薛鵬程,劉 鋒,趙應群,黃天寅,周 健,曹 強(.蘇州科技學院環(huán)境科學與工程學院,江蘇蘇州5009;.蘇州立昇膜分離科技有限公司,江蘇蘇州5009)
工程實例
植物油廢水處理工程實例
薛鵬程1,劉鋒1,趙應群2,黃天寅1,周健1,曹強1
(1.蘇州科技學院環(huán)境科學與工程學院,江蘇蘇州215009;2.蘇州立昇膜分離科技有限公司,江蘇蘇州215009)
介紹了江蘇某廠植物油廢水處理工程的工藝參數(shù)、調(diào)試過程和運行效果。該廠采用隔油—混凝—氣浮—IC—MBR的組合工藝處理植物油廢水,處理出水達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)中的二級標準。
植物油廢水;混凝氣??;厭氧;膜生物反應器
我國是植物油生產(chǎn)和使用大國。據(jù)統(tǒng)計,我國植物油生產(chǎn)企業(yè)已達16 000多家,生產(chǎn)的植物油品種多達4 000種,年產(chǎn)量更是超過6 500萬t,穩(wěn)居世界第一。但在植物油生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢水,這類廢水具有有機物濃度高、色度強、懸浮物含量高、含油量高以及水質(zhì)波動性大等特點〔1〕,很難通過簡單的處理達到排放標準的要求。不達標的廢水倘若直接排入水體,勢必對環(huán)境造成巨大污染。
江蘇某食用植物油廠以大豆、玉米、菜籽等為主要原料生產(chǎn)食用植物油,其產(chǎn)品在江蘇地區(qū)熱賣。該廠針對其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水的特點,采用隔油—混凝—氣浮—IC—MBR的組合工藝對其進行處理,處理出水穩(wěn)定達到排放要求。
該廠植物油廢水主要包括車間生產(chǎn)廢水、循環(huán)水、清洗廢水以及廠區(qū)的生活污水,廢水產(chǎn)生量為400m3/d。當?shù)叵嚓P部門要求該廠排放的廢水需達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)的二級標準,然后再接入污水廠做進一步處理。該廠植物油廢水水質(zhì)及排放標準如表1所示。
表1 廢水水質(zhì)及排放標準
2.1廢水處理工藝流程
本工程采用隔油—混凝—氣浮—IC—MBR的組合處理工藝,工藝流程如圖1所示。
圖1 植物油廢水處理工藝流程
2.2廢水處理工藝特點
本工程所采用的處理工藝具有以下特點:(1)預處理段采用混凝氣浮能在去除廢水中大量懸浮物的同時,去掉廢水中大部分油狀物,有利于后面的厭氧處理;(2)厭氧段設有沼氣利用系統(tǒng),能將系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣有效收集利用起來;(3)MBR膜采用液中膜,其較傳統(tǒng)的MBR膜,具有使用壽命長、更耐沖擊負荷、無需頻繁反沖洗等特點〔2〕。
3.1隔油池
隔油池設計尺寸3m×5m×5m,停留時間3.6 h,有效體積60m3,鋼砼半地下式。池內(nèi)設有斜板,斜板凈距40mm,斜板長1.5m,安裝傾角45°。
3.2調(diào)節(jié)池
調(diào)節(jié)池設計尺寸5m×12m×5m,鋼砼半地下式,有效容積270m3,停留時間16 h。池內(nèi)設有pH在線測定儀,通過投加石灰來調(diào)節(jié)廢水pH。池底部配有2臺攪拌機,使廢水混合均勻。調(diào)節(jié)池出水口設有流量計,調(diào)節(jié)控制出水流量穩(wěn)定為400m3/d。
3.3混凝池
混凝池設計尺寸1 m×3 m×2.3 m,反應時間30min。其有效容積6m3,分3格,每格配有1個機械攪拌機。池內(nèi)配有1套加藥系統(tǒng),投加藥劑為PFS和PAM,PFS投加量為200mg/L,PAM投加量為4 mg/L。
3.4氣浮池
氣浮池設計尺寸3m×1.5m×2.3m,停留時間22 min,回流比30%。該池配有TR-3型溶氣罐1個,直徑300mm。另配有TV型釋放器4個,跨度1.9m的橋式刮渣機1臺。
3.5中間水池
中間水池設計尺寸5m×6m×5m,鋼砼半地下結(jié)構,有效容積120m3,停留時間7 h。池內(nèi)設有葉輪直徑0.8m的攪拌機1臺,還配有蒸汽加熱系統(tǒng),用于對廢水進行加熱,保證出水溫度達到后續(xù)厭氧系統(tǒng)反應所需要的溫度。
3.6IC厭氧系統(tǒng)
