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【食品污水处理设备】淀粉厂污水处理方案

时间:2018-04-12     作者:跑蓝环保【原创】

山东跑蓝环保科技有限公司是一家集环保产品研发、设计、制造、销售及安装服务于一体的综合性高新技术环保企业。专业从事生活污水处理、工业废水治理、中水回用系统设计、固体废弃物处理、环境服务等业务。

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一、 淀粉厂水量及水质


水量(m3/d)COD(mg/l)BOD5 (mg/l)TN(mg/l) SS(mg/l) 
淀粉废水15001200050003002000
果糖废水10003000600030800
蒸发冷凝液1000
2000100050250
排放标准

≤100≤20≤15≤20

注:  

1、COD 即 化学需氧量 。化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。废水、废水处理厂出水和受污染的水中,能被强氧化剂氧化的物质(一般为有机物)的氧当量。在河流污染和工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中,它是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数,常以符号COD表示。 

2、BOD即生化需氧量又称生化耗氧量,英文(biochemical oxygen demand)的缩写,是表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标,它说明水中有机物出于微生物的生化作用进行氧化分解,使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。其值越高,说明水中有机污染物质越多,污染也就越严重。加以悬浮或溶解状态存在于生活污水和制糖、食品、造纸、纤维等工业废水中的碳氢化合物、蛋白质、油脂、木质素等均为有机污染物, 由于在分解过程中消耗氧气,故亦称需氧污染物质。若这类污染物质排入水体过多,将造成水中溶解氧缺乏,同时,有机物又通过水中厌氧菌的分解引起腐败现象,产生甲烷、硫化氢、硫醇和氨等恶臭气体,使水体变质发臭。 

污水中各种有机物得到完会氧化分解的时间,总共约需一百天,为了缩短检测时间,一般生化需氧量以被检验的水样在20℃下,五天内的耗氧量为代表,称其为五日生化需氧量,简称BOD5,对生活污水来说,它约等于完全氧化分解耗氧量的70%。 

3、总氮的称为TN,水中的总氮含量是衡量水质的重要指标之一。总氮的定义是水中各种形态无机和有机氮的总量。包括NO3-、NO2-和NH4+等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮,以每升水含氮毫克数计算。常被用来表示水体受营养物质污染的程度。 

4、SS是英语(Suspended Substance)的缩写,即水质中的悬浮物。 

二、 污水来源及主要特性分析  

淀粉生产线排放的废水,包括淀粉废水,果糖废水,冷凝蒸发液,其水质特点如下:  

1.污水中的CODcr、BOD5含量高,可生化性好,需要有机物去除率高,处理效果好的厌氧反应构筑物;

2. 污水中的悬浮物含量高,主要是大分子蛋白等物质,经过厌氧处理系统后,大部分蛋白会转化为氨氮,因此以后需要上好氧时,需要脱氮效果好的好氧处理构筑物;  

3.废水中除碳源、氮源外其他营养物质少,不利于生化反应的进行,在进入生化系统前要提前预处理,以保证生化系统高的去除效果。 

三、污水处理工艺方案确定 

(一)预处理工艺 

 1.高浓度废水由集水井收集后,由提升泵提升至初沉池,初沉池处理的对象是悬浮物质,可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。 

 2.采用调节池,进行废水水量的调节和水质的均一。废水水量和水质在不同时间内有较大的差异和变化,为使管道和后序构筑物正常工作,不受废水的高峰流量和浓度的影响,应加大调节池,把排出的高浓度和低浓度的水混合均匀,保证废水进入后序构筑物的水质和水量相对稳定,便于生物处理的稳定。 

