植物油厂加工废水处理

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  植物油厂加工废水处理

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   （作者：左青）

   一、 不同污水源的特点

   我们在策划建设大型油脂工厂时，对于废水处理设计应以不同工艺产生的废水量和水质、国家和省环保标准为设计依据，选用合理的处理方法和设备，要投资低、运行稳定、抗冲击、操作管理灵活简单。根据供应商提供的压榨、精炼和分离蛋白废水处理前后的水质和水量情况见表1、表2、表3和表4，污水排放见表5。在主要3批废水中，其主要特点是有机物含量较高，可生化性好。但是，压榨废水中含悬浮物较多，因此，在生化处理前，要先进行初步预沉淀；精炼车间排放的废水含污油、胶质，在水中存在方式为浮油、分散油、乳化油和溶解油。浮油直径100μm，浮于水面、形成油膜或油层。分散油直径在10～100μm，以微小油珠悬浮于水，不稳定，在静止一定时间后形成浮油。乳化油油珠直径在0.1～0.2μm，如水中有表面活性剂，油珠成为稳定的乳化液。溶解油油珠粒是按nm计的溶于水的油颗粒。

   表1 5000t/d压榨和1000t/d精炼用水量和排水量情况表

   见表

   表2 5000/d压榨厂排放废水水质和处理水质指标

   见表

   表3 5000t/d油脂精炼厂排放废水水质和处理水质指标

   见表

   表4 17t/d分离蛋白车间排放废水和处理水质指标

   见表

   表5 主要水污染物排放执行标准（DB44/26-2001第二时段一级标准）

   见表

   浮油、分散油相对密度小于1。油珠粒径较大，呈悬浮状态，可以利用重力进行分离，即设立隔油池，采用斜波纹板形斜板，板间距20～50mm，倾斜度45°，滞留时间30min，波斜纹板由聚玻璃钢制成。

   采用气浮法脱除悬浮油和乳化油。气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体黏附废水中的污染物，使其密度降低出水面，然后进行液液分离或固液分离。

   由于蛋白废水COD13000mg/L和BOD3450mg/L，基于蛋白质分子大和悬浮物多，需进行分子降解处理。

   蛋白废水、压榨废水和精炼废水经前处理后，3批废水合流进调节池，采用二次厌氧和好氧的生化处理方法。我们考察了相关废水处理厂，并对USAB厌氧时间、接触氧化、生物氧化时间和抗冲击、pH值、进水浓度和排水浓度、暴气时间和效率、厌氧池和接触氧化池及沉降池的结构对脱油脂、COD和BOD的去除率影响进行研究，同时考虑到防止废水处理带来的二次污染，最后参照同类厂同类处理工艺的处理效果，预测我们选择方案的操作运行效果和操作费用。

   二、生化处理工艺流程

   1、精炼废水前处理

   

   主要工艺说明：含油废水进入隔油沉淀池，隔油池采用斜流管沉淀，水流稳定，可脱出大部分油珠，而悬浮物沉淀。排出的污油回收另行处理，污泥定期排入污泥浓缩池。

   气浮分离技术是空气与水在一定的压力下，使气体最大限度地溶入水中达到饱和状态，然后把所形成的压力溶气通过减压释放，产生大量的气泡，与水中的悬浮絮体充分接触，使水中悬浮絮体黏在微气泡上，随气泡一起浮到水面形成浮渣，通过刮去浮渣，净化水质。该法集凝聚、气浮、撇渣、沉淀、刮泥为一体。运行程序是：

   （1）加水：往池内加满清水，气浮池水位的高低可用溢流堰上的调节装置进行调节。

   （2）溶气系统试运行：关闭控制阀及溶气水出水阀，把加气选择开关旋到自动装置，接通电源，启动水泵，然后打开泵的控制阀。压力表1及压力表2的压力逐步上升，一直达到泵所能达到的压力（压力表2的压力达到0.3～0.5MPa），打开溶气水出水阀。溶气水通过出水阀进入释放器，释放到气浮池。池水中出现大量微气泡使清水变成乳白色，可以认定溶气系统正常，溶气水的压力大小可用控制阀控制，在水泵压力范围内调整，取0.34～0.5MPa为宜。压力越高，溶气水量越大（回流比在20％～30％），微气泡密度越高。溶气系统的空气由空压机提供，溶气水不断地把罐内空气带走，罐内空气逐渐减少，水位不断上升，当水位上升到一定位置时，自动液位控制系统可控制空压机工作（相反则停止），保持溶气罐内的空气量。

   （3）气浮运行：在溶气系统工作正常的前提下进行，具体做法：①调整好污水的pH值，取7.5～8.5; ②按污水的水质，选好所用的混凝剂、絮凝剂；③按污水的浓度、SS、水量投放药剂，药剂量为0.03％～0.3％；④把加药反应好的污水送入气浮池进行固液分离，处理量逐渐增加；⑤选择自动加气。

   （4）溶气量的确定：溶气量控制在污水量的20％～30％，溶气量按污水SS含量确定。释放器的流量由释放器本身的释放能力决定，流量变化随溶气压力变化，压力高流量大，压力低流量小。流量可用溶气水进水阀调节。

