常温UASB反应器在淀粉废水处理中的应用

Size: px

Start display at page:

Download "常温UASB反应器在淀粉废水处理中的应用"

楚莫
5 years ago
Views:

1 常温 UASB 反应器在淀粉废水处理中的应用中国纺织工业设计院胡威夷 1 前言淀粉是食品医药化工纺织等工业部门的主要原料, 近年来随着改革开放的不断深入, 淀粉行业的技术水平得到了迅速发展, 但是废水治理已迫在眉睫 2 UASB 反应器的应用北京红星淀粉厂是一家以玉米为原料生产淀粉的中型企业, 年产淀粉为 6000~7000 吨, 满足着北京市近 70% 的淀粉需求该厂采用亚硫酸法生产玉米淀粉, 生产流程主要为 : 在亚硫酸溶液中浸泡玉米籽粒, 然后将其破碎, 从中分离胚芽, 剩余物细磨碎成玉米糊, 而后筛分, 使粉渣与淀粉蛋白浆分开 ; 将淀粉蛋白浆悬浮物分离成淀粉和麸质, 最后洗涤淀粉经过上述各道工序, 从玉米籽粒中得到的玉米湿淀粉用作生产干淀粉, 胚芽用作生产玉米油, 渣用于生产干玉米饲料或用作牲畜的饲料, 麸质既可用作饲料, 又能用作配制蛋白膏 ( 粉 ) 和谷氨酸的原料生产过程中废水主要产生于气浮槽排水, 淀粉洗涤水和玉米浸泡水, 除此之外, 还有少量地面冲洗水 2.1 水量与原水水质设计水量为 500m3/d 原水水质为 :CODcr:7000mg/l;BOD5:4000mg/l;SS:500~1000mg/l; 总氮 : 30~120mg/l:PH:4~5; 温度 :20~ 处理要求 : 采用北京市颁布的污水综合排放二级标准, 其主要排放指标如下 :CODcr 80mg/l; BOD5 40mg/l;SS 70mg/l; 氨氮 25mg/l;PH6.5~ 工艺的比较与确定根据同行业废水治理现状技术水平, 我们推荐该厂废水采用厌氧一好氧相结合的处理工艺, 厌氧是该工艺的主体, 选择何种厌氧工艺又是关系到治理效果好坏的关键, 现就几种厌氧工艺作一比较, 详见下表 : 指标类别几种常用厌氧工艺特点表普通消化池厌氧接触工艺厌氧生物滤池上流式污泥床 (UASB) 反应器去除可溶性有机物 < ~ ~ ~15. 0 负荷 (kgcod/m3.d) 进水允许的有机悬较小 ( 一般小于大 ( 可高达 50) 大 ( 可高达 50) 小 ( 小于 0.2) 浮物含量 (g/l) 4) 进水 COD 不低于 (mg/l) COD 去除率较低较低较高较高动力消耗较大较大较小较小生产控制较容易较容易较容易较难基建投资较大较大较大较小

2 占地面积较大较大较小较小堵塞情况无无有可能无低温效果效率差效率差效率较高效率较高从上表不难看出厌氧过滤器和上流式厌氧污泥床 (UASB) 是两种比较优越的处理工艺, 它们在较低的造价和能耗下不仅有较高的有机物容积负荷, 而且有很高的处理效率, 如果再考虑到沼气的利用, 那么, 它们就不仅仅是高效省能的处理工艺, 而且也是一种产能的污水处理工艺, 其表现在环境能源生态三个方面的综合效益是可喜的因此在该厂我们选用上流式厌氧反应器作为工艺主体构筑物其构造与其它厌氧生物处理装置的不同之处是 :1 废水由下向上流过反应器 ;2 污泥无需特殊的搅拌设备 ;3 反应器顶部有特殊的气液固三相分离器工艺流程 : 流程说明 : 车间废水首先进入调节罐, 使废水在此均质均量, 之后由泵提升送入高效厌氧处理器, 进行厌氧发酵处理, 有机物转化为低分子有机质和无机质, 并产生甲烷气, 沼气经脱硫处理, 储于气罐并再利用 ; 废水则进入生物氧化地经曝气, 降解剩余大部分有机物, 出水外排 ; 污泥部分回流, 部分经浓缩, 脱水外运 2.4 UASB 反应器的主要工艺参数停留时间 :20hr 容积负荷 :8.4kgCOD/m 3.d 有效容积 :420m 3 ( ) 产气量 :700m 3 沼气 /d( 沼气纯度 :50~60%CH4) COD 去除率 >75% 2.5 反应器的主要尺寸见下图

