柠檬酸生产废水治理工程的调试.doc

柠檬酸生产废水治理工程的调试1 废水水质与工艺流程 山东某柠檬酸厂的废水水质见表1，废水与污泥处理流程见图1、2。表1 柠檬酸废水水质、水量项 目水量(m3/d)COD(mg/L)pHSS(mg/L)色度(倍)原液680265004.8226710001次洗糖水150205404.383312次洗糖水15053004.374942003次洗糖水15047704.50200离子交换废水50049012200100板框冲洗水90182002.31含大量菌丝渣其他废水1500100068在使柠檬酸处理水达标的前提下，为最大程度地回收能源、降低运行成本，要对COD5000mg/L的废水先进行厌氧处理(UASB厌氧反应罐)，之后与低浓度废水混合，再进入好氧处理工段，最后再由物化处理(气浮)尽可能地去除水中的污染物和色度。2 调试2.1 UASB厌氧反应罐UASB厌氧反应罐从启动到正常运行(满负荷)需要较长时间，特别是生产性装置由于一些不可预见因素及管理不善(如难于取得较好的、足量的种泥，原水的冲击负荷、反应器本身的某些缺陷等)，污泥培养及驯化所需的时间往往比计划时间要长一些。一般分成几个阶段控制不同的运行条件，以达到尽快培养高浓度污泥(颗粒污泥最佳)的目的，各阶段并无严格界线，所需检测项目基本相同，但对运行参数有不同的侧重和要求，关键是根据反应器在启动阶段的实际情况随时进行调整以保证其正常工作。2.1.1 接种污泥活性恢复阶段(23周) 接种污泥量为10gVSS/L。 种泥最好取其他污水厂的厌氧污泥，若无厌氧污泥或污泥量严重不足，则根据现场情况从下水道或污水塘等处取污泥(气泡多的地方)经筛网过滤后使用。 运行条件a.控制容积负荷为0.51.0kgCOD/(m3d)；b.将进水稀释至COD为4000mg/L左右(可用其他废水稀释)，若进反应器的流量为160m3/d(单池稀释后水量)，则需COD为21980 mg/L的原水量为30m3/d(单池)左右；c.出水pH=7.27.8。 操作a.种泥投入反应器前应先测定其pH值，并用石灰(或工业Na2CO3)调至pH=7.27.8；b.种泥投入反应器后，用稀释后的柠檬酸废水(COD3000mg/L)浸泡(静置)12d(在浸泡前应先将污泥静沉1d左右并排出部分上清液)，此时反应器的低压沼气管均与大气相通 ；c.连续进水，同时开启内部回流泵(回流比为14)，此时高压沼气管接水封；d.应注意池内的温度变化，升温不能过快；e.防止反应器酸化，当反应器出水pH6.5时应增加进水中的碱量；f.对pH的检测要及时，用精密pH试纸即可；g.在运行中少量污泥随出水流失是正常现象，但当大量污泥流失时应采取措施，如停止进水、向水中加入聚铁混凝剂(投加比例为0.1kg/m3)并增大内循环流量等，若污泥流失较多则应补充种泥。在此阶段去除COD不是主要目的，应使污泥尽快适应柠檬酸废水并提高污泥活性，因此进、出水COD浓度的测定不必太频繁，可安装沼气流量计通 过产气量来辅助判断反应器的运行情况；h.污泥活性的测定：测定接种前及培养一定时间后的污泥活性(利用最大比产CH4速率法) 掌握污泥性质，最好能分析沼气成分。2.1.2 逐步提高负荷阶段(低负荷) 运行条件a.进水COD为5000mg/L左右；b.容积负荷从1.0kgCOD/(m3d)逐步提高到3.0kgCOD/(m3d)。 操作提高容积负荷的操作应逐步进行每次提高0.5kgCOD/(m3d)左右，运行时间为10d，当运行稳定后(COD去除率稳定或提高、不出现酸化等异常现象)再提高负荷，若提高负荷后造成运行不好(如COD去除率大幅下降等)则放缓提高负荷的速度。pH值及出水悬浮物的变化应严格检测，若异常应采取措施。当处理效率达85%以上时可加快提高负荷。应定期取泥观察，测定VSS/TSS比值(TSS指混合液中总悬浮固体的浓度)。