味精废水治理技术路线商讨.doc

味精废水治理技术路线商讨 某味精厂经过多年认真考察，确定采用ABBL废水治理工艺，该工程总投资357万元，设计水量为800m3/d，实际水量为1000m3/d。已通过当地环保部门验收。表1某味精厂味精废水水质、水量废水种类废水量（t/a）污染物浓度(mg/L)pHCODcrBOD5NH3-NSO42-洗米水660005.53000130080离交废水1320002-330000140001100020000炭柱处理废水1090008以上3000100060设备清洗水1200071000职工生活废水5610735030合计3246103.5-4.513860629345108133工艺流程表2处理效果平均值表单位:除pH值外，其余均为mg/L监测点位监测项目pHCODSSBOD5生物调节池1.194.221.041044401.01103WXY反应系统6.437.32651.815632.8好氧生物反应系统6.346.48238.1649.3工程设计标准69300200150由表2所示经过处理后，公司每年可减少污染物排放量为：SS 111.8吨，COD 3138.9吨，BOD5 372.3吨;污染物的处理效率分别为SS 83.7%，COD 97.5%，BOD5 99.1%，NH3-N 85%。主要技术经济指标设计规模：800 m3/d 工程投资：357万元占地面积：1600 m2 装机容量：268 KW运行费用：3. 60元/m3水（包括电、人工、药剂、维修、折旧等费用）一. 工艺机理水解酸化是在微生物作用下将复杂有机物进行水解和发酵的过程，使多糖水解为单糖，再通过酵解途径进一步水解酸化成乙醇和脂肪酸，蛋白质则先水解为氨基酸，再经脱氨基作用产生脂肪酸和氨。在产氢产乙酸菌的作用下，将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2和CO2。无论是厌氧UASB工艺，还是兼氧水解酸化工艺，其目的都是为后面的好氧生化处理作预处理。所不同的是UASB是全过程的厌氧生物降解工艺，而水解酸化工艺则只完成了厌氧反应前两阶段，即第一阶段水解、发酵阶段，第二阶段产氢、产乙酸阶段。二. 工艺选择味精废水按污染物浓度可分为两大类：一类为污染物浓度高、成分复杂的离交尾液等。第二类为炭柱处理水、洗米水、设备清洗水及生活废水等组成的中、低浓度有机废水，这部分废水水量较大。废水中有机物、NH3-N及SO42-含量高，pH值偏低，且含有一定量的Cl-。对厌氧和好氧生物具有直接和间接生物毒性，其治理国内外已经作了多年研究。通过对国内较典型味精废水处理工程实地考察、调研，已实施的工程中基本分三种工艺：1.厌氧+好氧处理工艺；2.完全好氧工艺；3.不同形态的水解酸化+好氧工艺。由于废水中高SO42-、高NH3-N，对厌氧、好氧微生物不同程度的抑制导致处理系统不能正常运行或使厌氧反应系统几乎不能运行。为避开两相矛盾，部分企业的后续改造与2000年后的新工程设计将重点放在前期物化处理方面，分别采用：一、浓缩蒸发法；二、Ca(OH)2脱硫法；三、空气氧化吹脱法；四、工艺水稀释法。随着日趋渐严的环保法规的完善和全民环保意识的提高，废水处理工艺的实施面临着严峻的挑战。 1.造成富营养化、破坏受纳水体水质的NH3-N值已放在了监测因子的首位。2.恶臭气味的产生，H2S气体排出对周边空气环境的影响造成对生态环境的破坏。 3.受产品低利润空间的限制，企业无法承受过高的改造投资费用和运行费用。 4.地下水和地表水随着新水法的执行，实行有偿使用和总量收费。5.高能耗、高投入、低产出，特别是易造成二次污染的产业。这些问题迫使设计单位必须作出新的选择，为治理企业提供先进工艺，减少企业投资，适应环保要求。经过几年来的探索和工程实践，证明味精废水的处理应立足于生化法为主体，通过预处理或生物处理的强化手段，提高生物对难降解有机物的分解能力，有效的为后续处理提供良好的降解有机物的条件。UASB工艺和水解酸化工艺均在水解、断键反应的作用下实现原水中蛋白质、氨基酸、纤维素和脂类等复杂的大分子、不溶性有机物向小分子、溶解性有机物的转化（附带产生少量的CO2、N2和H2），并且在细胞体内分解为挥发性有机酸、醇类、醛类及较高级的脂肪酸等。