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食品工業(yè)廢水的主要來源于3個生產(chǎn)工段。一是原料清洗和生產(chǎn)設(shè)備的清洗:大量沙土雜物、葉、皮、鱗、肉、羽、毛和色素等進入廢水中,使廢水中含大量的懸浮物。二是生產(chǎn)工段:原料中很多成分在加工過程中不能全部利用,未利用部分進入廢水中,是廢水含大量有機物;三是成型工段:為增加的食品的色、香、味,延長保質(zhì)期,使用各種添加劑,一部分流失進入廢水,如各種染料(焦糖色素、檸檬黃、姜黃、果綠、亮藍等),使廢水化學(xué)成分復(fù)雜[1]。另外,還有添加劑的生產(chǎn)(特別是食用色素的生產(chǎn))排除的大量廢物和廢水也形成化學(xué)污染。
1.2食品工業(yè)廢水的特點
由于食品種類繁多,原料廣泛,所以食品工業(yè)廢水具有懸浮物、油脂含量高、色度高,COD(化學(xué)需氧量)和BOD(生化需氧量)值大,水質(zhì)和水量變化幅度大,氮、磷化合物含量高等特點。
1.3食品工業(yè)廢水的危害
食品工業(yè)廢水本身無毒害,但含有大量可降解的有機物,廢水若不經(jīng)過處理排入水體會消耗水中大量的溶解氧,造成水體缺氧,使魚類和水生生物死亡。廢水中的懸浮物沉入河底,在厭氧條件下分解,產(chǎn)生臭水惡化水質(zhì),污染環(huán)境。若將廢水引入農(nóng)田進行灌溉,會影響農(nóng)產(chǎn)品的使用,并污染地下水源。廢水中夾帶的動物排泄物,含有蟲卵和致病菌,將導(dǎo)致疾病傳播,直接危害人畜的健康[2]。
2食品工業(yè)高色度廢水處理現(xiàn)狀
高色度廢水的處理在食品工業(yè)廢水處理一直是難點。食品工業(yè)廢水的高色度的主要來源:第一,食品生產(chǎn)過程中,化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生色素,最后進入廢水之中,如醬油發(fā)酵過程中葡萄糖氧化生成的類黑素等;第二,生產(chǎn)過程中,為了讓食品達到良好的色澤,添加的食用色素和染料等,如在醬油調(diào)配時人工加入的焦糖色素和青豆生產(chǎn)中加入的果綠等。國內(nèi)外對高色度食品工業(yè)廢水的處理方法主要有:物理方法、化學(xué)方法和生物方法等。目前通常采用的方法有吸附、混凝、氧化、還原、電解、生化等。這些方法都有其自身難以克服的缺點,且一般只能處理色度較低的廢水,根本無法解決高色度廢水的脫色問題。
2.1物理方法
2.1.1吸附法
吸附法是利用多孔性固體物質(zhì)做吸附劑,以其表面吸附廢水中高色度物質(zhì)的方法[3]。常用的吸附劑有活性炭、硅藻土、焦粉以及大孔吸附樹脂等?;钚蕴烤哂惺杷啥嗫住⒍逊e密度低、比表面積等特點能夠高效的吸附水溶性的色素和染料,但不能夠吸附懸浮固體和不溶性的染料。并且,活性炭的再生費用昂貴,一般用于少量、濃度較低的廢水處理。鍋爐煤渣、鋼渣[4]、焦粉和農(nóng)產(chǎn)品廢棄物[5](如甘蔗渣、花生殼等)具有一定的吸附能力,可以替代活性炭。雒和明等人的實驗表明以廢棄焦粉為原料,通過脫灰處理,采用過二硫酸銨化學(xué)改性,可有效吸附廢水中的亞甲基藍染料[6]。大孔吸附樹脂是一種內(nèi)部具有三維空間立體孔結(jié)構(gòu),孔徑與比表面積都比較大的高分子聚合物。其比表面積大,吸附效率高,洗脫再生容易,在高色度食品工業(yè)廢水中得到一定范圍的使用。呂建、熊春華報道,采用大孔樹脂對含有高色度果綠的食品廢水進行吸附取得了良好的效果,吸附率可達93.4%,大孔樹脂的二次洗脫率達89.3%[7]。但大孔吸附樹脂處理量小,產(chǎn)能小,再生困難,設(shè)備投資大。
2.1.2凝集法
凝集法利用金屬氫氧化物或有機金屬聚合物的吸附或離子橋作用進行脫色,此法對于粒徑在10-9nm~10-8nm范圍內(nèi)的粒子最為有效。這種方法的原理是,加入帶電荷或者極性官能團的凝聚劑,消除原系統(tǒng)粒子間的靜電斥力的作用,促使其凝集沉降,從而達到分離脫色的目的[8]。常用的凝聚劑有無機凝聚劑和高分子凝聚劑。無機凝聚劑包括鋁系[大多為Al2O4或(NH4)2SO4的混合溶液],鐵系[FeSO4、Fe2(SO4)3或FeCI3等],以及用于改變pH,使某些物質(zhì)沉降的酸堿凝聚劑。無機凝聚劑對有色廢水處理效果較好,但對pH過于敏感,只有在最合適的pH條件下才會有滿意效果。高分子凝聚劑分子量較大,與粒子結(jié)合能力較強,用量少,凝集速度快,且對pH的適應(yīng)性大于無機凝聚劑。此外,有專利表明,以泥土作為原材料,在無機酸中室溫活化可產(chǎn)生用作凝聚劑的產(chǎn)物,對多種染料具有脫色效果[9]。
2.2化學(xué)方法
2.2.1氧化還原法
氧化還原法主要是采用臭氧、過氧化物、連二硫酸鹽、次氯酸鹽等氧化還原劑處理高色度廢水,使有機分子中的雙鍵發(fā)生斷裂而達到脫色目的。采用氧化還原法處理食品高色度廢水的報道較多,在許多方面有了新的進展。孫凱等報道了采用Fenton試劑對醬油生產(chǎn)廢水中焦糖色素進行處理,在pH=4的條件下,反應(yīng)40min去除率達到90%[10];龔宜等實驗表明臭氧在20min內(nèi)可使嫩黃染料的脫色率達到96.7%以上[11];鄭志軍等在采用二氧化氯對活性染料廢水處理也取得了較為滿意的結(jié)果[12];張文啟等闡明采用臭氧/納米氧化鐵可催化氧化廢水脫色,經(jīng)過6min氧化,色度去除率可達95%以上[13]。
2.2.2電化學(xué)法
電化學(xué)法處理廢水一般無需加入化學(xué)藥品,后處理簡單,占地面積小,管理方便,被稱為清潔處理法。隨著電力工業(yè)的發(fā)展,電化學(xué)法正逐步成為一種應(yīng)用廣泛的水處理技術(shù)。電化學(xué)脫色法可分為二維電極法和多維電極法。二維電極法是采用兩溶解性或不溶性的極板作為電極,通入直流電,通過電解槽內(nèi)發(fā)生的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)達到脫色目的;多維電極法是在傳統(tǒng)的二維電極間填充粒狀或其他碎屑狀工作電極材料,由主電極供給電流,是填充的工作電極材料表面帶電,成為新的電極,從而通過電化學(xué)反應(yīng)達到脫色的目的[14]。梁宏等實驗表明在多維電極處理系統(tǒng)加入鐵屑能使對廢水的脫色率和CODCr降解率得到顯著提高[15];李士安等報道鐵床對高色度有機廢水具有良好的脫色效果,并可在一定范圍內(nèi)降低廢水的COD值,提高廢水的可生化性[16]。2.3生物方法2.3.1活性污泥法活性污泥法是利用含有大量微生物的活性污泥,對污水中的有機物或無機污染物進行吸收和氧化分解,從而使污水得以凈化的方法。由于此法處理水的能力大、效率高,已被廣泛的用于各種廢水的處理[17]。包淑娟等實驗表明活性污泥能夠較好的脫色[18]。
2.3.2厭氧生物處理法
厭氧生物處理法是利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌將污水中大分子有機物降解為低分子化合物,進而轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳的有機污水處理方法。歐富初等報道采用A/PAC-MAS工藝(厭氧/活性炭-改良活性污泥法)處理醬油生產(chǎn)廢水,通過優(yōu)勢菌種脫色和PAC脫色結(jié)合,可使色度高達200多倍的醬油生產(chǎn)廢水得到有效處理,而出水色度能穩(wěn)定在40倍以下[19]。
論文關(guān)鍵詞:缺氧/二級生物接觸氧化法,食品加工廢水,過濾消毒
