2014年05月21日

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  】柠檬酸又名枸橼酸,是一种三羧酸类化合物,易溶于水,无毒,无臭,具有很强的酸味,是目前世界上需求量最大的一种有机酸。柠檬酸生产主要采用液体深层发酵,发酵液经固液分离钙盐法或色谱提取、蒸发、结晶等工艺获得柠檬酸成品。柠檬酸在提取过程会产生大量废水,废水中含有糖、有机酸、蛋白质、胶体、矿物质等,有机污染物浓度高、酸性强、处理难度大。

  柠檬酸废水处理主要采用生物处理法、Fenton试剂法、光合细菌法、乳化液膜法等,其中生物处理法的应用最为广泛,但单独采用厌氧生物法或者好氧生物法处理高浓度柠檬酸废水,往往不能达到国家排放标准,需结合其他处理技术进行深度处理。

  本废水工程处理采用的工艺如下:首先采用厌氧生物处理,尽可能的将有机物厌氧降解,产生沼气以回收能源;好氧工艺采用表面曝气方式的氧化沟;二沉池出水采用臭氧脱色和曝气生物滤池联合的深度处理工艺。EGSB由于出水再循环,具有较大的循环比,因此可能会出现短流造成厌氧处理不完全,而UASB具有较高的有机物降解效率,且运行成本低,因此采用EGSB后UASB,利用UASB的高降解效率来降低厌氧系统出水COD,确保厌氧效果;由于废水经过EGSB后,水温会有2~3℃的下降,为确保UASB能在最佳厌氧温度下运行,采用部分温度较高的原水超越EGSB直接进入UASB来实现温度的平衡,提高UASB的处理效率同时减少UASB的二次加热费用。

  成本低,因此采用EGSB后UASB,利用UASB的高降解效率来降低厌氧系统出水COD,确保厌氧效果;由于废水经过EGSB后,水温会有2~3℃的下降,为确保UASB能在最佳厌氧温度下运行,采用部分温度较高的原水超越EGSB直接进入UASB来实现温度的平衡,提高UASB的处理效率

  调节池为长方形,长10m、宽11m、深5.5m,容积为605m3,调节时间为7.2h。调节池设2台耐酸潜污泵(1用1备),单台泵Q=85m3/h,H=28m,N=15KW。泵出口安装2个支,分别安装电磁流量计,通过阀门控制将80%的废水去EGSB,其余的20%的废水进入UASB。调节池设PH自动加碱系统1套,液碱储罐尺寸为3.8m×H5.0m,碳钢材质,采用机械隔膜式计量泵。废水温度不低于35 ℃,不需加热升温。 设冷却塔1套Q=85m3/h,当排水温超过40℃ 时冷却塔,控制提升泵出口废水的温度为36~38℃。

  EGSB采用圆柱型,直径9.5m、高19.5m,有效容积1350m3,1座。反应器外壳用碳钢现场制作,配件部分为不锈钢成套设备,现场安装。

  EGSB运行温度35~37℃。反应器内循环管设置高度为16m,设2台无堵塞排污外循环泵(1用1备),单台泵Q=150m3/h,H=10m,N=18.5KW。最大循环比为1.8∶1,废水上升流速为1.2~3.4m/h。

  厌氧沉淀池为圆柱型,直径9.5m、高5m,1座,碳钢防腐。设计表面负荷为1.2m3/(m2d),沉淀时间为3.4h,主要是将EGSB出水携带的絮状、小颗粒、破碎的颗粒污泥在厌氧沉淀池沉淀,然后通过污泥回流泵补充到EGSB和UASB。设3台无堵塞污泥回流泵(2用2备),单台泵Q=25m3/h,H=28m,N=5.5KW。

  深度处理池为合建池,包括臭氧氧化池、曝气生物滤池和清水池。臭氧氧化池长4.5m、宽4.5m、深5m,HRT=65min,池底布置DN250钛板微孔曝气器,数量30只,设1台空气源的臭氧发生器,臭氧发生量为1.5kg/h。

  曝气生物滤池长4.5m、宽4.5m、深5m,设计过滤面积为20m2,过滤速度为4.2m/h,HRT=50min。滤料层厚1.5m,火山岩滤料,滤料规格10~20mm,数量30m3。反冲洗方式:先气反冲洗,气反冲洗强度q气=10L/(m2s),反冲洗时间T1=3min;再气、水联合反冲洗,气反冲洗强度不变,水反冲洗强度q水=4L/(m2s),反冲洗时间T2=7min,采用清水池的水作为反冲洗水,反冲洗出水通过管道自流至调节池;停止气反冲洗后,最后水反冲洗,水反冲洗强度不变,反冲洗时间T3=3min。空气管采用穿孔管,反冲洗配水采用大阻力配水系统,设在池底。

  氧化沟污泥的表观产率yobs为0.2kgVSS/kgCOD去除,产生含水率p2=99%的污泥混合液量Q2=40m3/d,通过二沉池的排泥泵送至污泥浓缩池。

  污泥浓缩池采用竖流式,固体通量M=25kg/(m2d),进水污泥浓度为Ci=10000mg/L,出水污泥浓度为Ce=500mg/L,污泥浓缩池出水至氧化沟进水端,污泥浓缩池构筑物长5m、宽5m、深5m,2座交替运行。设2台污泥压滤泵(1用1备),单台泵Q=5m3/h,H=60m,N=7.5KW,泵送至压滤面积为100m2压滤机压滤处理,泥饼外运到固体处置场处置。

