氣浮-A／O-MBR 工藝處理食品廢水工程實(shí)例

鄭偉波， 詹嘉璽， 鄭卉

（1.浙江竟成環(huán)?？萍加邢薰荆?浙江 溫州 325011； 2.溫州市工業(yè)科學(xué)研究院， 浙江 溫州 325000）

1 工程概況

浙江某食品公司從事各種面包、 中西式糕點(diǎn)制作， 主要生產(chǎn)設(shè)備有和面機(jī)、 打蛋機(jī)、 切割機(jī)、 打發(fā)機(jī)、 壓面機(jī)、 油炸機(jī)及蒸箱等， 廢水主要為生產(chǎn)設(shè)備器具清洗廢水、 車間地面清洗廢水以及食堂廢水。 廢水中含有原料、 半成品和成品等物料， 包含淀粉、 蛋白質(zhì)、 糖類、 維生素以及油脂、 無機(jī)鹽、檸檬酸等添加劑。 該廢水屬于中高濃度有機(jī)廢水，其CODCr、 BOD5及SS 濃 度 高， 并 含 有 一 定 量 的NH3－N、 TP 及動(dòng)植物油類， 易腐敗發(fā)臭、 酸化， 但m（BOD5）／m（CODCr）值高， 約為0.6， 可生化性好［1］。

該廢水經(jīng)預(yù)處理及生物處理后， 出水水質(zhì)要求達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（其中NH3-N、 TP 執(zhí)行DB 33／887—2013《工業(yè)企業(yè)廢水氮、 磷污染物間接排放限值》）。

2 設(shè)計(jì)水量及水質(zhì)

該公司食品廢水產(chǎn)生量為150 ～200 m3／d， 考慮變化系數(shù)和公司發(fā)展規(guī)劃， 廢水站設(shè)計(jì)處理能力為240 m3／d， 平均處理能力為10 m3／h。 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

3 處理工藝

3.1 工藝選擇

3.1.1 預(yù)處理工藝

廢水中含有碎屑、 蛋殼及塑料等， 需通過機(jī)械格柵隔除； 含有一定量動(dòng)植物油， 需通過隔油池隔除。 廢水易腐敗酸化， 使pH 值下降到5 左右， 會(huì)引起廢水中的蛋白質(zhì)變性凝結(jié)成塊， 較輕的動(dòng)植物油吸附懸浮物和變性蛋白質(zhì)后浮于水面形成浮渣層， 故需在調(diào)節(jié)池預(yù)曝氣［1］。 廢水懸浮物含量較高， 且經(jīng)調(diào)節(jié)池預(yù)曝氣后會(huì)產(chǎn)生微生物膠體， 宜通過氣浮法去除［2］。

表1 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)Tab. 1 Wastewater quality and discharge standard

故預(yù)處理工藝采用格柵－隔油－曝氣調(diào)節(jié)－氣浮組合工藝。

3.1.2 生物處理工藝

進(jìn)水m（BOD5）／m（CODCr）值大于0.6， 可生化性好， 故優(yōu)先選擇生物處理工藝。 廢水經(jīng)預(yù)處理后， 主要污染物為CODCr、 BOD5及NH3－N， 宜采用A／O 工藝。

厭氧池利用兼性及專性厭氧菌將大分子有機(jī)物水解為小分子化合物［3-4］， 然后進(jìn)一步降解為CH4和CO2等。 好氧池采用活性污泥生物接觸氧化法，在異養(yǎng)型微生物及硝化細(xì)菌作用下， 將小分子有機(jī)物徹底分解為無機(jī)物。 MBR 膜對(duì)污泥的截留作用可使MBR 池內(nèi)保持高濃度污泥， 有利于對(duì)有機(jī)物的進(jìn)一步降解。

故生物處理采用A／O－MBR 組合工藝。

3.1.3 污泥處理工藝

生物接觸氧化工藝污泥產(chǎn)生量較少， 兼具污泥性質(zhì)穩(wěn)定、 污泥齡較長等特點(diǎn)［5］。 因此， 污泥產(chǎn)生主要以氣浮浮渣為主， 宜采用隔膜壓濾機(jī)， 泥餅脫水至含水率約為60%后外運(yùn)處置。

3.2 工藝流程及說明

依據(jù)上述分析， 該食品廢水采用格柵－隔油－曝氣調(diào)節(jié)－氣浮－A／O－MBR 組合工藝處理。 具體工藝流程如圖1 所示。

廢水經(jīng)機(jī)械格柵隔除較大漂浮物和懸浮物后流入隔油池， 經(jīng)隔油去除大部分動(dòng)植物油后流入調(diào)節(jié)池， 調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置穿孔曝氣， 既能勻質(zhì)勻量， 又能脫臭、 防厭氧分解及消泡。 調(diào)節(jié)池廢水經(jīng)一次提升進(jìn)入氣浮池， 經(jīng)堿、 PAC 及PAM 化學(xué)混凝和加壓溶氣氣浮， 使廢水中動(dòng)植物油類、 懸浮物及部分有機(jī)污染物得到有效去除， 保證厭氧的處理效果［6］。