生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法,它具有有機負荷高、耐沖擊負荷強、處理效率高、能脫氮除磷、結(jié)構(gòu)簡單、運行靈活、能克服污泥膨脹問題、剩余污泥量少、操作管理簡單、經(jīng)濟性好等優(yōu)點,目前,該技術(shù)廣泛地用于石油化工、農(nóng)藥、棉紡印染、輕工造紙、食品加工、發(fā)酵釀造
等工業(yè)廢水處理中【1-3】。缺氧/二級生物接觸氧化法工藝(A/BCO)[4-5]是根據(jù)太
原市雙合成食品廠廢水的特點,經(jīng)過小試最后確定的生產(chǎn)性工藝。該工藝處理效率高,操作管理方便,出水能達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級標(biāo)準(zhǔn),出水經(jīng)過過濾消毒還可以回用于該廠的廁所沖洗和綠化等日常雜用水。
1 水質(zhì),水量及排放標(biāo)準(zhǔn)
太原雙合成食品有限公司是一家以生產(chǎn)月餅糕點為主的食品加工企業(yè),其研發(fā)中心和基地的污水水源主要為生產(chǎn)車間廢水和生活廢水,有機物污染濃度較高,CODcr和BOD5含量都比較高,其需要處理的污水是經(jīng)廠家化糞池的出水,因此污水水質(zhì)有所降解,經(jīng)檢測該廢水的BOD5 / CODcr 在0.6左右,可生化性好,該廠家產(chǎn)品種類多,產(chǎn)品受市場和季節(jié)影響大雜志鋪,因此廢水排放不均,根據(jù)廠區(qū)現(xiàn)狀確定處理站的一期工程設(shè)計為150m3/d,出水水質(zhì)要求達到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8987――1996)的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。污水水質(zhì)及經(jīng)處理后的水質(zhì)見表1。
表1 污水水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)
Table 1 Wastewater qualilyand discharging standards
項 目
COD
SS
BOD5
NH3-N
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
污水井水水質(zhì)
900
600
600
45
污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)
50
70
30
15
雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
50
15
工業(yè)有機廢水就是以有機污染物為主的廢水,其排放易造成排放水體污染。有機工業(yè)廢水主要含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等有機物質(zhì)。有機工業(yè)廢水水質(zhì)有以下特點:(1)有機物濃度高,可生化性較低;(2)成分復(fù)雜。一般含有硫化物、氮化物、重金屬和有毒有機物;(3)有色度及異味;(4)具有強酸強堿性。
1.1氧化溝在食品加工廢水中的應(yīng)用
四川某食品公司由于原廢水處理設(shè)備處理食品加工廢水無法達到排放標(biāo)準(zhǔn),故進行了重建。重建后利用水解酸化———一體化氧化溝工藝處理該廠食品加工廢水及部分生活污水。設(shè)計進水水質(zhì):COD為1350~2000mg/L,BOD為800~1300mg/L,SS為200~600mg/L,NH4+-N為50~100mg/L。進行一段時間運行后出水水質(zhì)穩(wěn)定并且達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-96)一級標(biāo)準(zhǔn),對于生產(chǎn)車間水質(zhì)及水量的波動有很好的抵抗能力,建設(shè)時投資費用低,運行低耗。某高新技術(shù)工業(yè)園區(qū)污水廠利用厭氧濾池及氧化溝做為主體生化處理工藝。該工業(yè)園廢水中含有食品廢水,而這一套生物處理工藝在進水達到設(shè)計要求情況下出水水質(zhì)均能達到一級A標(biāo)準(zhǔn)。
1.2氧化溝在造紙廢水中的應(yīng)用
山東某紙業(yè)有限公司所排放的廢水主要為打漿、洗漿及抄造工段的廢水,這些廢水含有大量難降解有機物質(zhì),并含有機氯化物,易對排放水體的水體功能造成影響。該廠廢水COD為2500mg/L,BOD5為750mg/L,SS為1600mg/L。通過混凝沉淀/水解酸化/卡魯塞爾氧化溝工藝處理后該廠出水水質(zhì)達到了《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB3544—2001)中麥草制漿標(biāo)準(zhǔn)的要求,運行費用及成本費用低[7]。夏昊盛紙業(yè)有限公司也利用改良氧化溝工藝對其造紙中段廢水進行處理。該公司主要利用了水解酸化/供氣式低壓射流曝氣改良氧化溝/混凝砂濾工藝進行處理,出水達到廢水排放及回用標(biāo)準(zhǔn)。部分深度處理的出水滿足生產(chǎn)車間用水水質(zhì)要求。該公司證實了氧化溝工藝的可行性。四川某造紙廠運用Carrousel氧化溝作為其廢液治理工程主體工藝,處理來堿回收車間、機漿車間和化學(xué)漿車間的廢水。經(jīng)過一年的運行,出水水質(zhì)達標(biāo)并且穩(wěn)定。證明Carrousel氧化溝工藝處理造紙中段廢水是可行的。同時還有利用氧化溝工藝和深度處理聯(lián)用[10]、內(nèi)循環(huán)(IC)反應(yīng)器-表面曝氣氧化溝-Fenton氧化法工藝等氧化溝聯(lián)用工藝處理造紙廢水。
1.3氧化溝在淀粉生產(chǎn)廢水中的應(yīng)用
西安某大型淀粉生產(chǎn)廠排放的廢水主要來源于玉米浸泡水、黃醬水皮渣水和工藝水。該廠廢水具有濃度高、成分復(fù)雜、水質(zhì)水量波動大,但生化性能好的特點。該廠利用混凝氣浮/UASB一體化氧化溝進行處理。一體化氧化溝經(jīng)過2個多月的調(diào)試運行后出水水質(zhì)達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的二級排放標(biāo)準(zhǔn)(COD≤150mg/L,BOD5≤30mg/L)。該工程占地面積為2100m2,總投資為456萬元;該工藝投資成本為1520元/m3,運行費用為0.68元/m3。淀粉生產(chǎn)廢水多采用氧化溝與其他工藝聯(lián)用。常利用厭氧折流板反應(yīng)器與氧化溝工藝聯(lián)用。
2氧化溝在無機工業(yè)廢水中的應(yīng)用
2.1氧化溝在煉油廢水中的應(yīng)用
由于煉量的提高和原油性質(zhì)的改變,廢水污染物濃度及水質(zhì)成分變化大,滄州煉油廠廢水處理廠對現(xiàn)有流程進行了局部調(diào)整,并增加了氧化溝以實現(xiàn)對煉油廢水處理達標(biāo)。改造后的運行效果達到預(yù)期,各指標(biāo)均達到排放標(biāo)準(zhǔn),為以后應(yīng)用提供了運行基礎(chǔ)。石家莊煉油廠污水處理場原設(shè)計處理能力為500t/h。生化處理設(shè)施為合建式表面曝氣池。由于原油性質(zhì)的改變造成污染物負荷增大且波動較大,不能保證達標(biāo)排放。增建了一座處理量為500t/h的Orbal氧化溝為二級生化處理設(shè)施。對COD和氨氮去除能力大幅度提高?;A(chǔ)建設(shè)費用低,抗沖擊負荷能力強。