2.1.3 提高进水浓度及负荷阶段(较高负荷) 运行条件容积负荷从3.0kgCOD/(m3d)逐步提高到满负荷按单池进水量为160m3/d左右、进水COD为21980mg/L算，则负荷为8.0 kgCOD/(m3d)。 操作a.将容积负荷从3.0kgCOD/(m3d)提高到4.0 kgCOD/(m3d)，进水COD为11250mg/L，进水量为160m3/d，内循环量为640m3/d，稳定运行10d；b.容积负荷从4.0kgCOD/(m3d)提高到5.5kgCOD/(m3d)，进水COD为15469mg/L，进水量为160m3/d，内循环量为640m3/d，稳定运行10d；c.容积负荷从5.5kgCOD/(m3d)提高到7.0kgCOD/(m3d)，进水COD为19688mg/L，进水量为160m3/d，内循环量为640m3/d，稳定运行10d；d.若出水pH降低，应加大投碱量，并保证碱度为1500mg/L；e.若调整负荷后反应器发生异常应采取降低负荷或暂时停止进水等措施；f.定期取污泥观察，若已形成颗粒污泥则可加快负荷的提高，同时加大内循环量。 2.1.4 满负荷运行阶段 运行条件a.进水COD从19688mg/L逐渐提高至原水浓度，直接进反应器；b.容积负荷按满负荷运行。 操作a.在满负荷下进水浓度提高至原水浓度，直接进水，稳定运行10d，内循环量可以保持在400m3/d左右；b.原水直接进池后，内循环量可根据具体情况调整；c.pH值等其他运行参数同前。2.1.5 注意事项 沼气管路水封中的水位应符合要求。 观察反应器顶部进水管水位以判断各进水管是否正常，否则可能造成布水不匀。 应按规定进行正常的检测、分析。 应配置沼气流量计并进行产气量记录。 处理厂应准备一定量的石灰、聚铁、工业Na2CO3等药品。 厌氧反应罐调试所用的时间比预计的安排可能要长一些，一些操作步骤也会因现场实际情况而与计划不符，要灵活、随机应变。 应测定出水有机酸(VFA)浓度，当VFA500mg/L时才能增加负荷。2.2 生物接触氧化生物接触氧化池的培菌需从同类生产工艺的工厂引进活性污泥(含水率为96%98%，泥量为池容的0.010.05)，如果活性污泥量多则可加快挂膜速度。首先，将污泥投入接触氧化池，然后把约为1/3池容的废水泵入池中，再加满自来水，控制此时水中的pH值为7、BOD为200mg/L左右(若BOD较低，可加入13kg工业葡萄糖，同时加入0.10.3kg的尿素；若离食堂较近，可加入适量的淘米水、面汤等以增加碳源)。在满足上述条件后，启动鼓风机连续曝气8h后再补充工业废水。在曝气过程中要控制池中溶解氧含量在24 mg/L之间，并需测试污泥沉降比，若发现该值逐渐减少，说明这些污泥已粘附在填料上。闷曝1d且每隔8h加入适量的葡萄糖和尿素、更换1/3池容的工业废水。对微生物进行镜检时若发现水中游离细菌增多或豆形虫等原生动物逐步增加说明培颈护作眨堤炜伎山辛耸敝灰扑隆妗H为68、BOD为150250mg/L、COD为600800mg/L、水量为设计水量的1/5。若发现其他条件都满足，但进水BOD较低则可投入少量工业葡萄糖，此阶段BODNP值可略高10051。由于驯化与培菌同时进行，其挂膜速度很快，一般35 d后在填料表面上 就可以开始看到有很薄的一层膜，把它刮下来后进行镜检，发现其透光性好，有原生动物如纤毛虫、累枝虫、钟虫等出现，此时系统对COD的去除率可达30%50%。若微生物增殖正常，可加大水量至池容的1/31/2，大约10d后可按设计水量进行处理，这时挂膜基本完成，微生物开始大量繁殖，COD去除率为50%70%。若在此去除率情况下能稳定运行1个月左右，则当水量逐步加大时可不必再添加外源营养物。随着时间的延长，生物膜开始新陈代谢，老膜开始剥落，出水中出现悬浮物，标志着挂膜阶段结束，可进入正常运转。2.3 气浮废水经过厌氧好氧处理后，大多数可溶性有机物基本被去除。对水中大多数细小悬浮固体、胶体以及大分子难生物降解的有机物采用加药气浮反应池进行处理。试验结果见表2。