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乳品廢水處理HUSB-改良型SBR工藝

  乳品廢水中的主要污染物有蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖等物質(zhì),有機污染物含量較高,屬中高濃度有機廢水,BOD/COD≈0.5,可生化性好,宜采用生化法處理,可采用全好氧處理、厭氧-好氧處理、水解-好氧工藝處理乳品廢水。由于乳品廢水中的蛋白質(zhì)、油脂等生物降解速率較為緩慢,若只采用全好氧工藝,為保證出水達到排放標準,需要延長(cháng)曝氣時(shí)間,增大池容,導致投資和運行費用高,因此,在廢水COD較高時(shí),可采用厭氧(或水解)-好氧工藝,通過(guò)厭氧反應提高蛋白質(zhì)等大分子不溶性有機物的降解,增加溶解性、易降解的小分子有機物,同時(shí)去除部分COD,降低好氧工藝有機負荷。

  選擇乳品廢水處理工藝時(shí),還應考慮脫氮功能,乳品廢水中的氨氮雖然不高,但是廢水中的蛋白質(zhì)分解時(shí)會(huì )發(fā)生氨化反應,有機氮轉化為氨氮,導致廢水中氨氮升高,如果工藝選擇時(shí)未考慮氨氮的去除,必然導致出水氨氮超標,這也是不少已建污水站處理出水氨氮經(jīng)常超標的原因。為實(shí)現脫氮要求,可選用A/O工藝、SBR、CASS或氧化溝工藝處理乳品廢水。

  乳品廢水的另一個(gè)特點(diǎn)是間歇性排水,水質(zhì)、水量波動(dòng)大,用酸、堿液清洗罐體時(shí),排放廢水的pH變化較大,對生化工藝的穩定運行產(chǎn)生不利的影響,在生化處理前應設調節池或事故池,同時(shí)采用耐沖擊負荷的處理工藝,以保證系統穩定運行。

  本工程采用升流式水解酸化反應器(HUSB)-改良型SBR工藝,取得了較好的處理效果,出水水質(zhì)達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級排放標準,出水最終排入梅江。

  1、水質(zhì)與水量

  贛州某乳業(yè)公司主要生產(chǎn)滅菌乳、巴氏奶、酸奶、乳酸菌飲料等產(chǎn)品,產(chǎn)生的廢水包括生產(chǎn)廢水和少量生活污水,生產(chǎn)廢水來(lái)自清洗收奶罐、發(fā)酵罐、玻璃瓶、奶車(chē)及清洗管道等環(huán)節產(chǎn)生的廢水,設計水量為1000m3/d,設計進(jìn)、出水水質(zhì)指標見(jiàn)表1。

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  2、工藝選擇及工藝流程

  HUSB反應器的工作原理見(jiàn)圖1。

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  本工程采用一管一孔式配水方式,原污水經(jīng)水泵提升,經(jīng)過(guò)配水管均勻地分配到反應器底部的布水裝置,污水穿過(guò)污泥層,污水中的懸浮物和膠體物質(zhì)被污泥層截留和吸附后上升到反應器頂部,經(jīng)過(guò)溢流堰出水。厭氧反應過(guò)程控制在水解酸化階段,水解、產(chǎn)酸菌可將廢水中的乳糖降解為乳酸,脂肪分解為脂肪酸和丙酮酸,蛋白質(zhì)分解為氨基酸,在厭氧菌作用下經(jīng)過(guò)氨化反應進(jìn)一步釋放出氨氮,提高了污水的可生化性,并能去除部分COD,降低好氧處理有機負荷,減少了運行能耗。水解酸化過(guò)程可以在常溫下進(jìn)行,相對于完全厭氧反應,水解酸化反應對溫度、pH等控制條件的要求低,運行操作更加簡(jiǎn)便,HUSB不需設機械攪拌器,運行能耗低,同時(shí)提高了抗沖擊負荷能力,能夠應對水質(zhì)水量的變化,保證出水穩定,為好氧運行創(chuàng )造條件。