(二)、厌氧处理工艺 

1、 厌氧水解基本原理 

 由于污水中的有机物分为可生物降解与不可生物降解两类。在可生物降解有机物中,又有易生物降解、慢速生物降解和难生物降解之分。一般好氧生物处理对色度和难降解有机物的去除率不高,这是因为这些物质在好氧条件下分子结构很难破坏,生物降解半衰期很长;投加化学药剂和好氧生物曝气法相结合能增强其对色度和难降解有机物的去除能力,但运行费用依然较高。该工艺过程在好氧处理前,先进行厌氧强化预处理,厌氧处理的主要目的是通过水解和非水解作用实现难生物降解有机物的转化,通过分子结构改变(开环、断键、裂解、基团取代、还原等),使结构复杂难生物降解的有机物分子转化成可慢速或快速生物降解的有机物,从而明显改善污水的可生物处理性和脱色效果,使最终电子受体包括难生物降解有机物(分子结构中的基团或化学键);慢速和快速生物降解有机物的厌氧过程有助于形成难降解有机物转化与水解所需的厌氧还原性环境,可提供剩余还原力和电子,使以芳香族化合物为代表的难降解有机物的可生物处理性得到明显改善,这也是厌氧水解(酸化)能够改善污水可生物处理性的本质原因之一。在实际应用上的另一个重要问题是尽量提高反应器中活性生物浓度、加长污泥泥龄和改善微生物的滞留能力,厌氧活性污泥与生物膜两种生物处理法的结合,可较好地完成这一作用。在污水生物处理系统中,一种有机物能否得到降解以及降解率高低取决于系统内是否存在相应的能够降解该有机物的微生物及其数量。而系统中相应微生物的存在与否及数量取决于系统的固体停留时间(泥θc)及微生物的比生长速率μi。如果处理系统的θc/μi<1,则该有机物在处理系统中得不到降解。θc/μi越大,该有机物的降解率越高。在污水处理系统的进水中存在多种有机物,其对应的降解微生物的比生长速率和降解速率也不同。长泥龄的延时曝气系统正是利用上述原理,使活性污泥微生物生态系统具有生物种类多、稳定性好的特点,强化慢速和难生物降解有机物的去除,从而提高COD和色度去除率。 

2.厌氧反应器 

厌氧反应器既有传统的反应器又有现代高效反应器,这些工艺又可分为厌氧悬浮生长和厌氧接触生长工艺,其中第一代反应器有:普通厌氧消化池、厌氧接触工艺等。在第二代的厌氧反应器中,典型代表有:厌氧滤池(AF)、上流式厌氧污泥床(UASB)、下行式固定膜反应器(DSFF)、厌氧附着膜膨胀反应器(AAFEB)、厌氧流化床(AFB)。第三代厌氧反应器是内循环厌氧反应器(IC),膨胀颗粒污泥床(EGSB)为第二代到第三代发展过程中的过渡产品,技术不成熟。 第三代厌氧反应器的特点是分离了固体(污泥)停留时间与水力停留时间,固体停留时间可以达到上百天,从而使反应器处理高浓度有机废水所需要的时间由过去的以天计缩短到以小时计。SRIC厌氧反应器是由XXXX环保工程有限公司联合山东大学、同济大学、山东省轻工业设计院等知名院校和科研机构,汲取、优化并改进了国内、国际最先进的厌氧处理技术,形成的更加适合国情的独特的尖端技术,是UASB厌氧反应器、膨胀颗粒污泥床(EGSB)以及传统的内循环厌氧反应器(IC)的改进产品,属第三代厌氧反应器。SRIC厌氧反应器在处理高浓度有机废水、高悬浮物及高生物毒性废水与间歇性生产废水领域有独特的优势,对CODcr的去除率在95%左右,产生的沼气与颗粒污泥可作为资源进行回收,为企业带来可观的经济效益和社会效益。 

1)SRIC厌氧反应器的结构: SRIC厌氧反应器的构造特点是具有很大的高径比,一般可达2-5,反应器的高度高达15-30m。从外观上看,SRIC厌氧反应器由第一厌氧反应室和第二厌氧反应室叠加而成,每个厌氧反应室的顶部各设一个气-固-液三相分离器。如同两个UASB反应器的上下重叠串联。 SRIC厌氧反应器的进水由反应器底部的配水系统分配进入膨胀床室,与厌氧颗粒污泥均匀混合;大部分有机物在这里被转化成沼气,所产生的沼气被第一级三相分离器收集。沼气将沿着上升管上升,沼气上升的同时把颗粒污泥膨胀床反应室的混合液提升至反应器顶部的气液分离器。被分离出的沼气从气液分离器的顶部的导管排走,分离出的泥水混合液将沿着下降管返回到膨胀床室的底部,并与底部的颗粒污泥和进水充分混合,实现了混合液的内部循环,内循环的结果使膨胀床室不仅有很高的生物量,很长的污泥龄,并具有很大的升流速度,使该室内的颗粒污泥完全达到流化状态,有很高的传质速率,使生化反应速率提高,从而大大提高去除有机物能力。 SRIC厌氧反应器是由四个不同的功能部分组合而成:即混合区、膨胀区、精处理区和循环部分。  

混合区:在反应器的底部进入的污水与颗粒污泥和内部气体循环所带回的出水有效的混合,对进水形成有效的稀释和混合作用; 

膨胀床部分:这一区域是由包含高浓度的颗粒污泥膨胀床所构成。床体的膨胀或流化是由于进水循环和产生的沼气的上升流速所造成。废水和颗粒污泥之间有效的接触使得污泥具有高的活性,可以获得高的有机负荷和转化效率;  