   （5）气浮池水位调节：水位的高低影响刮沫。水位低，浮渣不易刮入落渣筒；水位高，大量的水进入落渣筒。水位调整可用溢流堰上4个落杆来调整池内的液位，控制液位在500mm±10mm。气浮装置参数：池深600～780mm，有效水深400～500mm。

   2、综合废水处理工艺

   

   主要艺说明：

   （1）调节池：基于进水化合物浓度大、水量波动大，调节池起缓冲、调节水质水量的目的。调节池设计容量尽量大，这样污水在池内流速缓慢，水中微细颗粒容易沉淀在池底，为此，特设液下搅拌机调节。上清液回流到调节池。

   （2）两极UASB厌氧处理：厌氧采用上流式厌氧污泥床UASB反应器，底部有较厚的污泥床区，污水从水解池底部进入，通过底部污床时，微生物把大量的颗粒物质和胶体物质及有机物截留吸附，几十秒内快速完成物理过程，截留下来的物质吸附在污泥表面，慢慢分解代谢，在系统内的停留时间远多于污水停留时间，具有很强的有机物去除能力和对水质变化适应能力。设计要求是：

   ①在反应器内污泥浓度高，平均污泥浓度在30～40g/L，底部污泥浓度60～80g/L，浮层污泥浓度5～7g/L。

   ②有机负荷高，水力停留时间短，中温消化，COD容积负荷为10～20kgCOD/m3·d。

   ③反应器内设有三相分离器，沉淀区分离的污泥能自动回到反应区，无需污泥回流设备。

   ④不用配动力，利用本身产生的沼气和进水搅动。

   ⑤在池内设置ZH组合式填体作用微生物的载体，可防止活性污泥的流失。在分离池上部设置固液分离器，固体污泥下沉可继续反应。

   ⑥设置脉冲布水装置，几个布水口轮流布水。有足够的容量，缓冲水质和水量突然变化。

   由于蛋白废水中COD量高，一级厌氧很难达到要求，采用两级上流式厌氧污泥床（UASB），前一级为高负荷UASB容积负荷达到6kg/m3·d，脱除率达80％，后一级为低负荷UASB容积负荷达3kg/m3·d，脱除率达75％。

   厌氧产生的污泥定期排入污泥浓缩池，产生的沼气集中经燃烧净化。

   （3）接触氧化池：在脱除多数有机物质和悬浮物固体后，进入好氧微生物的代谢活动，以转换成无机质、水和二氧化碳，好氧菌生长待老化后从填料表面剥落进入污水中。

   在好氧生化池中设置一定量的生物填料，通过培养一定的好氧菌，在好氧作用下使填料长满生物膜，生物膜与有机废水充分接触使废水中的有机物得到分解、净化该法有下列特点：

   ①填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高于活性污泥暴气池，生物接触氧化池有较高的容积负荷。

   ②生物接触氧化法不需要污泥回流。

   ③生物固体量大，水流属于完全混合型，生物接触氧化池对水质水量的巨变有较强的适应能力。

   ④生物接触氧化池有机容积负荷较高时，F/M保持在较低的水平，污泥量低。

   接触氧化池分二级，第一级为高负荷氧化池，第二级池属于低负荷氧化池，确保充分降解各种形式的可溶性有机物及脱氨氮。采用总体推流式水流和单池混合式水流相结合，暴气方式为延时暴气。填料采用ZH组合式填料，水流好。对气泡二次切割，具有硬性、软性、半软性的优点，孔径可变性大、不堵塞、不黏结团、比表面积大、挂膜迅速。暴气要求气水比为20：1。选用目前较好的暴气器有两种。

   ①固定螺旋暴气器：氧移动效率好、动力低、节电、不堵塞。双螺旋和三螺旋暴气器每台3节组成，如水较深（2.5～3m）采用二节单螺旋暴气器，每台由5节组成，为圆柱形通道，双螺旋暴气器每节有2个圆柱形通道，三螺旋暴气器有3个圆柱形通道。每个通道内均有180°扭曲的固定螺旋叶片。在同一节螺旋中叶片的旋转方向相同，相邻二节中的螺旋叶片旋转方向相反。暴气器节与节之间的圆柱型通道相错90°或60°，双螺旋和三螺旋均有椭圆形过渡室，用以收集、混合和分配流体。

   暴气器安装在水下，无转动部件。空气从暴气器底部进入，气泡经旋转、径向混合、反向旋转，多次被切割，气泡不断变小，气液不断掺混，接触面积不断增加，有利于氧的转移。同时气水混合密度变小，形成较大的上升流速和提升作用，使暴气器周围的水向池底流动，造成水流大循环。

   设计要点：暴气池设计水深最好在4m以上，暴气器底部增加导流筒，高度在0.5～1m，每个暴气需气最0.5～1.3m3/min，按水BOD含量计，暴气器阻力随空气量变化，＜33.33kPa。空气管考虑连成环网，每根支管设2个暴气器为好，设有阀门，推荐流速：主管10～15m/s，支管5m/s。为防止活性污泥在空气管内沉淀，要配气管末端加1个90°弯头，管顶部朝池底方向开1个ф10mm孔。

