粉絲-蛋白生產(chǎn)廢水處理工藝
在我國(guó)，制取粉絲所用原料有紅薯、綠豆、豌豆等，在粉絲加工生產(chǎn)中，豌豆蛋白能被有效的利用，是制取豌豆蛋白的主要豆類產(chǎn)品之一，粉絲在加工生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢水主要分為兩類：高濃度蛋白有機(jī)廢水及粉絲洗滌廢水，該類廢水蛋白質(zhì)含量高、COD、SS、TN和TP濃度高，環(huán)境污染特別嚴(yán)重，給天然水體系統(tǒng)帶來(lái)巨大的污染負(fù)荷，嚴(yán)重挑戰(zhàn)水環(huán)境的安全。因此，如何有效地解決粉絲廠廢水處理中存在的高有機(jī)物、高氮及高磷問(wèn)題，減少粉絲生產(chǎn)廢水對(duì)環(huán)境的污染，成為環(huán)境領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要研究的重點(diǎn)。
山東某食品股份有限公司是一家粉絲生產(chǎn)企業(yè)，年生產(chǎn)能力粉絲、粉條10萬(wàn)多噸，高品質(zhì)功能蛋白0.85萬(wàn)噸，其生產(chǎn)廢水量為22500m3/d。在本工程應(yīng)用中采用“預(yù)處理-水解酸化-BIC厭氧反應(yīng)器(高效的多級(jí)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器)-兩級(jí)A/O(缺氧/好氧)-深度處理”工藝處理粉絲-蛋白生產(chǎn)廢水，使其出水滿足《山東省半島流域水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(DB37/3416.5-2018)》和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》標(biāo)準(zhǔn)。
1、設(shè)計(jì)進(jìn)水及出水水質(zhì)
本工程廢水主要包括高濃度蛋白廢水、粉絲廢水、電廠回用濃水及生活污水，具有成份復(fù)雜，有機(jī)物濃度高、懸浮物濃度高、總氮及總磷濃度高等特點(diǎn)。系統(tǒng)廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。
2、廢水處理工藝流程
根據(jù)國(guó)內(nèi)外同類廢水處理的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本項(xiàng)目工程的進(jìn)水特點(diǎn)及出水指標(biāo)要求，最終確定本工程選用以BIC厭氧反應(yīng)器、兩級(jí)A/O和深度處理為核心單元的處理工藝，具體工藝流程見(jiàn)圖1。
20000m3/d高濃度廢水自生產(chǎn)車(chē)間經(jīng)泵泵入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，同時(shí)通過(guò)冷卻塔提升泵進(jìn)入冷卻塔降溫(根據(jù)溫度需要調(diào)整冷卻塔的開(kāi)啟)，然后通過(guò)氣浮機(jī)提升泵進(jìn)入氣浮系統(tǒng)，通過(guò)投加絮凝劑去除廢水中的膠體性的懸浮物，然后自流入酸化池，經(jīng)提升泵進(jìn)入BIC厭氧反應(yīng)器，同時(shí)進(jìn)入的還有部分厭氧沉淀池的回流水，在BIC內(nèi)利用厭氧菌將廢水中的有機(jī)物分解成甲烷、二氧化碳等氣體，去除廢水中的大部分有機(jī)物。
2500m/d低濃度廢水從車(chē)間通過(guò)泵提升，進(jìn)入一級(jí)A/O池處理。