IC反應器采用中溫厭氧工藝,其適宜的溫度為36~37℃,設計尺寸D 8m×18m,有效容積900m3,停留時間2 d,鋼結(jié)構,內(nèi)防腐外保溫,外包100mm巖棉,外彩瓦0.3mm厚。該反應器配有布水系統(tǒng)、三相分離器、氣液分離器以及沼氣收集系統(tǒng)。IC反應器出水進入?yún)捬醭恋沓?,實現(xiàn)有效的泥、水分離。厭氧沉淀池設計尺寸D 3.2m×6m,有效容積48m3,停留時間3 h,碳鋼結(jié)構。厭氧沉淀池設有污泥回流管,能將池內(nèi)沉淀下來的污泥再回流到IC反應器中,有效保證了IC反應器的污泥量。
3.7MBR
MBR設計尺寸5.3m×1.5m×3.5m,有效容積23.85m3,鋼結(jié)構半地下式,停留時間4 h,有效水深3m。MBR膜采用久保田液中膜,5組并排,每組間隔1m,材質(zhì)CPVC,型號ES200,膜平均孔徑0.2μm,膜通量0.5m3/(m2·d)。池底建有曝氣系統(tǒng),配有羅茨鼓風機3臺,2用1備,風機流量7.7m3/min,型號3L32WD。
3.8沼氣利用系統(tǒng)
廢水處理過程中產(chǎn)生的沼氣量為800~1 000 m3/d,具有非常可觀的回收利用價值。沼氣經(jīng)三相分離器收集后,經(jīng)沼氣管道進入水封罐,然后匯集進入濕式氣柜穩(wěn)壓(氣柜有效容積100m3,尺寸D 5m× 5.5m),最后再經(jīng)過安全水封進入沼氣鍋爐燃燒,燃燒產(chǎn)生的熱量一部分用于廢水加熱,剩余的部分則用于工廠車間生產(chǎn)。
3.9污泥處理系統(tǒng)
污泥處理系統(tǒng)主要包括厭氧污泥池和剩余污泥池,鋼砼結(jié)構,兩池共壁合建。其中厭氧污泥池尺寸4.5m×5m×6m,配套厭氧污泥回流泵2臺,Q=50 m3/h,H=20m;剩余污泥池尺寸4m×5m×6m,配套剩余污泥泵2臺,Q=50m3/h,H=15m。池內(nèi)污泥經(jīng)過脫水處理,污泥含水率進一步降低,形成的泥餅外運至垃圾填埋場處理。建有污泥脫水房1座,尺寸5m× 6m×3m,內(nèi)設板框機1臺,Q=10m3/h,P=1.5 kW。
4.1IC調(diào)試運行
IC反應器接種的污泥來自城市污水廠的厭氧消化污泥,接種量為240 t,污泥含水率88%,呈黑色,溫度為30℃,VSS/TSS為0.6。IC反應器啟動初期,進水COD不宜過高,要低于4 000mg/L,并保證較高的水力負荷,〔水力負荷>0.5m3/(m·h)〕;另外為避免酸化現(xiàn)象,進水pH應高一些〔3〕。故本工程IC反應器剛啟動時,采用氣浮池穩(wěn)定出水的稀釋水(COD為2 000mg/L,pH為7.5)作為進水。每天進水200m3,采用間歇進水方式,每天進水5次,每次進水1 h。進水2 d,IC反應器的COD去除率只有20%。保證進水量不變,繼續(xù)運行8 d,COD去除率逐漸升高并穩(wěn)定在70%以上,出水VFA也在200mg/L以下,表明接種污泥已經(jīng)完成了對廢水的適應。逐步提高進水負荷,每周提升1次,具體進水方案如表2所示。
提高負荷期間,每天要在IC反應器出水口取樣分析,在水樣各項指標符合以下要求〔4〕,即出水pH為6~8、COD去除率>70%、VFA<300mg/L、產(chǎn)氣穩(wěn)定時,才可逐步提升負荷,否則應保持不變或減少進水負荷,檢查反應器各項因素及時做出調(diào)整。本工程IC厭氧反應器經(jīng)過3個月的調(diào)試達到滿負荷,又穩(wěn)定運行半個月,運行效果良好,在進水COD為8 000 mg/L,溫度為36~37℃的條件下,平均出水COD為1 150mg/L,COD去除率穩(wěn)定在85%以上,平均出水VFA為180mg/L,出水pH穩(wěn)定在6.5~7.5。
表2 IC反應器進水方案
4.2MBR調(diào)試運行
MBR接種的污泥取自城市污水廠脫水后的活性污泥,接種量為2 t,經(jīng)過淘洗后直接種在池子里。MBR啟動時,在池內(nèi)注滿低濃度的生活污水,悶曝48 h,維持DO在2.0mg/L左右〔5〕,并每天向池內(nèi)投加適量的葡萄糖、尿素和硝酸鹽等營養(yǎng)物。悶曝結(jié)束后,按設計進水量的30%進水,采用間歇進水、連續(xù)曝氣的方式,進水時需提高點曝氣量,另外減少每天投加的營養(yǎng)物。持續(xù)進水1周后,出水水質(zhì)穩(wěn)定,池內(nèi)污泥質(zhì)量濃度增加,達到1 500mg/L。改為按設計進水量的60%進水,并結(jié)合污泥回流等措施逐步提高池內(nèi)污泥質(zhì)量濃度至3 000mg/L。出水水質(zhì)穩(wěn)定后,繼續(xù)運行10 d,再將進水量提高到設計水量,并改為連續(xù)進水,停止投加營養(yǎng)物。運行2 d,池內(nèi)污泥質(zhì)量濃度達到6 000~7 000mg/L,出水水質(zhì)變差。少量排泥,控制MBR內(nèi)的污泥質(zhì)量濃度在4 500~ 5 000mg/L,出水水質(zhì)轉(zhuǎn)好。繼續(xù)正常進水運行半個月,運行效果穩(wěn)定,出水COD穩(wěn)定在150mg/L以下,COD去除率達到86%以上,出水SS穩(wěn)定在20 mg/L以下,SS去除率達到83%以上。