精处理区:在这一区域内,由于低的污泥负荷率,水力停留时间长及推流的流态特性,产生了有效的精处理,使得生物可降解COD几乎全部的去除。与UASB反应器相比,负荷率提高3~5倍; 

循环系统:分外循环和内循环,内部的循环是利用气提原理,因为在上层与下层的气室间存在着压力差。内循环的比例是由产气量所决定的,因此是自调节的。外循环是通过外循环泵控制循环水量在反应器的底部进入系统内,从而在膨胀床部分产生附加扰动,这使得系统的启动过程加快。 SRIC厌氧反应器监控系统也是厌氧反应器的重要环节,它通过对SRIC的进水量、循环量、进水温度及pH的监控,可保证系统高效稳定运行,避免反应器因水质的波动受到冲击,造成反应器长时间不能恢复正常运行,使整个运行管理简单、操作方便。 布水系统是厌氧反应器的关键配置,它对于形成污泥与进水间充分的接触、最大限度地利用反应器的污泥是十分重要的。布水系统兼有配水和水力搅动作用,为了保证这两个作用的实现,需要满足如下原则: 1.进水装置的设计使分配到各点的流量相同; 2.进水管不易堵塞; 3.尽可能满足污泥床水力搅拌的需要,保证进水有机物与污泥迅速混合,防止局部产生酸化现象。 

(2)SRIC厌氧反应器的特点  

抗冲击负荷强: 由于SRIC中存在着内循环系统,内循环系统的能力主要由反应器内产生的沼气提供,当COD负荷增加时,沼气的产生量随之增加,由此内循环的气提增大。处理高浓度废水时,内循环的流量可达进水流量的20~30倍。废水中高浓度和有害物质得到充分稀释,大大降低有害程度,从而提高了反应器的耐冲击负荷能力;当COD负荷较低时,沼气产量也低,从而形成较低的内循环流量。因此,内循环实际为反应器起到了自动平衡COD冲击负荷的作用。避免了固形物沉积 有一些废水中含有大量的悬浮物质,会在UASB等流速较慢的反应器内容易发生累积,将厌氧污泥逐渐置换,最终使厌氧反应器的运行效果恶化乃至失效。而在SRIC厌氧反应器中,高的液体和气体上升流速,将悬浮物带出反应器。  

容积负荷高,基建投资省,占地面积小 SRIC的容积负荷10~24kgCOD/(m3·d),而UASB和EGSB的容积负荷分别为5~8kgCOD/(m3·d)和8-20 kgCOD/(m3·d),则SRIC厌氧反应器的体积为普通UASB反应器的1/4~1/3左右。而且有很大的高径比,所以,占地面积特别省,非常适用于占地面积紧张的厂家采用,并且可降低反应器的基建投资。 

依靠沼气提升实现自身的内循环,减少能耗 厌氧流化床载体的膨胀和流化,是通过出水循环出水泵加压实现。这样必须消耗一部分动力。而SRIC厌氧反应器正常运行时是以自身产生的沼气作为提升的动力,实现混合液内循环,不必完全依靠水泵实现强制循环,从而减少了能耗 减少药剂投量,降低运行费用 SRIC厌氧反应器具有强大的内部循环系统,对pH起到缓冲作用,使反应器内的pH保持稳定,因此相对于其他厌氧反应器而言,可减少进水的投碱量,从而节约药剂用量,而减少运行费用。可以在一定程度上减少结垢问题 对于一些含盐量较高的废水,由于废水中含有超量的钙盐、同时还具有氨氮和磷酸盐,所以在厌氧出水管路上容易形成钙盐沉积和磷酸铵镁(鸟粪石)沉淀。严重的会堵塞管路。由于SRIC反应器采用的是内循环+外循环,减少了沼气中的CO2从水中逸出的机率,从而可以降低了结垢的机率。 

运行状况更好,运行更稳定 我公司SRIC厌氧反应器的布水系统经过严格的设计计算,改传统的布水方式为切线式布水方式,结合系统中产生的沼气形成的内循环系统,使整个厌氧系统内部形成一个较大的循环系统,布水均匀、无死角、不堵塞,使废水与颗粒污泥充分的接触混合,处理效率更高,运行效果更好。 