两者相比，UASB工艺较水解酸化工艺多了产甲烷段，但两工艺均需好氧后处理，故产甲烷段就成了整个工艺的重复建设部分。由于水解酸化具有很大的优势和潜力，参照已实施工程的经验和不足，拟建中的项目选择改进型的ABBL工艺，即强化前期预处理：对离交废水两次调整pH，采用双塔吹脱NH3-N并回收废水中液氨产品，使NH3-N浓度从11000mg/L降至1000mg/L以下，与其它废水综合后进入以水解酸化为主体的生化处理系统。工艺流程：三. 改进型ABBL工艺说明工艺主要分为四部分：1、蛋白提取部分；2、NH3-N吹脱部分；3、废水处理部分；4、污泥处置部分。1、蛋白提取部分：离子交换母液含有菌体蛋白等大量悬浮物和胶体物质，蛋白质为两性电解质，等电点约为pH4.05.5，离交废水的pH值接近蛋白质的等电点，故此废水中的蛋白具有自动凝聚的趋势，这种凝聚方式形成的絮粒很小，由于絮粒表面带有相同电荷及水化层的影响，絮粒很不稳定，通过加入一定的絮凝剂和助凝剂，溶入适量的空气，使絮团附着大量微气泡，通过气浮分离，提取富有营养价值的饲料蛋白，同时也起到去除有机污染物的作用。提取蛋白后的废水进入吹脱装置进行处理。2、NH3-N吹脱部分包括：吹脱塔、氨回收装置、集水池、冷却塔。利用废水中所含的氨氮等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下用空气吹脱，使废水中的氨氮等挥发性物质不断地由液相转移到气相中，从而达到从废水中去除氨氮的目的。3、废水处理部分由三单元区组成： 物化区：生物调节池、固液分离装置等设施。经吹脱装置后的离交废水汇合中浓度废水，在调节池内调整pH值至7.5-8.5左右，培养部分活性污泥，达到均匀水质、水量去除部分有机污染物和NH3-N的作用，并吹脱废水中的部分二氧化碳和挥发性物质，创造良好的微生物生长环境，增强微生物生态的稳定性和凝聚性。上清液自流入后续系统。 预生化区：包括WXY一、二级反应系统。 本系统是根据多年实际工程经验发展而来的，采用动态水解酸化工艺，与传统的厌氧和静态水解酸化有着本质的区别。通过对反应器中的工艺条件（pH值，DO，布水与回流方式，有效充氧方式等）合理控制，可使含较高浓度的NH3-N、SO42-废水直接进入系统，通过兼性菌水解酸化作用使难生物降解物质转化为易生物降解物质，非溶解性有机物质降解为溶解性物质，并通过系统微生物自身新陈代谢等生化反应，使COD和NH3-N、SO42-呈明显的递级去除。该区选用微需氧、微缺氧两类不同世代周期的菌属，分别完成一级硝化反硝化反应同步去除有机污染物。 生化区：即DASS反应系统。DASS是改进型的SBR工艺，该区实现二级硝化反硝化生物处理，提高微生物降解COD、BOD和NH3-N功能，确保出水达标排放。本段采用回流循环，相互交叉，分段利用，只有少量剩余污泥排入污泥浓缩罐，经浓缩稳定后，上清液再回处理系统进行处理。4、污泥处置部分：污泥主要来自以下两个系统： 物化系统，此部分污泥成份复杂、含有大量有机物和无机物，浓度较高，pH值在6.58.5左右。 生化系统，此类污泥属活性污泥，主要成分为生物残体，易发臭，含水率高，难于脱水。两系统产生的污泥含水率在99%以上，但经过污泥浓缩罐沉降浓缩后到97%，经消化调理后，加絮凝剂进气浮浓缩罐进一步浓缩到约93%左右，进行压滤或者晾晒。经分析化验污泥蛋白质、氮等含量较高，回收后可分别作为饲料蛋白和多元有机复合肥。四. 主要技术经济指标（改进型ABBL工艺）以1万吨/a味精企业为例，日处理废水量1000 m3/d。工程总投资：500万元总占地面积：3000 m2总装机容量：300 KW总运行费用：4.60元/m3水（包括电、人工、药剂、维修、折旧等费用，未减经济创收效益部分）五. 结论1.味精废水采用以WXY为核心的改进型ABBL生物处理工艺，不需对其中的SO42-进行专项预处理，各单元菌属固定化，抗冲击负荷，容积负荷和污泥负荷高，COD去除率98%，NH3-N去除率96%。