2.2氧化溝在制革廢水中的應(yīng)用
制革廢水與一般廢水相比含有大量的鹽類、含鉻物質(zhì)及硫化物。故制革廢水具有沖擊負荷大、含鹽量高、有毒性等特點。丁紹蘭等對于氧化溝的水力停留時間(HRT)、進水pH、活性污泥濃度等運行參數(shù)進行優(yōu)化后,處理制革廢水,處理效果良好,COD、氨氮去除率分別達到94%和85%,并且運行穩(wěn)定。某羊皮革生產(chǎn)公司利用缺氧池與氧化溝聯(lián)合工藝處理生產(chǎn)中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水。運行一段時間后發(fā)現(xiàn)COD及硫化物處理效果好,可以達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級標(biāo)準(zhǔn)。有廠區(qū)利用氣浮/氧化溝/人工濕地工藝處理制革廢水工程運行結(jié)果表明,COD去除率97.5%,氨氮去除率90%,出水達到了污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)中的一級排放標(biāo)準(zhǔn),同時工藝操作簡單,運行成本低,運行穩(wěn)定可靠。
3結(jié)論
1好氧生物處理工藝
好氧生物處理是在不斷供氧的環(huán)境中,利用好氧微生物來氧化有機物。在好氧過程中,微生物對復(fù)雜的有機物進行分解,一部分被轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無機物CO2、H2O和NH3,一部分則由微生物合成為新細胞,最后去除污水中的有機物。
1.1SBR法,即間歇式活性污泥系統(tǒng)(又叫序批式間歇活性污泥法)。SBR法目前在國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛,生物反應(yīng)池中集中了生物降解過程、沉淀過程以及污泥回流功能為一體,這種工藝比較簡單,它是在以前間歇式活性污泥工藝基礎(chǔ)上發(fā)展來的一種新工藝,采用SBR法處理廢水的運行過程一般包括了進水、充氧曝氣、靜止沉淀、排水和排泥五個步驟。與連續(xù)性活性污泥工藝相比,該工藝具有的有點主要有:曝氣池兼具二沉池的功能,不設(shè)二沉池,也沒有污泥回流設(shè)備,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,易于管理;耐沖擊負荷,一般無需設(shè)置調(diào)節(jié)池;反應(yīng)推動力大,較為簡便的得到優(yōu)質(zhì)出水水質(zhì);污泥沉淀性能好,SVI值較低,便于自控運行,后期維護管理也較為簡便。居華[3]通過SBR法在醬油、醬菜食品廢水處理中的應(yīng)用研究后得出,原廢水CODcr在2000mg/L~4000mg/L范圍內(nèi),經(jīng)SBR法處理后出水水質(zhì)得到了二級標(biāo)準(zhǔn),去除率達96%以上,沒有出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象,而且操作管理方便,占地面積小,運行的費用也低。
1.2BAF法,即曝氣生物濾池法。這種工藝最早可以追溯上個世紀(jì)80年代,是由歐美等國家應(yīng)用和發(fā)展起來的,大連馬欄河污水處理廠是我國最早采用BAF工藝。該工藝是在生物接觸工藝基礎(chǔ)上,在濾池中填裝陶粒、石英砂等粒狀填料,以填料及其附著生產(chǎn)生物膜為介質(zhì),發(fā)揮生物的代謝功能,通過物理過濾功能,發(fā)揮膜和填料的截留吸附作用從而實現(xiàn)污染物的高效處理。廖艷[4]等采用混凝—ABR與曝氣生物濾池(BAF)聯(lián)合處理工藝,對某市肉聯(lián)廠高濃度廢水化學(xué)需氧量和氨氮的去除研究后發(fā)現(xiàn),化學(xué)需氧量和氨氮的去除效果從原水時的1500mg/L~4500mg/L、30mg/L~85mg/L,經(jīng)處理后出水COD<100mg/L,氨氮<50mg/L,達到了國家一、二級排放標(biāo)準(zhǔn),取得良好的環(huán)境和社會效益。
1.3MBR法,即膜生物反應(yīng)器法。是上個世紀(jì)90年代逐漸發(fā)展起來的一種廢水處理技術(shù),該工藝是將膜組件替代傳統(tǒng)的二沉池,實現(xiàn)固相和液相分離。其實質(zhì)是把細菌和微生物以生物膜的方式附著在固體表面上,以污水中的有機物為營養(yǎng)物進行新陳代謝和生長繁殖,從而達到實現(xiàn)凈化污水的效果。該工藝具有較強的抗沖擊力,對水質(zhì)和水量變化具有較強適應(yīng)性;污泥產(chǎn)量較低且沉降性能優(yōu),易于固液分離;對于低濃度污水也可以進行處理,在正常運行時可以把原水中的BOD5由20mg/L~30mg/L降至5mg/L~10mg/L;運行費用也不高,管理方便。張亮平,王峰[5]以MBR在湖北某食品廠廢水處理中的應(yīng)用為例進行研究后發(fā)現(xiàn),采用MBR-活性炭-殺菌聯(lián)合工藝,出水COD和BOD的去除率達到了99%以上,系統(tǒng)工藝能耗低,運行穩(wěn)定。
2厭氧生物處理工藝
在食品廢水處理過程中,厭氧處理法與好氧處理法相比由于產(chǎn)生的污泥少,動力流耗小,管理簡便,既能節(jié)能又能降低成本,逐漸在高濃度有機廢水行業(yè)———食品工業(yè)廣泛推崇。
2.1UASB法,即升流式厭氧污泥床法。該種工藝是由高活性厭氧菌體構(gòu)成的粒狀污泥,在UASB裝置內(nèi)隨上升的氣流呈向上流動的狀態(tài)。處理效率高、性能可靠、能耗低,也不需要填料和載體,運行成本低等優(yōu)點,既可以處理高負荷廢水,也不會產(chǎn)生堵塞等優(yōu)點。也是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的高速反應(yīng)器之一。王煒,何好啟[6]研究發(fā)現(xiàn),食品廢水經(jīng)由UASB+接觸氧化法工藝處置后,CODcr、BOD5、SS和植物油由原水濃度的1170mg/L、570mg/L、600mg/L、150mg/L,處置后的效果為60.2mg/L、15.5mg/L、40mg/L和3mg/L,出水水質(zhì)達到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級標(biāo)準(zhǔn),且工程的經(jīng)濟運行效益也良好,總運行費用約為0.54元/m3,工藝占地小,處理成本低,運行方式靈活,值得推廣。
2.2EGSB反應(yīng)器,即膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器。該工藝是在UASB基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新厭氧工藝,與UASB工藝相比,EGSB增加了出水的回流,提升了反應(yīng)器中水流的速度,其速度可以達到5m/h~10m/h,比UASB的0.6m/h~0.9m/h高出近10倍。李克勛[7]等以天津某淀粉廠采用EGSB處理淀粉廢水為例,EGSB的厭氧反應(yīng)器對COD的去除率超過了85%,出水水質(zhì)達到了國家一級排放標(biāo)準(zhǔn),大量有機物被去除,后續(xù)單元的處理壓力被減輕,此外,厭氧反應(yīng)器的介入使用,可以產(chǎn)生沼氣作為能源進行二次利用,降低運行費用(總運轉(zhuǎn)費用為0.73元/m3•d),具有良好的環(huán)境效益和社會效益。