  EGSB及UASB采用同类柠檬酸生产厂家厌氧颗粒污泥启动,EGSB和UASB投加的含水率94%的颗粒污泥量分别是600m3和300m3,占各自反应器容积的45%和30%。EGSB、UASB进水水量、COD及厌氧系统处理水量变化见图2。

  厌氧系统调试总计80d分2个阶段,第一阶段用时30d,EGSB与uasb并联处理废水,厌氧系统处理水量为EGSB与UASB处理水量之和,从最开始的400m3/d逐渐上升到1100m3/d,EGSB和UASB进水浓度在调试期间进水浓度与调节池浓度一致,进水浓度在1100~14000mg/L波动。

  EGSB和UASB出水进入厌氧沉淀池;第二阶段UASB接收EGSB出水,所有处理废水均经过UASB,UASB处理水量与厌氧处理系统的处理水量相同,处理量由1100m3/d逐渐提高至2000m3/d并稳定运行20d,由于将EGSB出水引入到UASB,从而UASB的进水浓度从11000~14000mg/L降至3000~5000mg/L,UASB出水进入厌氧沉淀池。

  EGSB、UASB及厌氧系统出水COD、有机负荷和去除率变化见图3。EGSB进水COD在11000~14000mg/L时,进原水量从200mg/d上升到1600mg/d,有机负荷从2.1kgCOD/(m3d)上升到14.3kgCOD/(m3d),EGSB出水COD从950mg/L逐渐上升,最终稳定在1500mg/L,COD去除率为86%。

  厌氧系统调试的第一阶段,厌氧系统处理原水量从400mg/d上升到1400mg/d,厌氧沉淀池出COD在从649mg/L逐渐上升到1236mg/L,COD去除率由94%下降至91%,调试后50d,由于改变运行模式,厌氧沉淀池出水COD由开始逐渐下降,随着厌氧处理水量从1400mg/d上升到2000mg/d,厌氧沉淀池出水COD稳定在590~690mg/L,厌氧系统COD去除率由91%上升至94%。从以上的数据分析可知,采用EGSB与UASB,并将少量原水直接配送至UASB,可以将厌氧系统出水的COD降低到较低的水平。

  VFA是厌氧过程中重要的中间产物,有机物需先经过产酸形成VFA,才能为沼气。厌氧反应器是否稳定,可以通过是否出现VFA的积累 进行判断。大部分细菌,例如水解细菌和酸化细菌,适合它们生产的PH在5~8.5。甲烷菌对PH的变化非常,合适稳定生长的PH为6.5~7.8.

  氧化沟采用当地城市污水处理厂经过带式压滤机压滤后的好氧剩余污泥进行启动,污泥含水率80.3%~86.2%,污泥VSS/TSS为0.62,接种污泥量为100m3,占氧化沟的容积为4%。开始调试前10d内,由于有机负荷低,表曝机持续曝气,污泥被打碎,污泥的沉降性差,SV30为70%~80%,二沉池的出水COD在80~100mg/L。随着进水量不断加大,2台表曝机间歇并交替运行2台表曝机均运行3h停止1h,且2台表曝机的错 峰1h),持续此种交替方式15d,污泥的沉降性明显好转,SV30稳定在30%~40%,二沉池的出水COD在60~75mg/L。之后逐渐增加表曝机开机时间,待调试结束,氧化沟污泥SV30稳定在30%~35%,氧化沟有机 负荷为0.52kgCOD/(m3d),二沉池的出水COD在55~65mg/L,COD去除率为90.8%。

  深度处理的主要目的是解决经前序工艺处理后水中的污染物,同时还应有脱色、消毒功能。臭氧氧化可以提高二级生物处理出水中难降解有机物的可生化性,臭氧接触氧化池主要是去除色度和强氧化难降解有机物,二沉池出水的色度为50~70,经过臭氧接触脱色后,色度小于20,说明经生化处理后的柠檬酸废水剩余色度,采用臭氧氧化可以去除的,同时臭氧接触氧化池出水的COD在50~60mg/L,COD去除率在8%~9%。曝气生物滤池(BAF)过滤臭氧接触池出水的SS和吸附难生物降解的污染物,去除出水的溶解性微生物产物(SMP),为最后出水把关。调试阶段填料层厚度为1m时,BAF出水的COD在45~55mg/L;稳定运行时补充填料,厚度达到设计厚度为1.5m,BAF出水的COD在40~50mg/L,COD去除率达到16.6%~20%,这也证明了增加填料层的厚度可以提高COD的去除效果,使BAF出水的COD更低。

  该废水处理工艺中EGSB和UASB组成厌氧系统COD去除率为94%,氧化沟系统的COD去除率为90.8%,深度处理系统的COD去除率为23.0%,整个废水系统的COD总去除率为99.6%,去除COD为23.3tCOD/d。

  (1)采用EGSB和UASB、表面曝气方式的氧化沟、臭氧脱色和曝气生物滤池为主的生物处理工艺处理柠檬酸废水,系统出水COD小于50mg/L

  本文研究采用了“UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)-缺氧好氧-混凝沉淀”组合工艺, 以苏州一家印染企业排放的综合性印染废水为处理对象进行中试研究。

  超过水污染物排放标准或者超过重点水污染物排放总量控制指标排放水污染物的,处以二十万元以上一百万元以下的罚款。

  高级氧化技术,利用反应体系中产生的活性极强的羟基基(稯H)来进攻有机污染物,最终将有机污染物氧化为CO2和H2O以及其他无毒的小酸。

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