淀粉糖生產(chǎn)廢水高濃度臭氣治理技術(shù)

淀粉糖工業(yè)是發(fā)酵工業(yè)的分支產(chǎn)業(yè)，它是以玉米、谷物、薯類等農(nóng)產(chǎn)品為主要原料，運(yùn)用生物技術(shù)經(jīng)過水解、轉(zhuǎn)化而生產(chǎn)制成淀粉糖。目前，我國(guó)淀粉糖產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品總量居世界第二位，成為名副其實(shí)的淀粉糖生產(chǎn)大國(guó)。隨著淀粉糖產(chǎn)量不斷提高，淀粉糖生產(chǎn)廢水的排放量也在不斷增加。

淀粉糖加工生產(chǎn)廢水主要特點(diǎn)是“四高一低”，即COD高、SS高、總氮高、磷酸鹽高，pH低。由于淀粉糖生產(chǎn)加工工藝的不同，其水質(zhì)、水量也不盡相同，而且變化幅度大，廢水中主要含有糖類、有機(jī)酸、無(wú)機(jī)鹽等物質(zhì)，屬于食品工業(yè)中污染最嚴(yán)重的廢水之一。上述廢水中的有機(jī)質(zhì)在處理過程中產(chǎn)生H2S和NH3等致臭氣體，濃度遠(yuǎn)高于市政生活污水和一般工業(yè)廢水，嚴(yán)重危害廠內(nèi)職工和周邊居民的健康。因此，必須對(duì)生產(chǎn)廢水處理過程中所產(chǎn)生的高濃度惡臭氣體妥善處理后達(dá)標(biāo)排放。

1、項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

廣東某食品工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的淀粉糖以玉米淀粉為原料，主要產(chǎn)品包括果葡糖漿、葡萄糖漿、啤酒用糖漿、麥芽糖、低聚異麥芽糖等，廣泛應(yīng)用于飲料、啤酒、糖果、口香糖、果醬、果凍、燒烤、餅干、冰淇淋等食品的生產(chǎn)。該企業(yè)的淀粉糖酶水解處理過程中，在凝膠和過濾段產(chǎn)生大量廢水需要處理。污水站處理規(guī)模為4000m3/d，主要工藝流程:集水池→均衡池→SBＲ池→UASB池→好氧池→二沉池→出水排放。本工程主要對(duì)集水池、均衡池、SBＲ池、UASB池等預(yù)處理段和生化段構(gòu)筑物的臭氣進(jìn)行收集處理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)臭氣處理量為8000m3/h，其中集水池為1600m3/h，均衡池為1500m3/h，SBＲ池為2400m3/h，UASB池為2500m3/h。

1.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)及排放要求

通過對(duì)該項(xiàng)目收集范圍內(nèi)的臭氣指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，以硫化氫、氨氣、臭氣濃度作為衡量污水站惡臭氣體污染狀況的指標(biāo)。根據(jù)第三方檢測(cè)結(jié)果，硫化氫為200～500mg/m3，氨氣為30～100mg/m3，臭氣濃度為50000～100000。處理后氣體排放指標(biāo)應(yīng)滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554―1993)中15m煙囪有組織排放標(biāo)準(zhǔn)，即排放速率硫化氫≤0.33kg/h，氨氣≤4.9kg/h，臭氣濃度≤2000。

2、臭氣處理工程設(shè)計(jì)

臭氣處理工程包括氣體收集系統(tǒng)、處理工藝設(shè)備、在線監(jiān)測(cè)儀表三部分。其中，氣體收集系統(tǒng)主要包括臭源加罩、收集管道以及收集風(fēng)機(jī)，處理工藝設(shè)備包括堿洗塔和生物濾池。

2.1 氣體收集系統(tǒng)

①臭源加罩

對(duì)于污水站不同的臭源，根據(jù)運(yùn)行管理的需要，應(yīng)考慮不同的加罩方式。本項(xiàng)目收集的臭源點(diǎn)為淀粉糖生產(chǎn)廢水處理過程中的調(diào)節(jié)池和生化工藝段，均為高濃度臭氣源，其中的硫化氫和氨氣濃度很高，腐蝕性極強(qiáng)，因此選用了碳鋼骨架(外側(cè))+氟碳纖膜(反吊)結(jié)構(gòu)形式，使臭氣與碳鋼不能直接接觸，并預(yù)留觀察窗方便檢查罩內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行情況。膜的所有與池壁連接的外邊框全部采用鍍鋅方管或者鍍鋅扁鋼收口壓邊處理，與臭氣、污水直接接觸的鋼構(gòu)件及所有緊固件采用SS304不銹鋼件，外部碳鋼構(gòu)件全部采用熱浸鋅處理。