2.3ASBR法,即厭氧序批式活性污泥法。ASBR厭氧序批式活性污泥法最早誕生于上世紀(jì)90年代的美國,是在SBR基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,該工藝的顯著特點是以序批間歇運行,按次序分為進水、反應(yīng)、沉淀和排水四個步驟,與連續(xù)流厭氧反應(yīng)器相比,該工藝由于不需要大阻力的配水系統(tǒng),因此極大地減少了系統(tǒng)的能耗,也不會產(chǎn)生斷流和短流,運行靈活,抗擊能力較強,實現(xiàn)厭氧功能,也同時兼有了SBR的優(yōu)點。
3厭氧生物處理工藝優(yōu)勢分析
[關(guān)鍵詞]反滲透水處理技術(shù) 用用趨勢 工藝
[中圖分類號] P641.8 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2015)-7-467-1
0前言
作為人類生產(chǎn)生活必備的資源,水資源一直關(guān)系著人們的生存問題。然而隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展以及工業(yè)化進程的加快,出現(xiàn)了水資源污染與水資源短缺等問題,使人們生產(chǎn)生活都受到了一定的影響。因此,加強反滲透水處理技術(shù)的應(yīng)用,將是解決此困境的必然手段。
1反滲透工作的基本原理
反滲透主要指通過比較精密的膜制液體將實施對象進行分隔的技術(shù),其工作原理在于利用精密膜液壓力差值帶來的動力,通過滲透膜使溶液中的溶劑能夠分解出來。其中產(chǎn)生的壓力差值又可稱為滲透壓,一般受溶液自身特性及其濃度、溫度很大程度上能夠影響滲透壓的高低情況。而提到的反滲透膜是一種精密且比較復(fù)雜的裝置,很容易出現(xiàn)堵塞或污染的情況,而且即便是微小的損傷也影響該裝置的整體效能。所以要求使用反滲透膜時,必須保證進水的水質(zhì),通過分析水質(zhì)特點、水質(zhì)性質(zhì)對原水進行處理,使反滲透膜裝置應(yīng)用過程中能夠以水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)為前提,實現(xiàn)高效能[1]。
2反滲透膜的應(yīng)用
2.1反滲透膜在工業(yè)廢水中的應(yīng)用
工業(yè)廢水往往包含很多廢油物質(zhì)、重金屬等,排放過程中會對生態(tài)環(huán)境帶來很大的危害?,F(xiàn)階段國內(nèi)對電鍍、重金屬等廢水處理的反滲透裝置大約為120套左右,其采用的組件主要以卷狀式以及內(nèi)管式為主,操作壓強為218Mpa,鎳離子分離率也實現(xiàn)97.17%,當(dāng)水通量能夠保持在0.15m3/(O?d)時,幾乎可以完全回收鎳元素。
2.2反滲透膜在城市污水中的應(yīng)用
當(dāng)前,城市污水的處理包括對污水的凈化以及對水資源的回收利用,其中對污水凈化一般指污水處理廠能夠從凈化后的水中提取出優(yōu)質(zhì)的淡水。因為很多國家都面臨水資源短缺的情況,所以對反滲透水處理技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛。以新加坡為例,其基本國情便是嚴(yán)重缺水,但新加坡很多的反滲透污水處理廠通過對反滲透處理裝置的改進之后,高質(zhì)量用水的日生產(chǎn)量可達35kt,在水回收利用率方面也達到了86%。
2.3反滲透膜在常用飲水中的應(yīng)用
在國內(nèi)長江以北地區(qū),飲用水多為地下水,但因地下水含鹽量較高,導(dǎo)致水中導(dǎo)電離子也非常高,所以要求采用較為高級的反滲透水處理技術(shù),這種技術(shù)與一般海水淡化標(biāo)準(zhǔn)相一致,水回收利用率極高。例如對青海湖苦咸水的淡化采用的便是這種高級的反滲透水處理技術(shù),使水中鎂離子、四氧化硫離子以及鈣離子等的脫離率很高。另外,在長江以南地區(qū),由于存在很多的河流與湖泊,具備極為豐富的淡水資源,所以生活中常用的飲用水主要源于湖泊水。一般河流湖泊水在原水導(dǎo)電方面為500us/cm,使用反滲透膜時只需驅(qū)除水中所含的電導(dǎo)離子即可。
2.4反滲透膜在垃圾填埋場中的應(yīng)用
垃圾填埋場通常具有雜貨多、水質(zhì)復(fù)雜等特點,其中雜物的有機物質(zhì)也占有很大的比例,而且含有濃度較高的氨氮分子以及重金屬物質(zhì),一般填埋時間能夠影響其可再生化,所以對填埋場中的物質(zhì)處理或物質(zhì)分離既復(fù)雜又困難?,F(xiàn)階段,對垃圾填埋場中進行水質(zhì)處理仍沒有比較經(jīng)濟有效的技術(shù),而國外已將污水處理技術(shù)、滲濾液廢水技術(shù)與反滲透膜技術(shù)結(jié)合起來,起到了一定的效果。
2.5反滲透膜在食品藥品中的應(yīng)用
反滲透膜起初在食品加工行業(yè)中,主要是在回收乳清蛋白液和奶制品加工與濃縮方面,能夠?qū)a(chǎn)品質(zhì)量大大提高,使乳制品種類得到豐富的同時,實現(xiàn)了能源的節(jié)約。隨著近幾年的發(fā)展,反滲透膜技術(shù)又開始在濃縮啤酒、釀造低度啤酒方面取得了一定的進步。另外,在茶葉生產(chǎn)領(lǐng)域,反滲透膜的技術(shù)可使茶葉完成快速提汁,進而生產(chǎn)出速溶茶。而在果汁加工行業(yè)中,反滲透膜技術(shù)可帶來高濃縮型果汁,口感極佳。例如,美國Dupont公司所采用的中空纖維反滲透膜榨汁組件裝置,能夠?qū)⑻O果汁濃縮到65Brix。由此可見,反滲透膜技術(shù)在食品加工行業(yè)中的應(yīng)用,既使食品種類得到豐富,也能提高經(jīng)期效益。
另外,反滲透膜技術(shù)在藥品制造中的應(yīng)用,例如對烏洛托品廢水進行處理,主要是使其中含有的醛與氨分解消失,然后通過反滲透膜的使用對HA廢水按照一定的標(biāo)準(zhǔn)提純,最后便可將提純?nèi)芤哼M行回收利用[2]。
3反滲透水處理技術(shù)的應(yīng)用趨勢
從當(dāng)前反滲透水處理技術(shù)在污水處理或海水汗水淡化中的應(yīng)用分析,其裝置設(shè)計以及處理工藝將向抗污染性強、水質(zhì)使用范圍廣、耗能低、水處理效率高以及耐高溫高壓等方向發(fā)展。其中抗污染性強的系統(tǒng)主要指反滲透膜抵御污染性物質(zhì)的能力較強,而且在清洗膜的過程中能減少藥物的消耗,延長膜材料使用壽命。而耐高溫高壓的裝置主要應(yīng)用于食品藥品行業(yè)中,能夠起到高溫消毒殺菌的作用。未來反滲透水處理技術(shù)將向更高級的方向發(fā)展,既保證生活用水的質(zhì)量,也對超強酸堿廢水起到一定的潔凈效果。另外裝置采用的膜材料也將采用高透水性、抗酸堿性、抗氧化性的新型材料,而反滲透膜組件也趨向于微濾、超濾、納濾以及EDI等裝置的聯(lián)合使用[3]。
4結(jié)論
反滲透水處理技術(shù)是解決水資源日益短缺以及水污染問題的重要途徑。無論在城市污水處理、工業(yè)廢水處理、垃圾填埋場廢水處理、食品藥品行業(yè)以及生活用水中都應(yīng)加強其使用效率,并在未來中不斷創(chuàng)新,保證其效果得到應(yīng)有的發(fā)揮。
參考文獻
[1]孫照新.反滲透水處理技術(shù)的應(yīng)用[J].化肥工業(yè),2011(4):60-62.