厭氧沉淀池的出水經(jīng)管道自流入一級(jí)A/O生物池，在將大部分的有機(jī)物以及總氮去除，經(jīng)二沉池沉淀后自流入二級(jí)A/O生物池，再進(jìn)一步的將剩余的有機(jī)物以及總氮、總磷等去除，出水自流到三沉池，再自流入混凝反應(yīng)池及后續(xù)的絮凝沉淀池，經(jīng)混凝反應(yīng)去除SS的同時(shí)進(jìn)行化學(xué)除磷。然后廢水經(jīng)泵提升進(jìn)入砂濾池，進(jìn)一步去除廢水中的SS后出水進(jìn)入后續(xù)
清水池，最終出水達(dá)標(biāo)排放。
污泥處理系統(tǒng)，污泥主要來(lái)自氣浮機(jī)浮渣、厭沉池、二沉池、三沉池的剩余污泥和絮凝沉淀池的排出污泥，污泥全部進(jìn)入污泥濃縮池，濃縮完的污泥進(jìn)入脫水機(jī)房進(jìn)行脫水，脫泥水和濃縮池的上清液回流調(diào)節(jié)池。
3、構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)
3.1 調(diào)節(jié)池
設(shè)置鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)池1座，用來(lái)調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，尺寸40.0mx20.0mx5.0m，HRT(水力停留時(shí)間)=8.3h。調(diào)節(jié)池配套設(shè)備有提升泵3臺(tái)，2用1備，Q=500m3/h，H=15m，N=37kw；射流泵2臺(tái)，1用1備，Q=1000m3/h，H=6m，N=30kw；射流曝氣器30套；冷卻塔1座，Q=1000m3/h，N=45kw；冷卻塔提升泵3臺(tái)，2用1備，Q=500m3/h，H=15m，N=37kw。由于高濃度廢水溫度較高，尤其是夏天溫度高達(dá)50℃，故設(shè)冷卻塔進(jìn)行降溫。
3.2 氣浮機(jī)
由于生產(chǎn)廢水含有大量的蛋白渣等膠體物質(zhì)，膠體懸浮物對(duì)生物處理起到了抑制作用，尤其是對(duì)厭氧顆粒污泥的生長(zhǎng)、活性具有重大影響，所以廢水在進(jìn)入生物處理前需要進(jìn)行氣浮處理。利用氣浮作用將膠體物質(zhì)從廢水中去除。上刮渣下刮泥。氣浮系統(tǒng)主要包括溶氣罐、溶氣水泵、刮渣機(jī)、釋放裝置、空壓機(jī)、氣浮池體等組成。
配套設(shè)備有氣浮機(jī)主體6套，Q=150m3/h；溶氣罐6套：回流泵12臺(tái)，N=15kw：空壓機(jī)6臺(tái)，N=3.0kw；撇渣機(jī)6臺(tái)，N=0.55kw；攪拌機(jī)12臺(tái)，N=0.75kw；PAC溶解投加系統(tǒng)2套，N=6.6kw；PAM溶解投加系統(tǒng)2套，N=6.6kw；浮渣提升泵2臺(tái)，1用1備，Q=200m3/h，H=15m，N=15kw。
3.3 水解酸化池
水解酸化池主要是將廢水中的大分子有機(jī)物水解為小分子有機(jī)物，不溶性有機(jī)物分解為溶解性有機(jī)物，提高廢水的可生物降解性。
水解酸化池1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸30.0mx40.0mx6.0m，有效容積6500m3，HRT=7.7h。水解酸化池配套提升泵3臺(tái)，2用1備，Q=500m3/h，H=15m，N=37kw。
3.4 BIC厭氧反應(yīng)器
廢水從水解酸化池由泵提升至BIC厭氧反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵，利用厭氧微生物在厭氧和適宜的溫度及pH條件下，分解廢水中的有機(jī)物，產(chǎn)生CH4、CO2、水和少量的其它氣體，使高濃度的有機(jī)廢水得以初步凈化。
厭氧菌中的產(chǎn)甲烷菌最適宜生長(zhǎng)的pH值在6.8~7.2之間，而該類廢水的pH值在4.5~5.5之間，因?yàn)閺U水進(jìn)入?yún)捬豕藓笥捎诠迌?nèi)廢水的稀釋作用和微生物作用，幾乎瞬間就跟厭氧罐內(nèi)的pH環(huán)境一致，而不用調(diào)節(jié)進(jìn)水的pH值。