圖1 工藝流程Fig. 1 Process flow

氣浮出水進(jìn)入?yún)捬醭兀?經(jīng)厭氧微生物分解去除大部分有機(jī)污染物并使含氮有機(jī)物氨化， 使CODCr、BOD5濃度顯著降低。 另一方面， 富含聚磷菌的污泥回流至厭氧池， 在絕對(duì)厭氧條件下， 充分釋磷，保 證 后 續(xù) 好 氧 超 量 吸 磷［7－8］。 厭 氧 混 合 液 流 入 好 氧池， 在前端主要進(jìn)行碳化反應(yīng)， 在末端主要進(jìn)行硝化反應(yīng)。 聚磷菌在好氧條件下， 充分吸磷， 清液TP達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)［9］。 好氧池混合液流入MBR 池， 經(jīng)高濃度污泥進(jìn)一步降解后， 通過產(chǎn)水泵負(fù)壓抽吸實(shí)現(xiàn)泥水分離， 產(chǎn)水經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)排放口達(dá)標(biāo)排放， 污泥則被MBR 膜截留在池內(nèi)， 保持池內(nèi)有高濃度污泥［10］。

氣浮池浮渣和MBR 池剩余污泥排入污泥調(diào)理池， 經(jīng)陽離子PAM 化學(xué)調(diào)理后， 泵至壓濾機(jī)脫水，經(jīng)隔膜反壓榨進(jìn)一步脫水后， 泥餅含水率可降至約60%后外運(yùn)處置， 濾液回流調(diào)節(jié)池。

4 主要構(gòu)筑物及其設(shè)計(jì)參數(shù)

（1） 格柵池。 全地下鋼砼結(jié)構(gòu)， 1 座， 尺寸為2.5 m×0.9 m×2.0 m， 有效水深為0.8 m。 機(jī)械格柵采用回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)， 型號(hào)為GXZ－600， 耙齒移速為2 m／min， 耙齒柵隙為10 mm， 機(jī)寬600 mm， 柵前水深0.8 m， 傾角為75°， 功率為0.5 kW。

（2） 隔油池。 全地下鋼砼結(jié)構(gòu)， 1 座， 內(nèi)分2格， 總體尺寸為4.0 m×1.7 m×3.0 m， 有效容積為12 m3， 水力停留時(shí)間為1.2 h。

（3） 調(diào)節(jié)池。 全地下鋼砼結(jié)構(gòu)， 1 座， 尺寸為8.5 m×4.0 m×3.0 m， 有效容積為60 m3， 水力停留時(shí)間為6 h。 設(shè)穿孔曝氣裝置1 套， 氣水比為4 ∶1。

（4） 氣浮池。 鋼結(jié)構(gòu)一體化裝置， 型號(hào)為YW15，尺寸為5.2 m×2.6 m×2.4 m， 設(shè)計(jì)處理能力為15 m3／h， 主機(jī)功率為4 kW。 配套設(shè)備含加壓溶氣系統(tǒng)1 套， 刮渣機(jī)1 套， 加藥裝置3 套。 氣浮池反應(yīng)端投加片堿調(diào)節(jié)pH 值至8 左右， 投加PAC、 PAM進(jìn)行化學(xué)混凝氣浮， PAC 投加量為200 mg／L， PAM投加量為20 mg／L。

（5） 厭氧池。 半地下鋼砼結(jié)構(gòu)（－0.7 m）， 2 座，單池尺寸為3.30 m×3.15 m×6.00 m， 總有效容積為120 m3， 水力停留時(shí)間為12 h。 設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為5.42 kg［CODCr］／（m3·d）， 污泥質(zhì)量濃度為3 g／L。設(shè) 不 銹 鋼 潛 水 攪 拌 機(jī)2 臺(tái)， 型 號(hào) 為QJB0.85／8－260／3－740S， 功 率 為0.85 kW， 槳 葉 直 徑 為260 mm， 槳葉數(shù)3 片， 轉(zhuǎn)速為740 r／min。

（6） 好氧池。 半地下鋼砼結(jié)構(gòu)（－0.7 m）， 4 座，單池尺寸為3.30 m×3.15 m×6.00 m， 總有效容積為240 m3， 水力停留時(shí)間為24 h。 設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為1.93 kg［CODCr］／（m3·d）， 污泥質(zhì)量濃度為3 g／L。池內(nèi)設(shè)置組合填料， 填料間距為250 mm， 填料有效長度為2 m。 池底均勻鋪設(shè)微孔曝氣盤， 直徑為260 mm， 共100 套。 曝氣風(fēng)機(jī)2 臺(tái)（1 用1 備）， 采用羅茨風(fēng)機(jī)， 型號(hào)為BK5009， 功率為15 kW， 風(fēng)量為10.31 m3／min， 風(fēng)壓為0.05 MPa。

