg/l,pH值调整为6.5~8.0,SO2浓度为100mg/l以下,进水至设计水位;后,一周内处于闷厌状态,每天只开启UASB内循环泵数小时。这中间,发现换热器不能将水温提升至所需温度,分析原因为换热器形式不合适,后将原板式换热器更换为湍流式换热器,才保证了水温。在使用板式换热器的20天之内,UASB内温度达不到30℃,效果较差,启动负荷采用0.5kgCOD/m3.d,即每天只能保持进水8小时,水量3m3/h。更换湍流式换热器后,水温升至35~38℃,负荷采用0.8kgCOD/m3.d,进水一周有少量沼气逸出,COD去除率达50%左右。持续此负荷一个月左右,自UASB罐底部1.5m处取污泥样观察,SV30只有5%,而UASB出水中却有大量SS随水流出。开始疑为是启动阶段的正常絮状污泥洗出,污泥增长缓慢的原因,没有特别在意。这中间,为了提高污泥的凝聚性能,曾往进水中加入过粉状活性炭,但收效不大。随着3个月后进水负荷提高至3.5kgCOD/m3. d,厌氧污泥仍是处于较多的洗出状态,也未形成颗粒污泥的状态,COD去除率在50~70%之间,达不到设计80%。在进水只有设计值的一半时尚且如此,就怀疑是外购的UASB设备三相分离器的设计是否合理问题。虽然经后续的生物接触氧化处理后,出水可以达标排放;但考虑到厌氧效果,提出了在UASB后增设一座沉淀池的方法,使厌氧污泥沉淀后再回流至UASB,保证污泥浓度。经后面的运行表明,UASB内污泥量逐步增多,1.5m处SV30在25~32%之间,COD去除率在80%以上,镜检发现污泥开始颗粒化。在调试期间,曾发生两次酸罐现象,原因为厂家更换中和剂,采用氢氧化钠作为中和剂,指使罐内废水不具备缓冲能力,稍微调整不好进水pH值就危险,幸好发现及时,避免了更大损失。

厌氧控制指标为:碱度(以CaCO3计)2000~3000mg/l;VFA<400mg/l;pH值为6.8~7.5。

此工程规模较小,产生的沼气较少,并且厂内无锅炉,经水封后高空排放。若有锅炉,可将沼气收集,经水封、阻火罐后通入锅炉燃烧,可节约部分燃煤。

(2)其它原因分析

因水果保鲜药水中应用了焦亚硫酸钠(Na2S2O7),在酸性条件下,为SO2;药水中Ca2+的浓度4000~5000mg/l,SO2浓度为4000mg/l,pH:3.5~4.0,水量:4.0吨。调试时水果脱水废水只有150m3/d,药水混入后,Ca2+的浓度130mg/l,SO2浓度为104mg/l。但在实际调试过程中,因废水量常达不到150m3/d,所以进水Ca2+的浓度250mg/l左右,SO2浓度为200mg/l左右。SO2对厌氧微生物有明显的抑制作用,控制不利时,就抑制了厌氧过程,使调试进程减慢。具体参见http://www.topicons.com更多相关技术文档。

2、好氧调试

UASB出水自流进入生物接触氧化池,随着UASB调试的开始,好氧调试也一起进行。将鼓风机调整为自控状态,控制池内溶解氧为2~4mg/l,因该废水可生化性很好且有机物浓度较高,所以勿需投菌,对此废水采取直接曝气的方式培养污泥。虽气温不高,但厌氧出水温度较高,故污泥培养比较有利。两个月的时间,好氧生物膜就生长良好。在UASB达不到去除效率的情况下,可以保证出水达标排放。

3、污染物去除效率分析详见表3。

表3   污染物去除效率分析表

序号

项目

CODcr

(mg/l)

BOD5

(mg/l)

1

原水

7000~12000

4080~6960

2

UASB出水

1400~1800

612~696

3

二沉池出水

140~220

25~28

4

混凝沉淀池出水

84~132

25~28

5

标准值

≤150

≤30

五、结语

1、水果脱水废水pH值呈酸性,并易发生酸化现象,中和碱最好用Na2CO3,可形成缓冲溶液,抗冲击负荷能力强,有利于保护UASB系统,可有效避免酸罐现象。

2、UASB调试启动阶段,应控制进水CODcr值小于5000mg/l, SO2含量小于100mg/l,否则会抑制甲烷菌的生长。随着厌氧污泥量的增长及厌氧污泥的逐步颗粒化,工程实践证实,当废水中SO2含量为200mg/l也不会对产甲烷菌发生抑制作用。

3、该工艺处理此类废水具有污泥产量少,处理效率高,运行费用低,占地面积小等优点。

注:VLR指容积负荷(Volume Loading Rate)(谷腾水网)

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