  活性污泥法處理工藝容易出現絲狀菌過(guò)度繁殖,產(chǎn)生污泥膨脹現象,造成污泥流失、系統運行不穩定、有機物去除率下降、出水懸浮物和COD超標等問(wèn)題,工程應用及研究表明,即便采用SBR間歇式曝氣工藝,也會(huì )在低污泥負荷長(cháng)期運行時(shí),或有機負荷升高、溶解氧(DO)降低時(shí),產(chǎn)生絲狀菌污泥膨脹現象。針對本工程廢水量小的特點(diǎn),在SBR池進(jìn)水端設置暫存池儲存水解池出水,提高SBR池的進(jìn)水速度,縮短進(jìn)水時(shí)間,進(jìn)一步提高有機底物濃度梯度,促進(jìn)菌膠團細菌繁殖,抑制絲狀菌生長(cháng),提高了污泥活性,避免絲狀菌污泥膨脹現象的出現。SBR工藝同時(shí)具有一定耐沖擊負荷能力、操作靈活、適應性強的特點(diǎn)。

  本工程采用格柵-隔油沉淀池-調節池-HUSB改良型SBR池工藝處理乳品廢水,廢水及污泥處理工藝流程見(jiàn)圖2。

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  3、主要構筑物及設計參數

  (1)格柵渠。尺寸2.0m×2.3m×1.7m,1座。內設間隙10mm的細格柵,攔截廢水中的漂浮物及大顆粒懸浮物,人工定時(shí)清渣。清洗容器時(shí)會(huì )用酸洗和堿洗,排放廢水pH變化較大,對污水處理的穩定運行產(chǎn)生不利影響。在格柵渠內設pH計和控制裝置,根據pH的變化,手動(dòng)或自動(dòng)控制將pH偏差大的廢水排入事故池,待中和后再均勻少量調入調節池。

  (2)隔油沉淀池。尺寸8.0m×2.0m×3.7m,1座,HRT為0.6h。乳品廢水含有油脂,隔油沉淀池具有去除浮油和懸浮物的能力,降低生化系統處理負荷。池內設有集油裝置和泥渣泵,分離出來(lái)的浮油和泥渣通過(guò)泥渣泵輸送到污泥處理系統,泥渣泵型號為50ZW20PH,流量為10m3/h,揚程為20m,功率為4kW。

  (3)調節池。尺寸15.0m×10.0m×5.2m,1座,HRT為12h。乳品廢水為間歇性排放,水質(zhì)、水量不均勻,設置調節池以應對水質(zhì)水量的波動(dòng),同時(shí)接納事故池中和后廢水。調節池內設有2臺雙曲面攪拌機,型號為GSJ要2000,功率為3kW,潛污泵2臺,1用1備。

  (4)事故池。尺寸10.0m×7.0m×5.2m,1座。

  (5)HUSB反應器。尺寸14.4m×4.2m×8.0m,1座,HRT為6~10h。HUSB反應器分兩格,并聯(lián)運行,單格尺寸7.2m×4.2m×8.0m,為提高反應器布水均勻性和泥水混合程度,設有循環(huán)泵回流部分出水,循環(huán)泵流量為30m3/h。

  (6)改良型SBR池。尺寸14.4m×7.1m×6.0m,1座。SBR池設3格反應池,交替運行,每格有效容積為550m3,進(jìn)水端暫存池有效容積為180m3,SBR池運行周期為12.0h,進(jìn)水1.0h,反應8.0~9.0h,沉淀1.0h,潷水1.0~1.5h,排水比為1:3,潷水深度為1.8m,可根據水質(zhì)變化情況靈活控制操作周期內的反應過(guò)程。反應池內設有潛水攪拌機,曝氣系統采用管式曝氣器,羅茨風(fēng)機風(fēng)量為8.7m3/min,風(fēng)壓為53.9kPa,功率為15kW,排水采用無(wú)動(dòng)力浮動(dòng)式潷水器,潷水水量為180m3/h,SBR池內設有液位計和電動(dòng)控制裝置,運行過(guò)程采用PLC控制,通過(guò)反應過(guò)程的時(shí)序控制,實(shí)現脫氮、去除COD功能。