出水可达到污水综合排放标准(GB89781996)第二类污染物味精行业二级排放要求。2.工程应用证明NH3-N吹脱回收，既减轻了后续系统的负荷，又能产生一定的经济效益。3.剩余污泥中蛋白质、氮等含量较高，可分别回收作饲料蛋白和多元有机复合肥，在治理污染的同时又获得了经济效益。4.BOD/N比从1.5:1提高到4:1以上，提高了废水的可生化性。5.生化处理采用两级硝化反硝化COD和NH3-N同步降解。6.该工艺投资省、运行费用低、设计紧凑、结构合理、水力停留时间短。渭河化肥厂大型循环冷却水处理渭河化肥厂是90年代从国外引进的以煤为原料、年产30104合成氨，52104尿素的大型化肥厂。众所周知，循环水是化工企业的“血液”，循环水系统的平衡与否直接关系着全厂的安全 、稳定、长周期、满负荷生产。优良的方案与管理可以大大降低换热器的腐蚀和结垢，延长设备的使用寿命。渭河化肥厂循环水系统在目前国内大化肥装置中单套系统处理能力最大，相当于其它大化肥循环水量两倍之多。另外，由于工艺线路长，换热器多，换热器材质多样化，加之水质变化大，造成处理技术与水质管理的复杂性。该系统自1995年9月16日开车至1998年7月20日大修停车，历经2年10个月的长周期运行，取得了良好的应用效果和经济效益，管平均腐蚀率小于0.041 mm/a。 1循环水系统特点 1.1循环水系统组成渭化循环水系统有效容积为15000m3，循环水量为40760m3/h，经3台循环水泵(2大1小，大泵16000m3/h，小泵70009000m3/h)，分供于全厂的换热设备，其流量分配见表1。 表1 循环水系统流量分配 m3.h-1 用户合成空分发电机尿素动力空压站最大流量11319138601500780016550正常流量102901260070507350150581.2系统特点 1.2.1水质变化大 循环水系统的补水原设计为尤河水（地表水）和白杨水（地下水）按1:1比例混合。水质情况见表2。表2 尤河水和白杨水及两者1：1混合水质 项目pH值电导率/（s.cm-1)碱度/（mg.L-1)硬度/（mg.L-1)Ca2+/(mg.L-1)Mg2+/(mg.L-1)Cl-/(mg.L-1)SO42-/(mg.L-1)SiO2/(mg.L-1)尤河：白杨（1：1）8.121114.02235.25213.4048.7513.3657.6874.717.91白杨水7.811730.70363.50268.8063.1122.8298.37109.9712.63尤河水8.42497.33140.00140.0034.394.1216.5939.442.98注：本文中的碱度、硬度、钙硬均以CaCO3计。由于近年来地表水水源充足，自1995年9月以来，循环水系统的补水一直用尤河（尤河水为弱腐蚀性水，原水IR值为7.19），该水源水质又随季节而变，其水质变化数据见表3。 表3 尤河丰水季和枯水季平均水质 项目pH值电导率/（s.cm-1)碱度/（mg.L-1)硬度/（mg.L-1)钙硬/(mg.L-1)Cl-/(mg.L-1)SO42-/(mg.L-1)SiO2/(mg.L-1)1996.18.26408.99136.45163.15116.6311.4960.095.771996.68.19364.08100.19116.7551.4211.8243.222.101997.18.22411.36137.63160.08116.6211.0160.116.021997.68.16397.70102.62120.9071.9011.1745.502.231.2.2有效容积大，流程长系统有效容积15000m3，且为一单独系统，这就增加了系统适应配方的难度。流程长主要是因为该工艺在开车过程中循环水要历经动力高锅、空分、气化、合成氨、尿素等系统，前系统已进入正常热态而后系统还处于冷态（正常开车时间为一周），这就加大了开停车过程中水质处理的困难。1.2.3换热器类型数量多，材质多样化循环水系统主要换热器共有82台，其中水走壳程的17台，还有3台板式换热器。材质有碳钢、黄铜、不锈钢，且钢材占有相当大的比例。这些特点决定了渭化循环冷却水水质稳定处理的复杂性。 