關(guān)鍵詞:膜分離技術(shù);水處理;鹽湖鹵水
中圖分類號:C35文獻標(biāo)識碼: A
膜分離技術(shù)是一門新興的分離技術(shù),始于 20 世紀(jì)初,并于 20 世紀(jì) 60 年代后得到迅速發(fā)展。 1864年, Moritz Traube 成功制成第一片人造膜-亞鐵氰化酮膜。 但直到 1960 年 S.Loeb 和 S.Sourirtajan 研究出具有商業(yè)價值的醋酸纖維素非對稱膜,確定了 L-S 制膜工業(yè),才開創(chuàng)了膜技術(shù)的新紀(jì)元。 20 世紀(jì)后半葉,隨著技術(shù)的進步,作為一項高效節(jié)能的新型分離技術(shù), 膜分離在工業(yè)生產(chǎn)中得到了大規(guī)模應(yīng)用。大約每隔 10 a, 就有一項新的膜過程成功應(yīng)用于工業(yè)上。 近年來,膜分離技術(shù)已成為食品加工、廢水處理、生物制藥、石油化工等方面的重要分離手段。 而反滲透和納濾作為主要的水處理分離膜,在膜分離領(lǐng)域占有重要地位。
一、發(fā)展及現(xiàn)狀
中國對反滲透膜的研制始于 20 世紀(jì) 60 年代中期,但受限于原材料和基礎(chǔ)工業(yè)條件,所生產(chǎn)的膜元件成本高而性能較低。 目前,中國國產(chǎn)反滲透膜常用的材料主要為醋酸纖維素膜、芳香聚酰胺膜和殼聚糖膜。中國反滲透膜的應(yīng)用始于 20 世紀(jì)70 年代后期,起初多用于半導(dǎo)體純水和電子行業(yè),后逐漸擴展到電力及其他工業(yè),隨著 20 世紀(jì) 90 年代飲用水器具市場的拓展,反滲透膜在家用領(lǐng)域獲得普及。在各種膜分離技術(shù)中,反滲透技術(shù)是近年來在中國發(fā)展最快、普及最廣的一種。 中國反滲透膜在工業(yè)上應(yīng)用最主要的領(lǐng)域為大型鍋爐補給水、各種工業(yè)純水,其次是飲用水市場,目前在電子、半導(dǎo)體、制藥、醫(yī)療、食品、飲料、酒類、化工、環(huán)保等行業(yè)也有一定規(guī)模的應(yīng)用。 納濾膜分離的應(yīng)用最近十多年才在中國得到發(fā)展, 主要用于苦咸水的脫鹽軟化,其次用在飲用水深度處理、廢水處理、食品飲料濃縮等行業(yè)。在全世界范圍,納濾和反滲透技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域為海水和苦咸水淡化。 反滲透裝置在全世界海水淡化裝置中所占比例約為 30%。 在韓國、日本反滲透技術(shù)主要應(yīng)用于電子、醫(yī)藥食品工業(yè);美國和歐洲主要用于工業(yè)廢水處理和飲用水生產(chǎn);中東多用于海水淡化。
二、水處理方面的應(yīng)用
反滲透膜和納濾膜均可在外加壓力下脫出溶液中的無機鹽和大分子物質(zhì),在透過水分子的同時截留無機鹽、糖類、氨基酸及水中污染物,透過溶劑。反滲透膜對幾乎全部物質(zhì)具有高的脫除率,相比較而言納濾膜對單價無機離子的脫除率較低,且膜材料帶有電荷性,分離過程中產(chǎn)生道南作用,故而能在較低壓力下實現(xiàn)多價離子的高脫除率,從而表現(xiàn)出對不同價態(tài)無機鹽離子的選擇性。
2.1海水和苦咸水
目前, 反滲透脫鹽已成為獲取淡水的主要途徑,通過對海水和苦咸水脫鹽,可解決飲用水的需求。 中國早在 1968 年就在山東潮連島利用反滲技術(shù)透淡化海水獲取飲用水,大連市長??h擁有全國最大的反滲透海水淡化站,日產(chǎn)淡水 1 000 m3,成本為 6 元/m3??嘞趟饕谖鞅钡貐^(qū)得到應(yīng)用,馬蓮河流域示范工程利用馬蓮河上游環(huán)江苦咸水資源,采用反滲透技術(shù)有效解決了環(huán)縣城區(qū) 5 萬戶居民的飲水問題。 在某些缺水國家,反滲透海水淡化也是獲取飲用水的主要途徑之一。 2005 年,以色列在阿什克倫建造了當(dāng)時全世界最大的反滲透海水淡化裝置,占以色列全部水需求量的 15%。
軟化水處理是納濾膜最大的應(yīng)用市場。 納濾膜可用于水質(zhì)軟化、降低總?cè)芙夤腆w(TDS)濃度、去除色度和有機物。 納濾膜在低壓下具有較高通量,對一、二價離子區(qū)分度較高,濃水中保留適當(dāng)有用水分,故實際能耗和運行成本比反滲透膜低。 美國已有超過 100 萬 t/d 規(guī)模的納濾軟化水裝置在運轉(zhuǎn)。利用 NF-70 膜處理佛羅里達的淺井水,原水中 TDS和有機物質(zhì)量濃度大于 500 mg/L,在 0.69 MPa 操作壓力下,總硬度可以降低 92%。 納濾膜對物質(zhì)的選擇透過特性使其在海水苦咸水資源利用方面前景廣闊。
2.2工業(yè)廢水
2.2.1 電鍍廢水
反滲透膜從 20 世紀(jì) 70 年代開始用于處理電鍍廢水,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,反滲透膜已大規(guī)模用于處理含鋅、鎳、鉻、銅等單一或混合重金屬廢水。由于反滲透膜的高截留率, 可以將廢水中大多數(shù)的污染離子截留,得到干凈的產(chǎn)水,從而實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。在處理廢水的同時,往往將反滲透或者納濾與沉降、超濾、添加劑、活性炭吸附、pH 調(diào)節(jié)等預(yù)處理工藝相結(jié)合。例如向含有銅和鎳離子的廢水中加入 Na2EDTA 進行螯合后, 再利用反滲透膜分離,可將銅和鎳除去 99.5%。
2.2.2 紡織印染廢水
印染行業(yè)產(chǎn)生的廢水色度高、水量大,含有生物毒性物質(zhì)和重金屬元素, 若直接排放會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。經(jīng)研究指出,處理印染廢水時,納濾膜在較低壓力下能獲得較高通量, 且抗污染能力較反滲透膜強, 雖然納濾膜對一價離子去除率較低,但兩種膜對鎂、鈣等工業(yè)循環(huán)回用水中最關(guān)注的離子去除率效果相當(dāng), 反滲透和納濾的處理成本分別為 1.82 元/m3和 1.53 元/m3,納濾法成本較低。 而對活性炭吸附、臭氧處理、納濾等方法進行對比, 發(fā)現(xiàn)對紡織工廠廢水處理效果最有效的是納濾法。 因此,在紡織印染廢水處理方面,納濾法經(jīng)濟高效,更具有優(yōu)勢。
2.2.3 食品行業(yè)廢水
食品加工行業(yè)產(chǎn)生的廢水一般含有高濃度蛋白質(zhì)、糖類等有價值的有機物,因此對這類廢水的處理主要目的之一是回收利用其中的有機物。一些研究人員用微濾膜和納濾膜對黃姜廢水進行處理,可從廢水中提取出純度為 85%~90%的葡萄糖溶液,COD從 82 000 mg/L 降至 4 000 mg/L,進一步生化處理可達到排放標(biāo)準(zhǔn)。 相比于反滲透膜對幾乎全部物質(zhì)都有高截留率,納濾膜允許一價鹽通過,可在一定程度上將食品加工廢水中的可用有機物與鹽分離。 陳東升用納濾膜處理林可霉素廢水,結(jié)果表明選擇對500 mol/L 的氯化鈉溶液的脫出率為 70%~80%的納濾膜效果較好。
2.2.4 化工廢水
化工廢水的隨意排放不僅是對環(huán)境的一大污染,還是對資源的浪費。陜西金堆城鉬業(yè)鉬酸銨生產(chǎn)改造項目中利用納濾和反滲透聯(lián)合技術(shù)處理鉬酸銨廢水,使廢水中鉬離子回收率達 96%以上,廢水得到凈化并回用于生產(chǎn)。膜分離法本身綠色無污染,針對不同化工廢水的特定組成, 結(jié)合合適的預(yù)處理手段,在回收有用物質(zhì)的同時可實現(xiàn)廢水的凈化。
2.2.5 其他廢水
此外, 采用反滲透或納濾法處理電廠循環(huán)排污水、垃圾場滲濾液、礦山廢水等的研究均有報道。 反滲透膜和納濾膜本身綠色無污染, 對高價離子和大分子高截留率的特點使其在水處理的很多方面都能夠得到應(yīng)用。 隨著新型膜組件的開發(fā)以及與其他分離方式的聯(lián)合使用,膜分離法在水處理中低成本、高效率的優(yōu)勢將更加凸顯。
結(jié)束語
隨著膜分離技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴展。將膜分離法應(yīng)用于相關(guān)的開發(fā)近幾年才起步,還沒有完善的工藝出現(xiàn),相關(guān)的基礎(chǔ)研究也鮮有報道,亟需引起廣泛的關(guān)注以及展開大量的科研工作,以促進中國鹽湖資源從單一品種粗放開發(fā)到綜合利用的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻:
[1] 倪國強,解田,胡宏,等.反滲透技術(shù)在水處理中的應(yīng)用進展[J].化工技術(shù)與開發(fā),2012,41(10):23-27.