  (7)污泥濃縮池。尺寸5.0m×5.0m×5.5m,1座,HRT為24h。污泥采用重力濃縮,上清液回流到調節池,濃縮污泥通過(guò)疊螺污泥脫水機進(jìn)行脫水。

  4、工程調試及運行

  4.1 運行效果分析

  該工程于2018年2月竣工并進(jìn)行調試,采用城市污水處理廠(chǎng)脫水污泥接種于SBR池,經(jīng)過(guò)2個(gè)月調試運行,各處理單元處理效果穩定,結果見(jiàn)表2。

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  由表2可知,HUSB反應器對COD、SS的平均去除率分別為41.0%、35.1%,對COD和SS有良好的去除效果,可明顯降低SBR池的有機負荷,蛋白質(zhì)經(jīng)水解反應分解為氨基酸,釋放出氨氮,水解池的出水氨氮升高,SBR池對COD、SS、NH3-N的平均去除率分別為89.1%、71.3%、78.1%。系統運行穩定后,當地環(huán)保部門(mén)對出水連續檢測,每天采樣3次,結果表明,處理出水平均COD、BOD、SS、NH3-N分別為77、14.0、42、10.2mg/L,達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級排放標準。

  4.2 運行過(guò)程

  (1)HUSB反應器運行時(shí)應保持一定的上升流速,實(shí)現泥水充分混合,以提高水解效果,流速范圍為0.7~1.2m/h,運行初期生產(chǎn)廢水量不足,通過(guò)開(kāi)啟循環(huán)泵回流部分出水,維持HUSB反應器內的上升流速,保證了厭氧污泥和污水的均勻混合。SBR池排放剩余污泥可根據需要送至HUSB進(jìn)行消化處理,減少污泥排放量。

  (2)工程運行初期,原水水量不足時(shí),充分利用SBR工藝的靈活性,適時(shí)調整運行方式,采取白天運行、夜間閑置、間歇曝氣的措施,最大限度地降低因SBR池在過(guò)低的污泥負荷下運行,產(chǎn)生絲狀菌過(guò)度生長(cháng)的可能,同時(shí)降低了運行能耗??s短SBR池進(jìn)水時(shí)間后,進(jìn)一步增加進(jìn)水有機底物濃度梯度,促進(jìn)菌膠團細菌的繁殖,也≈制了絲狀菌的生長(cháng)。

  (3)乳品廢水水質(zhì)、水量波動(dòng)大,當進(jìn)水有機物濃度偏高時(shí),容易造成SBR池的有機負荷增加,DO不足,此時(shí)延長(cháng)曝氣時(shí)間,增加曝氣量,通過(guò)強化曝氣保證DO充足,促進(jìn)菌膠團細菌的繁殖,抑制絲狀菌生長(cháng),達到良好的處理效果,項目運行期間,未發(fā)生因絲狀菌過(guò)度繁殖而引起的污泥膨脹現象。

  4.3 運行費用

  直接運行費用包括電費、藥劑費。本工程裝機容量為107kW,工作容量為80.5kW,平均日耗電為721.6kW•h,按電價(jià)以0.7元/(kW•h)計,電費為0.51元/m3,PAM消耗量為0.40kg/d,價(jià)格為20000元/t,藥劑費用為0.01元/m3。直接運行費用合計0.52元/m3。

  5、結論

  (1)采用HUSB-改良型SBR工藝處理乳品廢水,運行結果表明,處理出水平均COD、SS、NH3-N分別為56、35、9.3mg/L,達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級排放標準。

  (2)改進(jìn)SBR運行方式,縮短進(jìn)水時(shí)間,提高進(jìn)水有機底物濃度梯度,抑制絲狀菌過(guò)度繁殖,在高有機負荷時(shí)采取強化曝氣,保證DO充足,避免絲狀菌污泥膨脹現象的出現。

  (3)控制系統采用PLC集中控制和現場(chǎng)手動(dòng)相結合的控制方式,操作簡(jiǎn)便、運行穩定可靠。

  (4)HUSB-改良型SBR工藝處理乳品廢水,具有處理效率高、運行穩定、運行費用低、耐沖擊負荷能力強、操作靈活的特點(diǎn),具有推廣應用的價(jià)值。( >

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