2国外药剂应用阶段 2.1国外药剂S-1050的组成及特点 KURITAS-1050是日本栗田公司开发研制的适用于高硬、高碱、高pH值、高含盐量的全有机配方，主要成份是水溶性磺酸共聚物，有机膦酸盐，铜缓蚀剂及一些助剂为主的复合缓蚀阻垢剂。其中水溶性共聚物的同一分子链上含有弱酸基团(-COOH等)，强酸基团(-SO3H)和非离子基团(-COOR)等。因此，对不同的粒子、离子、晶体等产生不同的吸附和分散作用，控制其生长速度，分散微晶，阻止CaCO3、Ca3(PO4)2、Zn(OH)2等成垢。2.2应用效果循环水系统的原始开车时间为1995年9月16日，根据处理方案依次完成了系统的化学清洗和化学预膜后转入正常运行，在这一阶段系统采用了日本栗田公司提供的水处理方案与药剂，至1996年3月11日运行6个月，其运行控制方案和监测结果见表4。 表4 运行方案、水质及监测结果时间方案循环水试管腐蚀率/（mm.a-1)粘附速率/（m.c.m）试片腐蚀率（20#）/（mm.a-1)Ca2+M碱/（mg.L-1)浓缩倍数结果级别平均最高最低平均最高最低结果级别结果级别结果级别1995.9.17-10.30S1050:(NaPO3)6:ZnSO4.7H2O=3.6:1:1.1168.4197.21148.911.62.21.20.041很好0.58很好0.012很好1995.10.30-96.4.30S1050:(NaPO3)6=3.6:1278.4342.0162.22.63.11.80.013很好0.85很好0.016很好在每一个阶段运行控制中，主要指标合格率均在93以上。在国外药剂应用阶段，监测挂片与试管的腐蚀率、粘附速率均达到中石化规定的优良级。2.3运行费用自1995年9月19日循环水系统转入维护运行，至1996年3月11日药剂国产化，其间共耗药剂KURITA S-1050 33.6 t(每吨KURITA S-1050合人民币约4.8万元)，杀菌剂KURITA F-4900 5.2 t(每吨合人民币约5.6万元)，共耗费用约190.4万元。 3国产化药剂替代进口药剂 3.1SW-606组成及特点 由于进口药剂KURITA S1050、F4900价格昂贵。我厂1992年开始着手进行国产化药剂的研制工作。经过与陕西省石油化工研究院水处理研究所的共同攻关，开发出S1050的替代品SW606。经动态模拟试验和工业性放大试验（在陕西省化工总厂循环水量为1200 m3/h冷却水系统进行试验），证明SW606与进口药剂KURITA S1050在性能上相当。这一研制成果为我厂大型冷却水系统药剂的国产化提供了理论依据。 国产化药剂SW606的主要成份为有机膦酸盐，有机膦羧酸，水溶性磺酸共聚物阻垢分散剂，缓蚀剂等1。各组份配伍性能好，协调增效作用强，前组份对后组份有很高的稳定性。可通过适当调整缓蚀剂用量，使SW606既可用于高硬、高碱、高含盐量的结垢水，又可用于腐蚀型水质，增强了它的适用性。 3.2应用效果 1996年3月11日，循环冷却水系统用国产药剂SW606替代进口药剂S1050，到1998年7月20运行时间达2年4个月。在此期间，根据补水水质、循环水水质、后系统热负荷情况，适时地调整循环水的运行方案，取得了较好的应用效果。其运行方案、水质及监测结果见表5。 表5 运行方案、水质及监测结果时间方案循环水试管腐蚀率/（mm.a-1)粘附速率/（m.c.m）试片腐蚀率（20#）/（mm.a-1)Ca2+M碱/（mg.L-1)浓缩倍数结果级别平均最高最低平均最高最低结果级别结果级别结果级别1996.5.13-97.5.17SW-606+ZnSO4.7H2O520.81620.7360.03.84.22.50.022很好2.55很好0.05好1997.5.17-99.7.9SW-606760.54942.5452.284.245.052.80.02很好1.90很好0.067好通过表5可知渭河化肥厂循环冷却水系统的水质稳定处理，国产药剂SW606替代KURITAS1050 是比较成功的。主要控制指标合格率接近和达到了100。 3.3运行费用药剂国产化以来的年个月的运行过程中，共消耗SW606