反吊膜采用了國(guó)產(chǎn)膜，膜材料的基材為聚酯纖維布，涂聚氯乙烯(PVC)涂層材料，再雙面涂聚偏二氟乙烯(PVDF)表面處理層，PVDF與UV光固化雙重處理。主要技術(shù)參數(shù)見表1。

②收集管道

氣體收集管道采用玻璃鋼材質(zhì)，主干管設(shè)計(jì)風(fēng)速8～10m/s，支管設(shè)計(jì)風(fēng)速4～6m/s，收集口風(fēng)速3～4m/s，每個(gè)臭源點(diǎn)在反吊膜四周設(shè)有4個(gè)收集口。氣體收集管道總長(zhǎng)約150m，沿水池走道外側(cè)連接至處理裝置。

③收集風(fēng)機(jī)

為確保風(fēng)機(jī)在強(qiáng)腐蝕氣體工況下連續(xù)運(yùn)行，收集風(fēng)機(jī)采用玻璃鋼離心風(fēng)機(jī)，Q=8000m3/h，P=2.5kPa，N=11kW。風(fēng)機(jī)共2臺(tái)，1用1備，均配有玻璃鋼隔音箱，避免對(duì)周邊敏感點(diǎn)產(chǎn)生噪聲污染。

2.2 處理工藝設(shè)備

2.2.1 工藝流程選擇

與其他行業(yè)廢水臭氣相比，該項(xiàng)目的臭氣屬于高濃度臭氣，其硫化氫、氨氣以及臭氣濃度等特征污染物指標(biāo)均很高。對(duì)于此類高濃度臭氣，宜采用兩段式處理工藝，分別提高硫化氫和氨氣的去除效率，使臭氣濃度最終達(dá)標(biāo)。兩段式生物法處理臭氣的優(yōu)勢(shì)是運(yùn)行費(fèi)用低，缺點(diǎn)是占地面積大，而兩段式化學(xué)吸收處理的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，缺點(diǎn)是運(yùn)行藥劑成本偏高。由于本項(xiàng)目地處市中心繁華地段，用地非常緊張，結(jié)合用地、運(yùn)營(yíng)成本和排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用了堿洗+生物濾池的聯(lián)合處理工藝，在減少用地的同時(shí)適當(dāng)降低運(yùn)行藥劑成本。惡臭氣體處理工藝流程見圖1。

污水站內(nèi)的高濃度惡臭氣體，通過收集管道并由風(fēng)機(jī)增壓后，自下而上經(jīng)過堿洗塔，在塔內(nèi)與循環(huán)噴淋的堿液充分接觸，去除部分酸性污染物后，進(jìn)入生物濾池進(jìn)行深度處理。堿洗塔裝有PP材質(zhì)的多面空心球作為填料，以增大氣液接觸面積。生物濾池分為預(yù)洗噴淋段和生物段，預(yù)洗噴淋段的填料為PP材質(zhì)的多面空心球，采用循環(huán)噴淋，在保持臭氣水分的同時(shí)，將前端帶出的堿液去除。然后臭氣通過生物段濕潤(rùn)、多孔和充滿活性微生物的填料層，臭氣中的污染物質(zhì)被填料層中的微生物吸附、吸收和降解，轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水和其他簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物。微生物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由填料供給，處理后的尾氣通過15m煙囪達(dá)標(biāo)排放。

2.2.2 主要設(shè)備及參數(shù)

①堿洗塔

采用逆流式堿洗塔，主要包括:噴淋塔體、循環(huán)水箱、PP填料、循環(huán)噴淋系統(tǒng)。利用水氣逆向接觸，使廢氣中的污染物質(zhì)被循環(huán)噴淋液捕捉，從而達(dá)到去除效果。循環(huán)堿液選用10%的NaOH。噴淋塔尺寸:?h1300mm×3700mm，塔體為玻璃鋼;填料層高度:2m，噴淋填料采用?h50mm的PP材質(zhì)多面空心球;填料停留時(shí)間:1.2s;噴淋水泵采用氟塑料泵，Q=24m3/h，H=150～200kPa，N=5.5kW，1用1備，并選用磁翻板液位計(jì)來(lái)控制水泵的啟停。

②生物濾池

生物濾池是去除污染物的主要設(shè)備，由預(yù)洗段和生物段組成，并配有噴淋系統(tǒng)。生物濾池框架總體尺寸:9.0m×5.0m×2.8m。池體整體框架由6mm的玻璃鋼板與70mm×70mm外部碳鋼方管骨架組成。