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[關(guān)鍵詞] 柑橘罐頭加工廢水 混凝沉淀 接觸氧化
柑橘罐頭加工廢水具有水量大、懸浮物多、含有大量難以降解的果膠等特點,是一種較難處理的食品加工廢水,許多設(shè)計單位對柑橘罐頭加工廢水的特性認(rèn)識不足,僅將其作為一般食品加工廢水處理,對廢水中的果膠等物質(zhì)的去除不夠重視,結(jié)果導(dǎo)致建成的污水處理設(shè)施無法正常運行。受福建省漳州市某罐頭食品有限公司委托,對該公司所屬柑橘罐頭加工廠生產(chǎn)廢水進行處理,設(shè)計采用“混凝沉淀―水解酸化―接觸氧化”工藝處理該廢水,強化對果膠等物質(zhì)的去除,工程現(xiàn)已建成并投入使用,取得了良好的處理效果,出水各項水質(zhì)指標(biāo)均達到排放標(biāo)準(zhǔn)。
1 設(shè)計背景
1.1 廢水來源
該柑橘罐頭加工廠的加工工藝為:原料熱燙去皮分瓣酸堿處理分選裝罐灌汁排氣封罐 滅菌入庫。廢水主要來自加工中的燙橘熱水、剝皮分瓣浸泡水、酸堿處理流槽水、分選檢驗流槽水以及低溫滅菌廢水。廢水中主要含有橘皮、果膠、經(jīng)絡(luò)、果囊、囊衣、有機酸以及糖類等污染物,不含重金屬和有毒化學(xué)物質(zhì),B/C較高,屬于可生化污水。
1.2 廢水水質(zhì)水量
該廠年加工柑橘罐頭1.5萬噸,設(shè)計水量取2500m3/d。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求,處理后出水需達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978―1996)一級排放標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計進、出水水質(zhì)見表1。
表1 廢水進、出水水質(zhì)
2 工藝流程
柑橘罐頭加工廢水是一種生化降解性較好的食品廢水,適合采用生化法處理,但其中含有大量細小的懸浮物,應(yīng)在廢水進入生化處理系統(tǒng)前采用有效的預(yù)處理去除,以防止設(shè)備堵塞并降低后續(xù)生化處理設(shè)施的負荷,又因該污水果膠含量很高,所以在工藝選擇上考慮強化去除,為此,采用“混凝沉淀―水解酸化―接觸氧化”為主體的處理工藝,工藝流程見圖1。
圖1 廢水處理工藝流程
3 主要處理構(gòu)筑物和設(shè)備
3.1 格柵井
柑橘罐頭加工廢水中含有大量的懸浮物,其中經(jīng)絡(luò)、囊衣等細小懸浮物格柵不易攔截,為此,在機械格柵后設(shè)置旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng),旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)采用不銹鋼網(wǎng),孔目20目。
格柵井為地下鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸6m×1.0m×1.8m,內(nèi)置1臺機械格柵,柵條間距為20mm,功率為0.55kW,其后設(shè)置1臺旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng),轉(zhuǎn)速10r/min,功率為0.55kW。
3.2 調(diào)節(jié)池
因柑橘罐頭加工的多道工序產(chǎn)生的廢水濃度和水量不一樣,且班次之間出水不同,因此設(shè)置調(diào)節(jié)池用于調(diào)節(jié)水量和調(diào)勻水質(zhì),減少水量和水質(zhì)的大幅度波動對后續(xù)生化系統(tǒng)的沖擊。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C進行攪拌,以避免懸浮物沉淀在池內(nèi)。
調(diào)節(jié)池為地下鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸14m×12m×4.5m,有效水深為4m,HRT = 6h,設(shè)提升泵兩臺,1用1備,流量120m3/h,揚程10m,配套電機功率為5.5kW;設(shè)置攪拌器1臺,葉輪直徑620mm,攪拌器轉(zhuǎn)速480r/min,功率為4.0kW。
3.3 混凝沉淀池
由于廢水中含有果膠,因此設(shè)置混凝沉淀池,主要用于去除廢水中果膠以及部分SS。果膠溶解于酸性水體,投加NaOH調(diào)節(jié)pH至7,有利于果膠的析出,其中投加聚合氯化鐵(PAFC)與果膠發(fā)生鹽析作用生成果膠鹽,經(jīng)絮凝沉淀使得果膠從溶液中分離,沉積下來的果膠污泥泵至1#污泥濃縮池?;炷恋沓貫榧炷磻?yīng)、排泥、布水、集水于一體的構(gòu)筑物。
混凝沉淀池為半埋地鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸φ14 m ,高4.8m ,HRT = 4h,內(nèi)設(shè)周邊驅(qū)動刮泥機1臺。
3.4 水解酸化池
水解酸化池溶解氧濃度很低,好氧菌在此生長受到抑制,池中設(shè)置3.5m的填料層,填料層上附著生長厭氧水解和酸化細菌,污水穿透填料層時其中的顆粒物質(zhì)和膠體被迅速截留和吸附在填料表面,進行代謝分解,在水解菌以及酶的作用下將不溶性有機物水解為溶解性有機物,在產(chǎn)酸菌的作用下,將大分子物質(zhì)、難于降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于降解的小分子物質(zhì),以便于在后續(xù)生化處理系統(tǒng)中降解。水解酸化池池底設(shè)穿孔布水器及水流反射器,并設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C,以保持池底污泥懸浮。
水解酸化池為半地下鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸20m×12m×5.5m,有效水深為5m,HRT = 12h,分為4格,內(nèi)掛組合填料840m3;設(shè)置攪拌器1臺,葉輪直徑620mm,攪拌器轉(zhuǎn)速480r/min,功率為5.0kW。
3.5 接觸氧化池
接觸氧化池內(nèi)設(shè)置組合彈性填料,微生物附著在填料上生長,使得填料表面和填料間的空隙生成膜狀生物性污泥,廢水與其接觸從而得到凈化,生物接觸氧化池池底設(shè)曝氣管道,在曝氣條件下,填料上固著的好氧微生物在新陳代謝作用下降解有機污染物。
接觸氧化池為半地下鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸25m×10m×5.8m,有效水深為5.3m,HRT=13h,分為10格,內(nèi)掛組合填料750m3,填料容積負荷1500gBOD5/(m3•d);氣水比取20m3/m3。設(shè)備間設(shè)羅茨風(fēng)機兩臺,風(fēng)量18.9m3/min,風(fēng)壓58.8kPa,功率30 kW,池底均勻布置φ260mm微孔曝氣頭500個。