厭氧罐9座，尺寸p13.0mx20.0m，容積負(fù)荷：8kgCOD/m3?d；BIC內(nèi)循環(huán)泵14臺(tái)，9用5備，Q=520m3/h，H=22m，N=55kw；水封罐9座，尺寸φ1.5mx3.0m；沼氣柜4座，尺寸φ10.0mx7.5m。
3.5 厭沉池
BIC出水中含有少量的懸浮物，經(jīng)厭沉池把大部分懸浮物沉淀后，能減輕后續(xù)構(gòu)筑物的負(fù)荷，同時(shí)保證進(jìn)入BIC厭氧反應(yīng)器的回流水中的懸浮物含量。
鋼混結(jié)構(gòu)厭沉池4座，尺寸p32.0mx5.0m；刮吸泥機(jī)4套，N=0.75kwx2。
3.6 一級(jí)A/O池
一級(jí)A/O好氧活性污泥法通過(guò)硝化反硝化的過(guò)程將有機(jī)物及含氮化合物降解，即廢水中的氨氮在好氧狀態(tài)下被轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，然后通過(guò)污泥的回流在缺氧條件下將硝態(tài)氮還原為氮?dú)馀湃氪髿庵校貧夥绞讲捎蒙淞髌貧夥绞?。一?jí)A池鋼混結(jié)構(gòu)1座，尺寸42.0mx21.0mx8.0m，有效容積6615m3，HRT=7.0h；一級(jí)A射流泵3臺(tái)，2用1備，Q=600m3/h，H=6m，N=18.5kw；射流曝氣器36套。
一級(jí)O池鋼混結(jié)構(gòu)2座，尺寸54.0mx18.0mx8.0m+42.0mx10.0mx8.0m，有效容積20880m3，HRT=22.2h；一級(jí)O內(nèi)循環(huán)泵3臺(tái)，2用1備，Q=1300m3/h，H=6m，N=37kw；一級(jí)O磁懸浮風(fēng)機(jī)3臺(tái)，Q=100m3/h，P=80KPa，N=150kw；一級(jí)O備用羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)，Q=42.3m3/h，P=73.5KPa，N=90kw；一級(jí)O射流泵9臺(tái)，6用3備，Q=1300m3/h，H=6m，N=37kw；射流曝氣器240套。
3.7 二沉池
因活性污泥池出水中含有大量的活性污泥，利用沉淀池將大部分污泥沉淀分離出來(lái)，上清液自流至二級(jí)缺氧池。二沉池鋼混結(jié)構(gòu)2座，尺寸p28.0mx4.5m；刮吸泥機(jī)2套，N=0.75kwx2；污泥回流泵2臺(tái)，1用1備，Q=1000m3/h，H=6m，N=30kw。
3.8 二級(jí)A/O池
通過(guò)適當(dāng)補(bǔ)充碳源，提高廢水反硝化能力，進(jìn)一步降解廢水中的總氮及有機(jī)物。
二級(jí)A池鋼混結(jié)構(gòu)1座，尺寸42.0mx21.0mx8.0m，有效容積6615m3，HRT=7.0h；二級(jí)A射流泵3臺(tái)，2用1備，Q=600m3/h，H=6m，N=18.5kw；射流曝氣器36套；碳源投加裝置1套，20噸PE桶2個(gè)，碳源加藥泵2臺(tái)，1用1備，Q=2m3/h，N=1.5kw。
二級(jí)O池鋼混結(jié)構(gòu)1座，尺寸42.0mx9.0mx8.0m+37.0mx11.0mx8.0m+19.0mx38.0mx8.0m，有效容積11300m3，HRT=12.0h；二級(jí)O內(nèi)循環(huán)泵3臺(tái)，2用1備，Q=1300m3/h，H=6m，N=37kw；二級(jí)O磁懸浮風(fēng)機(jī)3臺(tái)，Q=100m3/h，P=80KPa，N=150kw；二級(jí)O備用羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)，Q=42.3m3/h，P=73.5KPa，N=90kw；二級(jí)O射流泵6臺(tái)，4用2備，Q=1300m3/h，H=6m，N=37kw；射流曝氣器150套。