 菌种更成熟稳定 厌氧工艺的稳定性和高效性很大程度上取决于生成具有优良沉降性能和高甲烷活性的污泥,尤其是颗粒状污泥,我公司SRIC厌氧反应器内产生的颗粒污泥生长速度快,污泥粒度分布均匀,活性更高,而且颗粒污泥的适应温度在30—37℃,适应范围更广,抗冲击能力更强。 SRIC厌氧反应器采用两层三相分离器,泥、水、气能更好的分离,将颗粒污泥截留在反应器内,防止厌氧处理系统跑泥现象的产生,保证较长的固体停留时间,使反应器在较高的生物浓度状态下高效运行。 而国内的传统的厌氧反应器内的菌种污泥多以松散的絮凝状体存在,适应性较差,污泥容易解体,容易出现污泥上浮流失,使传统厌氧反应器不能在较高的负荷下稳定运行。 

 SRIC厌氧反应器内厌氧颗粒污泥生长速度快 SRIC厌氧反应器在处理高浓度废水的同时,其污泥生长速度快,能产生大量多余的厌氧颗粒污泥,为企业创造经济效益。 

 菌种驯化时间短,反应器调试时间短;SRIC初次启动调试时间约为15天,二次启动时间约为10天,适宜周期性生产的企。 

(三)好氧处理工艺的选择 

 经过厌氧处理后的废水其可生化性较好。厌氧出水后流入好氧系统进行进一步降解。好氧生物反应是依靠好氧微生物来氧化分解水中污染物,微生物新陈代谢所需要的氧气由鼓风机供给,好氧微生物降解废水中有机物的机理是在好氧条件下,微生物为了自身生命及生长繁殖,吸附污水中的有机物作为营养物进行合成和分解代谢的过程。目标水质除了去除有机物之外,还需要严格控制出水氨氮和总氮的含量,因而工艺选择时应采用具有较强的抗冲击负荷能力和脱氮功能的相关工艺。另外,本工程属于中小型污水处理系统,宜采用运行管理方便的工艺,如氧化沟、SBR及其改良工艺法、A/O等。 


1、 生物脱氮机理 

生物脱氮过程包括硝化反应和反硝化反应。硝化反应是指在有氧条件下,微生物(硝化菌)将NH3(NH4+)氧化成NO2-或NO3-的过程。其反应过程可表示为: NH4+ +1.5O2        NO2-+H2O+2H+ NO2-+0.5O2         NO3- 总反应为:NH4++2O2       NO3-+2H+ +H2O 反硝化反应是指在缺氧和有有机物存在的条件下,微生物(反硝化菌)将硝化过程产生的NO2-和NO3-还原成气态氮(N2、N2O)的过程。 根据硝化和反硝化作用的原理不难看出,生物脱氮需要好氧和缺氧环境的并存。如果系统仅具备好氧条件,则在菌种培养适当的条件下,可以达到氨氮取出的目的,但是氨氮在硝化作用下往往会转化成硝酸盐和亚硝酸盐共存的状态,一旦控制反应条件不利发生亚硝酸盐积累就势必会抑制硝化菌的活性和反应,此时会发生出水水质恶化的现象,而反硝化工序则有效地将硝酸盐或亚硝酸盐转化为气态氮,避免了亚硝酸盐富集的问题。因此稳定的氨氮降解工艺是反硝化与硝化反应共存的脱氮工艺。因此工艺选择中必须考虑缺氧和好氧的环境,同时要具有良好的耐冲击负荷能力。鉴于此,具有较好耐冲击负荷和脱氮功能的工艺主要有:SBR及其改良工艺、A/O、A2/O、曝气生物滤池、氧化沟及其改良工艺、膜生物反应器。 氧化沟也是占地最大的工艺,适用于大型污水处理站,因此在此不考虑氧化沟及其改良工艺。A2/O工艺是一种脱氮除磷处理工艺,在除磷方面上有一定能力,但不符合本工程的水质,因此我们暂不考虑A2/O工艺的选取。最可能进行选择的工艺就是A/O、曝气生物滤池和CASS工艺(SBR改良工艺)。对于采用曝气生物滤池工艺,考虑到脱氮的稳定效果,也必须在前面增加缺氧反应区。因此,我们比较传统A/O、曝气生物滤池和CASS(SBR改良工艺)三种工艺。 


2、A/O工艺  

A/O工艺是80年代初期开创的处理技术,该法利用缺氧-好氧串联工艺,使反硝化-硝化反应不断进行,将BOD去除与反硝化脱氮在同一池中完成的缺氧/好氧系统,又称为前置反硝化系统,同时由于一般采用混合液回流,故亦可称为循环脱氮系统。 

采用A/O系统具有下述主要优点: 1.工艺流程较简单,易于运行管理; 2.缺氧、好氧交替运行,有利于改善污泥沉降性能,丝状菌不易增殖繁衍,不会出现污泥膨胀现象; 3.以废水中有机物作为反硝化碳源; 4.废水中的部分有机物通过反硝化去除减轻了后续好氧段负荷,减少了动力消耗; 5.反硝化产生的碱度可部分满足硝化过程对碱度的需求,因而降低了化学药剂的消耗,降低了运行费用。  