表2 气浮加药量试验结果mg/L项 目12345678PAC50100150200150200250300PAM551010SS进水550556543547531567580525出水31727916780319267170130COD进水760770765759765748730758出水415380290245390310289240从表2可以看出，将PAC和PAM按151的剂量投加可使SS的去除率(80%)明显高于单独使用PAC的处理效果且水的透明度也较好，呈淡黄色。由于PAM的价格较高(为PAC的3倍以上)，因此在工业化试验中直接采用PAC去除水中的悬浮物，当药量达到250mg/L时出水已能达到国家污水综合排放标准。3 结语高浓度柠檬酸废水经过厌氧处理后，与低浓度有机废水混合进入接触氧化池，再进入气浮系统，最终出水COD在250300mg/L之间，可满足污水综合排放标准中新扩改企业发 酵行业二级标准(COD300mg/L、SS200mg/L、pH=69)。河南某啤酒实业有限公司污水处理工程于2004年3月份开始调试。经过为期三个月的调试和试运行，现有废水经污水处理厂处理后出水水质达到污水综合排放标准(GB8978-1996)表4二级标准和当地总量控制的要求。调试期间，操作人员认真负责，对操作人员也进行了技术培训，于2004年7月份圆满完成了污水处理站的调试工作。调试人员对污水处理站的试运行切实做到了控制、观察、记录和分析试验工作，对于提高污水处理站技术管理水平、运行水平有积极的现实意义。1.1 污水来源根据该厂啤酒生产工艺，废水主要来源有：麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦槽水、洗涤水、凝固物洗涤水；糖化过程的糖化、过滤洗涤水；发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水；罐装过程洗瓶、灭菌及破瓶啤酒；冷却水和成品车间洗涤水；以及来自办公楼、食堂和浴室的生活污水。 生产废水为每天24小时连续排放。1.2 污水处理规模该污水处理站处理规模按照最高日流量1500 m3/d，其中高浓度废水量500 m3/d，中低浓度废水量1000 m3/d。1.3 污水水质该污水处理站设计进水水质如下：高浓度废水CODCr 4000mg/lBOD5 2000mg/lSS 400mg/lPH 69中低浓度废水CODCr 500mg/lBOD5 200mg/lSS 400mg/lPH 691.4 处理后水质要求根据厂方的要求，外排废水应达到污水综合排放标准(GB8978-1996)二级标准。其具体指标如下：CODCr150mg/lBOD560mg/lSS150mg/lPH 69其中CODCr指标不大于100mg/l。2 污水处理工艺简介该工程采用厌氧好氧为主的生化处理工艺。厌氧生化法是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化为甲烷和二氧化碳等物质的过程，该工艺可用于中高浓度的有机废水处理。该工艺在国内外有较多的成功实例。该厌氧处理工艺采用UASB反应器，底部设布水装置，顶部设三相分离器和集水排水装置。高浓度废水单独进行厌氧处理后，与中低浓度废水混合进行好氧处理。好氧生化法有较多的工艺，本工程采用CASS生物反应器。CASS生物反应器是SBR工艺的一种改良型工艺。在序批式反应器系统（Sequencing Batch Reactor简称SBR法）中，曝气池、二沉池合二为一，在单一反应池内利用活性污泥完成废水的生物处理和固液分离，SBR是废水活性污泥生化处理系统的先驱，然而直到最近几年随着监控与测试技术的飞速发展，这一技术才得以完全更新并被美国环境保护署（US EPA）推荐为一项低投资、低操作成本及低维修费用，高效益的环境处理新技术。据EPA调查，在废水流量一定时，选择SBR要比传统的活性污泥法处理费用节省许多，这一点已被大量的工程实例所证实，特别是在啤酒废水处理工程中得到了广泛应用。