（7） MBR 池。 半地下鋼砼結(jié)構(gòu)（－0.7 m）， 1 座，尺寸為6.60 m×3.15 m×6.00 m， 有效容積為100 m3，污泥濃度為9 g／L， 污泥回流比為50%。 設(shè)污泥回流泵2 臺(tái)（1 用1 備）， 型號(hào)為25ZW8－15， 功率為1.5 kW， 流量為8 m3／h， 揚(yáng)程為15 m。 設(shè)MBR 平板膜2 組， 型號(hào)為RGE－150－200， 膜材質(zhì)為聚偏氟乙烯（PVDF）， 膜孔徑為0.1 μm， 膜元件總量為400 片，膜元件總面積為600 m2， 產(chǎn)水總量為240 ～360 m3／d。 產(chǎn)水泵為自吸泵， 數(shù)量為4 臺(tái)（單組2 臺(tái)， 1 用1備）， 型號(hào)為40SFBX－18， 功率為1.5 kW， 流量為7 m3／h， 揚(yáng)程為20 m。

（8） 污泥調(diào)理池。 半地下鋼砼結(jié)構(gòu)（－0.7 m），1 座， 內(nèi)分2 格， 總體尺寸為6.3 m × 2.8 m × 3.9 m。 設(shè)隔膜泵1 臺(tái)， 型號(hào)為QBK80， 流量為24 m3／h， 揚(yáng)程為70 m。 設(shè)板框隔膜壓濾機(jī)1 臺(tái)， 型號(hào)為XMZG80／1000UB， 過濾面積為80 m2， 反壓榨壓力為0.7 MPa， 裝機(jī)功率為4 kW。

5 運(yùn)行情況及處理效果

該食品廢水處理工程已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行1.5 a，可有效去除廢水中的CODCr、 BOD5、 SS、 NH3－N、TP 及動(dòng)植物油類， 出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)要求。各單元處理效果如表2 所示。

表2 主要單元出水水質(zhì)及去除率Tab. 2 Effluent water quality and pollutants removal rates of main treatment units

6 投資及運(yùn)行成本

本工程總投資約271 萬元， 總處理成本為4.85元／t， 運(yùn)行成本為2.94 元／t。

7 運(yùn)行中存在的問題及解決措施

調(diào)節(jié)池與好氧池共用羅茨風(fēng)機(jī)， 好氧池有效水深為5.5 m， 調(diào)節(jié)池有效水深在1 ～3 m 之間波動(dòng)，經(jīng)常出現(xiàn)好氧池因水壓明顯大于調(diào)節(jié)池而使曝氣量變小甚至無曝氣， 需要人工調(diào)整兩者的曝氣閥門。

解決措施： 調(diào)節(jié)池進(jìn)氣主管上增設(shè)穩(wěn)壓閥， 無論調(diào)節(jié)池水壓與曝氣需求量如何變化， 都維持恒定的上游羅茨風(fēng)機(jī)壓力， 保證好氧池正常曝氣。

8 結(jié)語

（1） 該廢水處理工程實(shí)踐表明， 采用格柵－隔油－曝氣調(diào)節(jié)－氣?。瑼／O－MBR 組合工藝處理該食品廢水是可行的。 出水CODCr、 BOD5及SS 的質(zhì)量濃度分別可降至387、 96 及20 mg／L， 可穩(wěn)定達(dá)到GB 8978—1996 中的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 該廢水處理工藝總處理成本為4.85 元／t， 一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用與國內(nèi)同類廢水處理工程持平。

（2） 運(yùn)行過程中， 可將生化單元剩余污泥排至調(diào)節(jié)池， 達(dá)到預(yù)先吸附部分有機(jī)污染物、 污泥減量、 增加氣浮混凝膠體等目的， 并經(jīng)氣浮池后有效去除污染物， 盡可能減少后端生化處理單元的污染負(fù)荷， 節(jié)約電費(fèi)、 藥劑費(fèi)等， 從而降低運(yùn)行成本。

（3） 厭氧池具備有機(jī)物氨化及污泥消化功能，在確保厭氧ORP 低于－400 mV 的情況下， 可盡量將生化剩余污泥回流至厭氧池， 同時(shí)發(fā)生厭氧釋磷、反硝化反應(yīng)及污泥減量， 從而在一定程度上降低后端堿液用量及污泥處理處置費(fèi)用， 降低運(yùn)行成本。