3、 曝气生物滤池 

 曝气生物滤池工艺由缺氧生物反应池与好氧的曝气生物滤池组成,利用缺氧和好氧环境中不同的微生物菌群的生物代谢过程,实现脱氮。其主要工艺特点如下: 1.克服了活性污泥法污泥易膨胀问题,十分有利于日常的操作管理; 2.采用生物填料,系统内污泥浓度高,水力停留时间短,占地小; 3.可使一些好氧处理难于降解的物质降解,为好氧处理创造有利条件,保证处理效果; 4.好氧段装填滤料,增加了对氧的切割,使充氧气泡更细小,氧与污水的接触面积增大,提高了氧的利用率,强化处理效果,因而出水水质更佳。 

曝气生物滤池系统存在的不足 :1.由于BAF采用的填料粒径一般比较小,所以对进水的SS要求较高;  2.BAF工艺产泥量较大,污泥稳定性较差;3.滤池配备气水反冲洗设备,设备较多,操作较复杂; 4.滤料的堵塞问题还有待解决; 5.自控程度要求高,不适合中小型污水处理站。 国内曝气生物滤池研究起步虽然较晚,但发展迅速,目前关键技术已经实现国产化,并在国内已经得到较多的应用。采用不同形式的滤料对于系统的配置也有所不同,采用细小致密的陶粒等滤料,生化池的过滤效果好,不需要二沉池,但是需要进行滤池的反洗,同时长年运行后滤料的堵塞问题还有待改进。 

 

4、CASS工艺CASS是典型的SBR工艺的一种改进型。它是一种连续进水、周期出水、定时曝气的好氧活性污泥工艺。将均衡、初沉、曝气、生物除磷脱氮、二沉等过程在一个CASS工艺反应池中交替进行,具有能耗低、对冲击负荷的适应性强及出水水质好等特点。 

改进的CASS处理工艺具有以下特点 1.污水进水水质和水量的逐时变化,由于在进水工序时被均衡化,所以能稳定的去除有机物; 2.活性污泥沉淀,是在静止状态下进行的,故固液分离很稳定; 3.单一反应池内在一个周期中能够设立厌氧、好氧的条件,即使在没有设立厌氧段的情况下,在沉淀排出工艺中,由于溶解氧浓度低,可以产生脱氮的作用; 4.由于在进水工序时进水水质被均衡化,造成池体容量大,增加投资费用和占地面积; 5.运行程序较为复杂,管理需要较高的技术水平;综合以上分析,本工程好氧工艺选择A/O活性污泥工艺,该工艺不但能够达到去除COD的效果,而且具有良好的脱氮的作用。

A/O活性污泥工艺是一项能够高效脱氮的污水处理工艺,包括缺氧段和好氧段,各反应单元功能与工艺特征如下: 1.污水经过缺氧段,本段的功能是脱氮,通过脱氮可以消耗水中的有机物,降低后续好氧段的负荷,有利于硝化反应,硝态氮是通过回流泵由好氧段回流至缺氧段; 2.混合液从缺氧反应段进入好氧段—曝气池,这一单元是多功能的,去除剩余BOD5,硝化反应都在本反应器内进行。这两项反应都是重要的,混合液中的氨氮被去除,而污水中的有机物也得到去除; 3.二沉池的功能是泥水分离,污泥一部分回流到缺氧段,一部分进入污泥处理系统,上清液作为处理后出水达标排放;4.缺氧、好氧交替运行条件下,丝状菌不能大量增殖,无污泥膨胀之虞,SVI值一般均小于100; 5.运行中无须投药,A段只用轻缓搅拌,以不增加溶解氧为度,运行费用低。


四、工艺流程描述 

1.红薯淀粉废水由集水井收集后,由泵提升至初沉池通过重力沉降作用去除悬浮物质,沉淀物回收做饲料;  

2.初沉池出水进入调节池,调节池的作用是均衡水质、水量,保证后续生化处理系统的正常运行; 

3.废水在配水井中家人到35℃±3后,由提升泵提升至两级SRIC厌氧反应器,通过厌氧微生物的分解作用,SRIC厌氧反应器可降解90%左右的有机物,同时产生大量清洁能源—沼气,实现废水资源化;  

4.SRIC厌氧反应器出水经泥水分离器进入A/O活性污泥池,经好氧处理,通过二沉池沉淀污泥后,上清液达标排放;  

5.好氧剩余污泥定期由污泥泵抽至污泥干化场自然干化。



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