3.9 三沉池
二級(jí)O池出水中含有大量的活性污泥，利用三沉池將大部分污泥沉淀分離出來(lái)，上清液自流至深度處理系統(tǒng)。沉淀的污泥一部分回流到二級(jí)A/O好氧池中保持池內(nèi)的生物量，剩余污泥排到污泥處理流程中。
三沉池鋼混結(jié)構(gòu)2座，尺寸p34.0mx4.5m；刮吸泥機(jī)2套，N=0.75kwx2；污泥回流泵2臺(tái)，1用1備，Q=1000m3/h，H=6m，N=30kw。
3.10 反應(yīng)池及終沉池
在三沉池出水中加入絮凝劑，把廢水中的細(xì)小的懸浮性物質(zhì)和膠體物質(zhì)凝結(jié)成較大的顆粒，沉淀分離出來(lái)，進(jìn)一步降低水中懸浮物以及去除總磷，保證廢水達(dá)標(biāo)排放。
反應(yīng)池鋼混結(jié)構(gòu)1座(分4格)，尺寸11.0mx9.0mx5.0m，反應(yīng)池?cái)嚢铏C(jī)2臺(tái)，N=7.5kw；聚合硫酸鐵(PFS)投加裝置2套，20噸PE桶2個(gè)，PFS加藥泵3臺(tái)，2用1備，Q=2m3/h，N=1.5kw：聚丙烯酰胺陰離子(PAM)投加裝置2套，5噸PE桶2個(gè)，攪拌機(jī)2臺(tái)，N=2.2kw，PAM加藥泵3臺(tái)，2用1備，Q=2m3/h，N=1.5kw。
終沉池鋼混結(jié)構(gòu)2座，尺寸p34.0mx4.5m；刮吸泥機(jī)2套，N=0.75kwx2；液堿加藥系統(tǒng)2套，20噸的玻璃鋼罐2套，液堿卸料泵1臺(tái)，Q=25m3/h，H=8m，N=1.5kw；液堿投加泵2臺(tái)，1用1備，Q=170L/h，P=5bar，N=0.37kw。
3.11 中間水池
終沉池出水水位已很低，要進(jìn)行后續(xù)處理，需進(jìn)一步提升，中間水池起到水泵集水井的作用。中間水池鋼混結(jié)構(gòu)1座，尺寸11.0mx9.0mx5.0m；中間水池提升泵3臺(tái)，2用1備，Q=500m3/h，H=15m，N=37kw。
3.12 砂濾池
終沉池出水后還會(huì)含有少量懸浮物，經(jīng)砂濾后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。過(guò)濾后的出水進(jìn)入清水池。
活性砂濾池鋼混結(jié)構(gòu)3座(單座分4格)，尺寸17.4mx4.5mx5.0m，過(guò)濾速度：5m/m2?h；空壓機(jī)3臺(tái)，2用1備，Q=2.58m3/min，P=7bar，N=15kw；儲(chǔ)氣罐1套，V=3m2，P=1.0MPa。
3.13 清水池
過(guò)濾后的出水進(jìn)入清水池，為回用提供緩沖作用。
清水池鋼混結(jié)構(gòu)1座，尺寸11.0mx9.0mx5.0m。
3.14 污泥濃縮池
污泥經(jīng)過(guò)濃縮、脫水等一系列處理，把濃度低的污泥壓濾成含水率75%左右的泥餅后貯存外運(yùn)作有機(jī)肥。
污泥濃縮池鋼混結(jié)構(gòu)2座，尺寸φ16.0mx5.0m；污泥濃縮機(jī)2套，N=1.5kw；污泥提升泵3臺(tái)，2用1備，Q=700m3/h，H=6m，N=22kw；污泥調(diào)理池鋼混結(jié)構(gòu)1座，尺寸14.0mx7.0mx7.0m，調(diào)理池?cái)嚢铏C(jī)2臺(tái)，N=22kw；污泥進(jìn)料泵6臺(tái)，4用2備，Q=50m3/h，H=80m，N=30kw；全自動(dòng)隔膜廂式壓濾機(jī)4套，過(guò)濾面積400m2，N=22kw；聚丙烯酰胺陽(yáng)離子(PAM)投加裝置2套，5噸的PE桶2個(gè)，攪拌機(jī)2臺(tái)N=2.2kw，PAM加藥泵2臺(tái)，1用1備，Q=2m3/h，N=1.5kw。
4、運(yùn)行效果