3.6 二沉池
采用輻流式沉淀池,通過沉降去除生化出水中衰老的生物膜及部分懸浮物,通過污泥泵定期將沉降下來的污泥回流至水解酸化池,剩余污泥泵至2#污泥濃縮池。
二沉池為半埋地鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸φ14 m,高4.8m ,水力表面負荷為0.65m3/(m2•d),HRT = 4h,內(nèi)設(shè)周邊驅(qū)動刮泥機1臺,設(shè)污泥泵2臺,1用1備,流量100m3/h,揚程8m,配套電機功率為5.5 kW。
3.7 污泥濃縮池
1#污泥濃縮池儲存混凝沉淀池產(chǎn)生的果膠泥,濃縮后利用離心脫水機脫水回收果膠。1#污泥濃縮池為半埋地鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸φ10m,高4.5m,有效水深為4.0m,污泥固體負荷為60kg/(m2•d),HRT = 12h。
2#污泥濃縮池儲存接觸氧化池產(chǎn)生的剩余污泥,濃縮后利用板框壓濾機脫水。2#污泥濃縮池為半埋地鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸φ12 m ,高4.5m,有效水深為4.0m,污泥固體負荷為80kg/(m2•d),HRT = 10h。
4 調(diào)試情況及處理效果
4.1 工程調(diào)試
污泥培馴采用接種培菌法,種泥取自某污水處理廠,接種75噸脫水污泥(含水率80%)。其中25噸種泥投加在接觸氧化池,50噸種泥投加在水解酸化池,向接觸氧化池注入500噸經(jīng)過預(yù)處理的生產(chǎn)廢水,然后加清水貯滿水池開始培養(yǎng)。為了加快生物膜的形成,避免廢水營養(yǎng)單一,每天加入一次營養(yǎng)物(尿素6kg/d,磷肥3kg/d,面粉40kg/d,白糖2kg/d),首次接種污泥后靜置20h不曝氣,使固著態(tài)微生物接種到填料上,然后曝氣24 h,靜置1h后排掉接觸氧化池的上清液,再泵入100噸污水,重復(fù)操作6d后,觀察到填料表面已掛上生物膜。然后增加換水次數(shù)(2次/d)以達到增加換水量之目的,同時注意控制溶解氧在2~4mg/L之間。調(diào)試期間二沉池污泥完全回流至水解酸化池。經(jīng)過15d培養(yǎng),鏡檢觀察到填料出現(xiàn)變形蟲、漫游蟲。增加換水次數(shù)(3次/d),再經(jīng)過20d培養(yǎng),鏡檢觀察到輪蟲、鐘蟲等后生動物,手摸填料有粘性、滑膩感,這表明污泥的接種培養(yǎng)已經(jīng)完成。
污泥培養(yǎng)結(jié)束后,系統(tǒng)開始連續(xù)小水量運行,以5d為一個馴化周期,控制進水量為20m3/h,連續(xù)運行6天后增加進水量至40m3/d,依次增大進水量梯度60 m3/h 、80 m3/h,5個周期后,處理系統(tǒng)滿負荷運行。污泥馴化過程中,每次改變污水進水量的初期注意觀察污泥性狀,重點監(jiān)測COD、SV,保證接觸氧化池中污泥負荷合理性。經(jīng)過兩個月的培養(yǎng)馴化,生化系統(tǒng)進入正常運行階段。
4.2 運行效果分析
廢水經(jīng)過機械格柵、旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)后,其中經(jīng)絡(luò)、囊衣以及大部分SS被攔截,在混凝沉淀池中通過投加NaOH調(diào)節(jié)pH至7,在聚合氯化鐵作用下,廢水中大部分果膠鹽析,經(jīng)過絮凝沉淀被分離,廢水經(jīng)過混凝沉淀后仍然有少量果膠存在,果膠在好氧條件很難降解,這些大分子物質(zhì)附著性極好,能包裹在菌膠團外面,使菌膠團缺氧,導(dǎo)致污泥膨脹,對生化處理單元構(gòu)成不利影響。在水解酸化池的缺氧環(huán)境下,果膠等物質(zhì)在酶的作用下,可被水解成可溶性果膠和多縮戊糖,可溶性果膠在果膠甲基脂酶作用下被水解成果膠酸,果膠酸進一步被果膠酸酶水解切斷α-1,4-糖苷鍵,生成半乳糖醛酸,然后進入微生物細胞內(nèi)通過糖代謝途徑被分解、利用并釋放能量,廢水最終進入接觸氧化池,在曝氣條件下,廢水中的有機污染物被填料上吸附的好氧微生物作用進一步降解。在調(diào)試運行期間,觀察接觸氧化池以及二沉池表面未發(fā)現(xiàn)有成團浮渣出現(xiàn),觀察板框壓濾機所干化的污泥與一般污水處理廠干化污泥類似,這表明經(jīng)過混凝沉淀池和水解酸化池的作用后,只有少量果膠進入接觸氧化池中,果膠無法與菌膠團粘結(jié)形成大的污泥團,該處理工藝能有效避免果膠對生化系統(tǒng)的影響。
該系統(tǒng)運行穩(wěn)定,處理效果良好,現(xiàn)已通過市環(huán)境監(jiān)測站驗收監(jiān)測,運行效果能達到環(huán)保部門和企業(yè)的要求,根據(jù)3月份監(jiān)測各主要處理構(gòu)筑物的運行記錄(見圖2),可以看出該工藝處理效果略優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)運行穩(wěn)定,平均處理量為2500m3/d,總進水COD平均為1032mg/L,混凝沉淀池出水COD平均為649mg/L,去除率37%;水解酸化池出水COD平均為605mg/L,去除率7%;接觸氧化池出水COD平均為91mg/L,去除率85%。
圖2 連續(xù)運行處理效果分析
5 結(jié)論
5.1原水經(jīng)過機械格柵、旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)、混凝沉淀、水解酸化等處理設(shè)施,去除大部分固體污染物以及果酸,大大降低了后續(xù)生化處理系統(tǒng)的壓力,保證了系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
5.2 該工藝由機械格柵、旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)、混凝沉淀池、水解酸化池和接觸氧化池組合,整個流程連續(xù)流暢,操作簡便,工藝完善合理,經(jīng)過半年多的運行實踐表明,處理系統(tǒng)在長期高負荷運行條件下,能保持穩(wěn)定的處理效果,COD去除率大于94.5%,出水水質(zhì)優(yōu)于設(shè)計要求。
5.3 該工藝的運行費用為1.16元/噸,略低于同規(guī)模其他橘罐頭加工廢水處理工藝,又加之該工藝能將污水中的果膠回收利用,因此具有一定的經(jīng)濟效益。
參考文獻:
[1] 賈素云,王香梅,高建峰.果膠工藝廢水處理方法研究[J].山西化工,2002,
20(1):11-13.