工艺运行方式SBR工艺主体构筑物由SBR反应池组成，SBR反应池的运行操作由进水、反应、沉淀、滗水和待机五个阶段组成。 进水期：废水进入反应池。 反应期：废水进入反应池中发生生化反应，在这阶段可以只混合不曝气，或既混合又曝气，使废水处在反复的好氧缺氧中，反应期的长短一般由进水水质及所要求的处理程度而定。 沉降期：在此阶段反应器内混合液进行固液分离，因该阶段在完全静止条件下进行，表面水力和固体负荷低，沉淀效率高于一般沉淀池的沉淀效率。 排水期：当沉淀阶段结束，设置在反应池末端的滗水器开动，将上清液缓缓滗出池外，当池水位降到低水位时停止滗水。 待机期：在每池滗水后完成了一个运行周期，在实际操作中，滗水所需时间往往小于理论最大时间，故滗水完成后两周期间闲置时间就是待机期，该阶段可视废水的水质、水量和处理要求决定其长短或取消。在此阶段可以从反应池排除剩余活性污泥。反应池排出的剩余污泥泥龄长，已基本稳定。SBR法与其它活性污泥处理技术比较有以下优点： SBR系统以一组反应池取代了传统方法及其它变型方法中的初次沉淀池、曝气池及二次沉淀池，整体结构紧凑简单，无需复杂的管线传输，系统操作简单且更具有灵活性。 SBR反应池具有调节池均质的作用，可最大限度地承受高峰BOD5浓度及有毒化学物质对系统的影响。 在废水流量低于设计值时，SBR系统可以调节液位计的设定值使用反应池部分容积，或调节反应时间，从而避免了不必要的电耗。其它生物处理方法则无这样的功能。 因为对于每个反应单体而言出水是间断的，在高负荷时活性污泥不会流失，因而可以保持SBR系统在高负荷时的处理效率。而其它的生物处理方法在高流量负荷时经常会出现活性污泥流失的问题。 SBR在固液分离时整体水体接近完全静止状态，不会发生短流现象，同时，在沉淀阶段整个SBR反应池容积都用于固液分离，较小的活性污泥颗粒都可得到有效的固液分离，因此，SBR的出水质量高于其它的生物处理方法。 易产生污泥膨胀的丝状细菌在SBR反应池中因反应条件的不断的循环变化而得到有效的抑制。而污泥膨胀问题是其它活性污泥方法中很常见且很难控制的问题之一。CASS是利用活性污泥基质再生理论，将生物选择器与间歇式活性污泥法加以有机结合研究开发的新型高效好氧生物处理技术。CASS主要具有以下特征： 根据生物选择性原理，利用位于反应器前端的预反应区作为生物选择器对进水中有机物进行快速吸附和吸收作用，提高了去除效率增强了系统运行的稳定性； 可变容积的运行提高了系统对水质水量变化的适应性和操作的灵活性； 根据生物反应动力学原理，使废水在反应器内的流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态，不仅保证了稳定的处理效果，而且提高了容积利用率； 通过对反应速率的控制，使反应器以缺氧-好氧状态周期循环运行，微生物种类多，生化作用强，运行费用低； 在好氧条件下，在机物被降解的同时，污水中有机氮被异养菌氧化为氨氮，在供氧充足的条件下，氨氮再被硝化菌氧化成硝态氮，产生的能量用于合成新的硝化菌细胞。在缺氧条件下，反硝化细菌利用NO3-，通过混和液回流到缺氧段，在缺氧条件下，反硝化细菌利用NO3-作为最终电子受体，氧化水中有机物，用于产能和增殖。与此同时，硝酸盐被异化还原成氮气，从水中逸出，从而达到除氮的目的。 通过同时硝化/反硝化实现脱氮必须连续测定池子主曝气区的溶解氧数值，并加以控制调节，在曝气阶段需要不断调节溶解氧水平，在曝气开始时，溶解氧控制在较低的水平（约0.2-0.5mgO2/L），直到在曝气阶段结束前，才使溶解氧达到最高水平（约2-3mgO2/L）。这种运行方式无需如前置反硝化系统那样需要将硝酸盐氮从硝化区回流至反硝化区，因此可省去内循环系统，而且在CASS系统中，也不需要单独设置一个缺氧运行阶段以进行反硝化。 在主曝气区进行上述过程时，在选择器中，大量吸收的易降解物质得到水解并转移至细胞内，从而提高了后续主曝气区内微生物的呼吸速率，加速了整个过程的进行。 