污水處理站采用“氣浮機(jī)-水解酸化-BIC厭氧反應(yīng)器-厭沉池-一級(jí)A/O-二沉池-二級(jí)A/O-三沉池-反應(yīng)池-終沉池-中間水池-砂濾池-清水池”處理工藝，該工藝采用射流曝氣，可實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)檢修，保證生產(chǎn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，BIC厭氧反應(yīng)器，兩級(jí)A/O和深度處理工藝的使用，不僅有效去除廢水中的有機(jī)物，產(chǎn)生沼氣可用于電廠發(fā)電，污泥作有機(jī)肥，而且能保證氨氮、總氮、總磷、懸浮物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，工程投資少，運(yùn)行穩(wěn)定高效。通過(guò)6個(gè)多月的連續(xù)調(diào)試運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水連續(xù)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)污水處理項(xiàng)目經(jīng)過(guò)1年多的工藝運(yùn)行，廢水處理效果見(jiàn)表2。
5、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析
該污水站工程總投資10960.00萬(wàn)元，其中土建費(fèi)用投資4280.00萬(wàn)元，設(shè)備投資6680.00萬(wàn)元。運(yùn)行費(fèi)用5.615元/m3污水，其中電費(fèi)1.862元/m3污水，人工費(fèi)0.21元/m3污水，藥劑費(fèi)2.8元/m3污水，還包括企業(yè)管理費(fèi)、利潤(rùn)、稅金等。
污水站每天產(chǎn)生沼氣量約50000m3，用于沼氣發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量約為1.6度/m3沼氣，則每天的發(fā)電量為80000kwh，按0.5元/kwh計(jì)，每年(按350天)的收益為1400.00萬(wàn)元。
6、結(jié)論
本工程采用“氣浮機(jī)-水解酸化-BIC厭氧反應(yīng)器-厭沉池-一級(jí)A/O-二沉池-二級(jí)A/O-三沉池-反應(yīng)池-終沉池-中間水池-砂濾池-清水池”處理工藝處理粉絲-蛋白生產(chǎn)廢水，出水可達(dá)到并優(yōu)于《山東省半島流域水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(DB37/3416.5-2018)》和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》標(biāo)準(zhǔn)，即COD≤40mg/L、BOD5≤10mg/L、NH3-N≤2mg/L、TN≤15mg/L、TP≤0.4mg/L、SS≤10mg/L、pH6.0~9.0。
采用該工藝處理粉絲-蛋白生產(chǎn)廢水，工程投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、出水水質(zhì)好、運(yùn)行效果穩(wěn)定。在去除大量有機(jī)污染物的同時(shí)，能產(chǎn)生沼氣進(jìn)行發(fā)電，產(chǎn)生的污泥作有機(jī)肥，出水可用于灌溉，實(shí)現(xiàn)了資源的綜合循環(huán)應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，這為粉絲-蛋白生產(chǎn)廢水處理提供一定的參考依據(jù)。（來(lái)源：煙臺(tái)云灃生態(tài)環(huán)境產(chǎn)業(yè)發(fā)展股份有限公司）