   ②可变微孔暴气器：具有暴气、推流、混合功能。材质为进口三元一丙橡胶，暴气管采用ABS塑料管。其特点如下：

   橡胶膜式暴气头：暴气孔孔径随风量、风压变化而相应变化，关闭风机时，橡胶膜紧贴ABS底板，不会有污水进入暴气管中，保持暴气管畅通。

   孔径的可变性：如微小固体杂质堵孔，会因阻力增加微孔孔径变大排出。

   膜片式暴气器产生的气泡细密、均匀、膜片平均孔径80～100μm，氧转移系数（20℃）达0.0204～0.337mm，氧利用率达18.4％～27.7％、充氧能力达≥0.150kg02/m3·h，充氧动力效率≥4.50kg02/kW·h，暴气器阻力≤180～280mm·H2O，空气溶氧率增加，减少用气量。

   沉淀池：脱除经氧化后脱落的死微生物设置，采用竖流沉淀池，设计表面负荷：1.00m3/m2·h，上升速度0.20mm/s，沉淀池上部为集水区，中部为沉淀区，下部为滑泥斗。出水处安装可调节液位的齿形集水槽，保证沉淀池的沉淀效果。在下部设置中心刮泥装置，沉淀下污泥泵回酸化池。

   生化碳塔：污水经生化处理后进一步深度处理。吸附水中的有机微生物，溶解氧基于碳表面，经吸附和降解，净化有机废水。生物降解后，活性碳不需再生，要定期用水反冲洗，控制生物膜厚度。

   三、A/O系统

   A/O池系统是利用污水中BOD成分，把BOD去除与反消化脱氮在同一池中完成的缺氧/好氧系统，称前置反消化系统，同时采用消化混合液回流，称为循环脱氮。在该流程中，原废水直接进入反消化池，消化池混合液和沉淀池污泥部分回流到消化池中，废水中的BOD成分（有机碳化物）作为氢供体，把消化混合液中的NO3-N还原为N2脱除。在反消化池中，有机氮等分解成氨氮，与反消化中生成的碱度（可作为消化过程的中和剂）一起进入消化池，氨氮被氧化成消化氮，剩余BOD进行氧化分解。A段与O段间不需设沉淀池，O段后面设沉淀池，部分污泥回到A段，保证充足的微生物量，同时还需把O段的混合液加注到A段，以提供A段足够的硝酸盐和所要的水质。A/O生物脱氧系统设计要求如下：①反消化池在前，消化池在后。②反消化反应以原废水中的有机物为碳源。③消化池内含有大量硝酸盐的消化液回流到反消化池，进行反消化脱氮反应。④在反消化反应过程中，产生的碱度可补偿反应碱度的50％左右。对含氮浓度不高的废水（如生活污水）不用另行加碱。⑤消化池在后面，使反消化残留的有机污染物进一步脱除。

   同时消化/反消化脱出污水中CODCr，实现过度生物氧化，出水水质好。

   四、废水处理运行效果预测和采用测试标准

   压榨废水、精炼废水和分离蛋白废水参照实际运行效果预测见表6、表7 、表8，根据我们考察几家工厂污水处理情况，设计国产设备可以达到预测值。

   表6 压榨废水处理效果预测（预沉淀池）

   见表

   表7 精炼废水处理效果预测

   见表

   表8 综合废水处理效果预测

   见表

   水质分析参照国家标准，如pH值测试，采用玻璃电极法，按GB6920-1968; 测定COD,采用重铬酸钾法，按GB11914-1989；测定BOD，稀释与接种法，按GB7488-1987；含油量测定，采用红外分光光度法，按GB/T16488-1996；SS测试，采用重量法，按GB11901-1989；色度测试，采用色度测试GB605-1988。

   分离蛋白的色泽和臭味经几种废水混合后基本消除。

   五、二次污染防止

   1、臭气

   厌氧池产生沼气用管道连通排出作为燃料，好氧池无异味。

   2、噪声

   噪声源是风机，选用低转速回转式风机，在风机出口处装消声器，风机的出口处装软接头，底座设减振器。

   3、污泥

   沉淀池内污泥回流到A级生化池进一步生化。减少污泥量。多余污泥经压滤机压滤后外运或焚烧。隔油池浮油全部回收使用。

   六、操作成本分析

   操作费由人工费、电费和药费组成。

   人工费：每班3个操作工，1个技术化验人员，共10人，工资1000元/人·月。

   10000/2205×30＝0.15元/t水

   电费：电按0.57元/kW·h计，使用功率196.37kW

   196.37×24×0.57/2205＝1.22元/t水

   药费：加药剂每天按1000kg计，价格1元/kg

   1000/2205＝0.45元/t水

   操作成本总计：0.15+1.22+0.45＝1.82元

   设备折旧：总投资480万元，按9年折旧，则有：

   4800000/（9×12×30×2205）＝0.67元/t水。

   维修费少，忽略不计。

   总费用：1.82+0.67＝2.49元/t水