工艺结构简单，投资费用省，而且运行管理方便； 采用组合式模块结构，布置紧凑，占地面积小； 可以采用稳定的自动化控制和先进的探测仪器和设备，以保证出水水质达到污水综合排放标准（GB8978-1996）表4二级标准和当地环保部门的要求。3 工艺流程说明高浓度废水经格栅、格网拦截大的杂质后进入调节池，在调节池均质均量后，由污水泵提升进入UASB 反应器，UASB 反应器出水自流至中低浓度废水调节池，完全混合后用泵提升进入CASS反应器进行好氧处理，出水达标排放。UASB反应器产生的污泥自流进入污泥浓缩池，CASS反应器产生的生化污泥部分回流至预反应区，剩余污泥进入污泥浓缩池，浓缩后的污泥排入污泥干化场处理，上清液回流至调节池与原水一并处理。工艺流程图见图4-1。4 活性污泥的培养4.1 污泥的培养与驯化活性污泥的培养与驯化可归纳为异步培驯法、同步培驯法和接种培驯法。异步培驯法即先培养后驯化；同步法则培养、驯化同时进行或交替进行；接种法则利用其他污水处理厂的剩余污泥进行培养驯化。本污水处理厂主要采用接种法，这样既能提高驯化效果，又能缩短培养驯化的时间，从而缩短调试时间。该工程工艺调试初期主要从郸城金丹乳酸厂引进厌氧颗粒污泥，从舞钢造纸厂引入好氧剩余污泥，作为种泥进行培养。同时投加大量的麦麸、尿素等作为调试初期的营养物质，利于污泥的快速生长。前期UASB反应器采用间歇脉冲进水方式，适当补充高浓度啤酒废水，提高菌种对啤酒废水的适应能力。培养驯化初期在CASS反应池中加入少量的中低浓度废水进行曝气，并适当添加营养物质，在培养的过程中逐渐增加进水量，使活性污泥生物群体逐渐适应现有水质状况，具有较好的生物活性和絮凝性。4.2 整体试运行当整体运行条件基本具备后，污水处理站于6月份开始进行满负荷进水试运行。4.3 水质分析试运行期间，我们特委托县环境监测站对外排废水进行了监测，监测结果见表1。表1 县环境监测站监测数据统计（单位mg/l，pH除外）时间pHCOD（mg/l）SS（mg/l）2004.7.5 11:007.531038.7 17:007.66756.2 23:007.421007.92004.7.6 05:007.51706.3 11:007.551008.5 17:007.62959.1 23:007.49557.22004.7.7 05:007.57505.6 11:007.65806.9 17:007.60404.6 23:007.56505.72004.7.8 05:007.61456.2另外，对污水处理厂总出水渠道的水样进行为期两个多月的连续监测，本次选取具有代表性的几组实测数据进行水质分析，其各项指标见表2。表2 调试期间自测结果举例（单位mg/l）日期UASB反应器CASS反应器进水CODCr（mg/l）出水CODCr（mg/l）进水CODCr（mg/l）出水CODCr（mg/l）2004.6.253089611.5854.678.42004.7.11510.9445.3270.439.82004.7.82999.8702.3567.459.52004.7.121488436252442004.7.161520170.6220.419.72004.7.201764333.2211.77.82004.7.231499.8/186.215.62004.7.282101.9225.4650.723.52004.7.302885.7/593.2162004.7.31240022442420注：以上结果为现场自测结果。由上表可知，经过污水处理厂处理后的排放水水质已达到了污水综合排放标准(GB8978-1996)表4二级标准和当地环保部门的要求。4.4 异常现象及处理方法在运行过程中曾出现污泥膨胀和发黑现象。经检测，主要是溶解氧不足。通过取样分析判断，导致溶解氧不足的直接原因是厌氧出水夹带的H2S毒性气体对好氧菌造成了抑制。后改变运行方式，启动调节池的预曝气作用，这种现象很快消失，污泥开始增长