本工程經(jīng)過5個月的調(diào)試運行,處理效果穩(wěn)定,出水水質(zhì)達到設計要求。穩(wěn)定運行期間的出水水質(zhì)如表3所示。
表3 穩(wěn)定運行期間的出水水質(zhì)
本工程電耗設備為鼓風機和水泵,每小時運行功率為40 kW,電費按0.50元/(kW·h)計算,則電耗為40×0.5×24/400=1.2元/t;工程中進水、曝氣、出水均采用自動化方式控制,需操作員工較少,共設化驗員1人,廢水操作工2人,平均工資3 000元/(月·人),人工費約為0.75元/t;加藥費由混凝池加藥費、生物段營養(yǎng)物投加費以及污泥脫水加藥費等組成,加藥費為0.8元/t;日常維護及修理費為0.4元/t。本工程總的直接運行費用為1.2+0.75+0.8+0.4=3.15元/t。
(1)采用隔油—混凝—氣浮—IC—MBR的組合工藝處理江蘇某廠植物油廢水,處理出水達到排放標準的要求。本工程占地面積小,產(chǎn)泥量少,操作簡單,需要工作人員少,對同行業(yè)的廢水治理有一定的參考價值。(2)預處理段采用隔油+混凝氣浮的技術,可去除原水中40%的COD、80%的SS以及90%的油脂,預處理效果顯著。(3)將厭氧系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣有效地收集起來并加以利用,既解決了厭氧段進水的升溫問題,又能為車間生產(chǎn)輸送熱量,節(jié)約了工程運行費用,值得其他廢水處理工程借鑒。
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Case study on the treatm entofwastewater containing vegetable oil
Xue Pengcheng1,Liu Feng1,Zhao Yingqun2,Huang Tianyin1,Zhou Jian1,CaoQiang1
(1.SchoolofEnvironmental Scienceand Engineering,Suzhou University ofScienceand Technology,Suzhou 215009,China;2.Suzhou Litree Ultra-Filtration Membrane Technology Co.,Ltd.,Suzhou 215009,China)
The process parameters,debugging process and running effects of the projecton the treatment ofwastewater containing vegetable oil in a factory in Jiangsu Province have been investigated.The combined process,oil separation-coagulation-flotation-IC-MBR,isused for treatingwastewater containing vegetableoil.The treated effluent reaches the2ndlevelstandard specified in the IntegratedWastewater Discharge Standard(GB 8978—1996).
wastewater containing vegetableoil;coagulation and flotation;anaerobic;membrane bioreactor
X703.1
B
1005-829X(2016)10-0091-03
江蘇省環(huán)境科學與工程重點實驗室開發(fā)課題項目
薛鵬程(1991—),碩士研究生。電話:15262408591,E-mail:386317649@qq.com。通訊作者:劉鋒,E-mail:278834585@qq.com。
2016-06-08(修改稿)