關(guān)鍵環(huán)節(jié)一:根據(jù)制革廢水的上述水質(zhì),可以看出,其懸浮物濃度相當(dāng)高。主要是動物皮屑、毛、泥砂等。首先,其處理采用以生化為主,并輔以物化處理是正確的,因其生化性較好,B/C=0.4~0.5,宜采用生化處理作為制革廢水的主處理工藝。此處的物化處理是指在生化處理之前的預(yù)處理,這一點對制革工業(yè)廢水處理至關(guān)重要。在無極縣部分制革工業(yè)企業(yè)中,其皮革工業(yè)廢水治理初始階段,工藝設(shè)計中,忽略了預(yù)處理環(huán)節(jié),導(dǎo)致運行失敗。由于在生化處理單元前沒有設(shè)足夠停留時間的沉淀池或氣浮池,使原水中的高懸浮物隨同原水一并進入生化處理單元,從而嚴(yán)重地影響了生化處理效果。
當(dāng)廢水中含有較高的懸浮物時,懸浮物會隔離微生物與廢水中有機污染物的接觸,從而影響微生物對水中BOD的吸附和降解,進一步造成生化處理效率下降。因此,制革工業(yè)廢水(包括皮革、裘皮、羊絨加工等廢水)的處理,必須強化生化處理單元之前的物化預(yù)處理,這是很重要的一個處理環(huán)節(jié)。關(guān)鍵環(huán)節(jié)二:如前所述,皮革工業(yè)廢水含鹽量較高,特別是Ca2+濃度,這是皮革廢水另一個特點。
皮革廢水的生化處理單元是采用活性污泥法還是采用生物膜法,這也是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié),在這里存在一個誤區(qū)。活性污泥法常應(yīng)用于市政污水處理,而生物膜法則常應(yīng)用于工業(yè)廢水處理,特別是生物接觸氧化法。生物接觸氧化處理工藝具有如下優(yōu)點:(1)使水力停留時間HRT與污泥停留時間SRT完全分離,雖其水力停留時間HRT相對較短,生活污水HRT約2h~4h,但污泥停留時間SRT卻很長,可以達到30d,甚至更長至60d。(2)BOD(或COD)容積負荷率比活性污泥法高得多,因此生物接觸氧化法單位容積的生物量比活性污泥法大得多。一般活性污泥法VSS為3.0kg/m3~3.5kg/m3,而生物接觸氧化法VSS為7kg/m3~12kg/m3,因此,其負荷率為活性污泥法的2~3倍,相應(yīng)其容積占地面積生物接觸氧化法要比活性污泥法小得多。(3)生物接觸氧化法既適合低濃度有機廢水處理也適合高濃度有機廢水處理,而活性污泥法,對低濃度有機廢水處理效果甚微。實踐證明,當(dāng)廢水COD及BOD濃度較低時,COD<100mg/L,BOD<50mg/L時,微生物會因食料不足,而形不成菌膠團,只能成單體狀態(tài)存在于水中?;谏鲜鰞?yōu)點,生物接觸氧化法在工業(yè)廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用,如印染廢水、焦化廢水、食品廢水、淀粉廢水、啤酒廢水等。根據(jù)上述生物接觸氧化法的優(yōu)點,制革工業(yè)廢水采用生物接觸氧化法是順理成章的事,但運行實踐證明這是一個誤區(qū)。
由于皮革廢水中含鹽量較高,其中Ca2+含量也很高,如采用填料式生物接觸氧化法,會使填料上逐漸結(jié)成礦化物垢,而且逐漸增厚,此種礦物垢對生物膜起到抑制作用。而這種礦物垢人工無法清除,從而使廢水處理效果愈來愈差,甚至填料上的生物膜完全脫落。近期的兩例革園區(qū)污水處理,由于上述原因而導(dǎo)致運行失敗。綜上所述,皮革廢水的生化處理,應(yīng)采用活性污泥法,切忌采用填料式生物膜法。
二、結(jié)論
1.制革工業(yè)廢水應(yīng)強化預(yù)處理,用混凝沉淀或混凝氣浮法將懸浮物予以去除,以免影響生化處理效率。
關(guān)鍵詞:計量泵;流量標(biāo)定;液位管
1現(xiàn)狀簡要分析
計量泵是作為流體精密計量與投加的設(shè)備,被廣泛地應(yīng)用于包括制藥、食品飲料和石油化工行業(yè)在累的各種領(lǐng)域[1]。在工藝過程中負擔(dān)著強腐蝕性、毒害性和高粘度的計量添加任務(wù)。在廢水處理系統(tǒng)中,計量泵基本是隔膜泵,承擔(dān)著完成輸送任何常規(guī)和特殊介質(zhì)的要求,能耐酸、耐堿、耐腐蝕[2]。
2常見的廢水系統(tǒng)中計量泵安裝系統(tǒng)投加形式
一般有兩種,一種向開放區(qū)域投加,廢水系統(tǒng)中經(jīng)常投加到(破乳、pH中和、酸化、氧化還原等)反應(yīng)槽、混凝槽等物化槽體系統(tǒng)中,該類系統(tǒng)的特點:受入槽為開放式槽體,受入系統(tǒng)無壓,藥劑投入點在受入槽液面以上,藥劑投入后跟廢水中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),處理廢水,所以要求藥劑量要大致精準(zhǔn)。另一種向密閉系統(tǒng)投加,向廢水管道類投加,受入系統(tǒng)有壓。藥劑注入點在液面下。該類系統(tǒng)特點:①受入系統(tǒng)為有壓系統(tǒng),計量泵需要有足夠大的壓力才能注入;②受入點不方便模擬實際工況條件。不能按照實際運行工況計量,對計量泵的出液流量有影響。
3目前常用的計量泵流量標(biāo)定裝置
目前常用的計量泵標(biāo)定型式主要有兩種:一種主要針對開放投藥系統(tǒng),投藥點計量式,投藥點為開放式,用燒杯或其他計量容器,在正常的使用工況下,計時投加藥劑。根據(jù)燒杯中注入的藥劑量和時間計算計量泵的投加流量,測5次,取平均值,確定計量泵的投加量。一種針對密閉投藥系統(tǒng),包括兩種情況:①向廢水有壓管道類投加;②藥劑注入點在液面下。這種情況,一般采用吸入點計量式。即將泵的吸入口拆除,用泵從燒杯內(nèi)將同種介質(zhì)抽吸,計時。根據(jù)燒杯中被抽吸的藥劑量和時間計算計量泵的抽吸流量,測5次,取平均值,確定計量泵的投加量。以上兩種是最常見的計量泵流量標(biāo)定方式,各有優(yōu)缺點和適用范圍[3]。投藥點計量式需要人工攀爬到注入點測量,對測定場所的條件要求較高,有時不能滿足。吸入點計量式需要拆除藥劑管道,測量不便,對于腐蝕性藥劑,拆開進行計量,危險性較大。
4愛環(huán)吳世(蘇州)環(huán)保股份有限公司采用的新型計量泵標(biāo)定裝置
愛環(huán)吳世(蘇州)環(huán)保股份有限公司采用的新型計量泵標(biāo)定方式(見圖1),具體步驟:①在泵的吸入口安裝液位管,液位管標(biāo)明刻度,注明容積:對應(yīng)的藥液槽體容積與液位管本身的容積(直徑D);②藥液槽內(nèi)注滿介質(zhì),液位管內(nèi)充滿介質(zhì);③關(guān)閉閥門7,讀取液位管中的液面高度H1;④計時T,啟動計量泵,合適的時間停泵,讀取液位管中的液面高度H2;⑤根據(jù)燒杯中被抽吸的藥劑量和時間計算計量泵的抽吸流量,Q1=0.785D2×(H1-H2)/T;⑥測5次,取平均值,確定計量泵的投加量,Q=1/5(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)。該種方式的優(yōu)點:無論是開放投藥系統(tǒng)、還是密閉投藥系統(tǒng)均適用;測試簡單方便。同時,還兼具其他優(yōu)點:①兼具液位顯示功能;②安裝液位計,檢測液位,控制計量泵;尤其適用于帶攪拌機的藥液槽,可避免因攪拌造成的液位計損壞或液位不穩(wěn)的情況;③對于需要配藥的藥液槽,可避免溶藥過程中帶來的附著損壞。
5結(jié)束語
愛環(huán)吳世(蘇州)環(huán)保股份有限公司的新型計量泵標(biāo)定方式,是在大量工程經(jīng)驗中摸索而來,適用于各種工況情況,操作簡單、安全可靠,具有極高的社會價值。從經(jīng)濟角度考慮,保護液位計等附屬設(shè)備,減少損壞,節(jié)約運行成本。
參考文獻:
[1]普羅名特VAMD系列計量泵說明書[Z].
[2]IWAKILK系列計量泵說明書[Z].