生物濾池預(yù)洗段停留時(shí)間為2s，生物段停留時(shí)間為25s。預(yù)洗段填料采用?h50mm的多面空心球，生物填料采用有機(jī)、無(wú)機(jī)混合填料，填料層高1.5m，氣體均自下而上逆流通過填料層。噴淋系統(tǒng)包括預(yù)洗段循環(huán)噴淋和生物段加濕噴淋。噴淋水泵均采用立式離心泵，共3臺(tái)，Q=3.6m3/h，H=300～400kPa，N=0.75kW。其中，預(yù)洗段配置2臺(tái)循環(huán)噴淋泵，1用1備，連續(xù)噴淋;生物段配置1臺(tái)噴淋泵，間歇噴淋。

2.3 在線監(jiān)測(cè)儀表

配置一套實(shí)時(shí)在線監(jiān)控儀表系統(tǒng)，在裝置進(jìn)氣管道上設(shè)有在線甲烷監(jiān)測(cè)儀，用于防爆安全預(yù)警;在進(jìn)、出口處均配有H2S和NH3在線監(jiān)測(cè)儀，用于監(jiān)測(cè)處理效果;在堿洗塔循環(huán)水箱設(shè)有pH計(jì)，用于控制堿液的更換。在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)控制柜，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備相關(guān)參數(shù)的顯示和控制功能。

3、運(yùn)行效果

該除臭工程于2019年8月開始進(jìn)場(chǎng)施工，2019年12月完成調(diào)試，已連續(xù)運(yùn)行10個(gè)月，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析檢測(cè)，除臭效果完全滿足設(shè)計(jì)要求，H2S、NH3和臭氣濃度的去除效率分別達(dá)到99%、99%和98%以上。各項(xiàng)指標(biāo)出口排放速率均滿足設(shè)計(jì)要求。具體檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2。

4、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

該除臭工程處理規(guī)模為8000m3/h，包含收集加罩及處理設(shè)備的總投資為200萬(wàn)元。系統(tǒng)采用PLC自動(dòng)化控制，無(wú)需專人看護(hù)，維護(hù)成本低。直接運(yùn)行成本主要包括電費(fèi)、水費(fèi)和堿液費(fèi)用;噴淋用水采用污水站中水，水費(fèi)忽略不計(jì)，則直接運(yùn)行總成本約751.20元/d，見表3。

5、運(yùn)行管理注意事項(xiàng)

①堿液結(jié)晶析出會(huì)磨損噴淋泵的機(jī)械密封，從而造成機(jī)封漏水，應(yīng)注意控制堿洗噴淋的循環(huán)液濃度，尤其是冬季低溫時(shí)期，避免因濃度過高而析出NaOH晶體。

②監(jiān)測(cè)堿洗塔的壓降，堿洗塔的除霧器會(huì)因使用時(shí)間長(zhǎng)造成堵塞，壓降升高，應(yīng)及時(shí)反沖洗。

③重點(diǎn)觀察生物濾池填料滲出液的pH值，根據(jù)滲出液pH變化情況調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，避免因過度酸化造成填料板結(jié)。

④定期檢查系統(tǒng)噴頭堵塞情況，并對(duì)堵塞的噴頭及時(shí)更換或清理，避免出現(xiàn)噴淋不均的情況。

6、結(jié)論

①對(duì)于淀粉糖生產(chǎn)廢水處理站含高濃度H2S、NH3的臭氣，采用堿洗+生物濾池組合工藝進(jìn)行處理，能夠有效去除惡臭污染物，對(duì)H2S、NH3的去除率均達(dá)到99%以上。

②采用的堿洗+生物濾池組合工藝具有去除效率高、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)堿洗降低污染物濃度后，生物濾池對(duì)臭氣濃度的去除穩(wěn)定高效，使整個(gè)系統(tǒng)對(duì)臭氣濃度的去除率達(dá)98%以上，處理后的臭氣濃度滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554―1993)。該組合工藝直接運(yùn)行總成本約為751.20元/d，運(yùn)行成本低，可為同類高濃度臭氣治理工程設(shè)計(jì)和實(shí)施提供參考。（來(lái)源：廣州中洲環(huán)?？萍加邢薰?，廣東中洲環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司，廣東省工業(yè)有機(jī)廢氣及惡臭控制工程技術(shù)研究中心，廣東省南方環(huán)保生物科技有限公司）