3 3 UASB 的生产性调试 3.1 接种污泥 UASB 反应器的接种污泥取自北京高碑店污水处理厂脱水后的好氧活性污泥, 污泥接种量 6.0~ 8.0kgvss/m3, 体积 20m3 污泥用水化开并经筛网过滤后, 泵入 UASB 反应器 3.2 UASB 反应器的调试 (1) 污泥驯化期投泥完毕后立即投配淀粉废水进行浸泡污泥驯化期内采用间隙进水待出水 COD 值降至进水 COD 值的 75% 时, 再增加进水时间和频率, 并逐步缩短进料的间隔时间, 直至连续运行 (2) 逐步提高负荷期逐步提高进水量, 进水量分别为总水量的 20% 30% 40% 90% 100% 九个阶段进行, 以出水 COD 为主要监控指标, 当出水 COD 在 1000mg/l 以下并能稳定运行 10 天后, 方可进入下一阶段提高水量连续运行一段时间后, 从反应器底部取泥样观察, 发现了紧密球状颗粒污泥主要由甲烷八叠球菌组成粒径为 0.1~0.5mm, 颜色墨黑, 边缘光滑, 在清水中有较好的沉降性能此时容积负荷有机物为 3.0kgCOD/m 3.d 左右 (3) 满负荷运行期在这个阶段, 越来越大的水力负荷把大量的沉降性能差的絮状污泥冲出反应器, 形成一层颗粒污泥层虽然颗粒污泥层厚度开始较小, 但颗粒污泥却因最先得到充足的营养, 而能够迅速地生长, 致使厚度不断增加, 最终反应器有机负荷稳定在 8.0kgCOD/m 3.d 以上,COD 去除率达到 84.3~91.5% 颗粒污泥多为黑色, 部分为灰色, 颗粒较为均匀, 属丝菌颗粒, 大部分直径为 1.0~5.0mm 由此可见, 培养和保持高浓度高活性的足够数量的颗粒污泥是 UASB 反应器发挥作用的关键所在下表为 UASB 反应器连续运行十天的数据

4 指标时间实际进水量 (m 3 /h) 水温 ( ) PH 值进水 COD(mg/l ) 出水 COD(mg/l) 去除率 (%) 调试期间的监测和控制 (1)PH 值 PH 值显示了有机酸浓度, 碱度和 CO 2 的综合效果, 是一个重要的不太敏感的指标在启动过程中基本上把反应器内 PH 值控制在 6.8~7.2 之间, 以创造一个最适于甲烷菌生长的环境运行结果表明, 偶尔出水 PH 值达到 6.6 也没有明显地影响处理效果对于进水 PH 值并不特意加以控制, 在 6.0~10.0 的范围内都是可以接受的, 因为反应器内具有较大的缓冲能力, 只要酸性和碱性水不是大量连续地涌入反应器而破坏缓冲能力, 就不会影响厌氧消化过程由于在生产过程中, 事故排放时酸性增强, 此时应加 CaCO 3 调节 (2) 碱度 UASB 反应器之所以能使 PH 值维持在一个近似中性的条件下, 应归结于碱度的缓冲作用, 由于在调试过程中,UASB 反应器缓冲能力小, 所以加 NaCO 3 或 CaCO 3 进行调节 ( 考虑到价格问题, 采用 CaCO 3 ), 结果表明进水碱度维持在 750mgCaCO 3 /l 以上, 反应器便具备了足够的缓冲能力 (3) 出水 COD 和 COD 去除率调试初期用溶解性 COD 作为监控指标, 以避免污泥流失时对去除效果的干扰, 而在满负荷运行期转而用混合 COD 控制出水水质 COD 去除率是作为提高负荷的依据, 只有去除率到 80% 以上, 并能稳定在这个水平时, 提高负荷才是安全的 (4) 运行后, 因水力冲刷和沼气搅拌, 使污泥床很快膨胀而造成污泥流失, 这种流失形式称为膨胀流失因接种污泥中那些沉降性能不良的污泥被冲出反应器, 而此时污泥床仍存留在反应器内, 这种流失形式被称为冲刷流失膨胀流失对污泥的沉降性能并没有选择性, 流失持续时间短, 往往是高浓度, 大流量地流失流失的污泥和在反应器内的污泥在理化性能微生物组成方面没有明显的差异冲刷流失的污泥结构松散, 有机成分高产甲烷活性差, 和反应器内的污泥有显著区别, 没有必要回流到反应器冲刷流失是一种有选择性的污泥流失, 能够保留住沉降性能好的污泥, 以承受高负荷的冲击, 这实际上是一个选优汰劣的主动过程膨胀流失和冲刷流失在提高有机负荷时表现尤为突出, 所以在调试初期提高有机负荷应该慎重, 以免造成过多的厌氧菌流失在调试后期, 则有意采取高的水力负荷和产气负荷运转, 以期去除絮状污泥, 为颗粒污泥争夺营养提供条件, 从而更有利于颗粒污泥的生长总之, 控制反应器的有机负荷是控制污泥过量流失的主要方法提高污泥的沉淀性能是防止污泥流失的根本途径

5 3.4 废水水质和环境因素对 UASB 的影响 (1) 悬浮固体物 : 淀粉废水中有时含有大量的玉米粒等固体悬浮物, 一些不能生物降解的 SS 进入 UASB 反应器会形成浮渣或占据一部分有效容积, 并会导致颗粒污泥的解体, 使悬浮物质与厌氧微生物混合, 将厌氧微生物挤出厌氧反应器, 从而降低了厌氧污泥的活性与反应器中的活性厌氧污泥含量严重时浮渣还会结成硬壳, 在三相分离器内阻碍沼气的释放和收集, 甚至会阻塞沼气管路由此可见, 废水中悬浮固体物的含量对整个厌氧过程会有很大影响所以在本工程中废水中的 SS 先经预沉池去除 ( 注 :SS 的预沉在进入调节池之前已经厂方处理, 故在工艺流程图上未列出 ) (2) 营养 : 良好的营养条件是产甲烷菌和有关菌群代谢生长的前提, 淀粉废水中含有丰富的营养物质, 在整个调试和正常运行的一年多来, 基本上不需加营养物质 (3) 温度 : 该工程在调试期间正值冬天,UASB 反应器的抗缓冲能力比较弱, 废水在调节池中加热至 30 左右, 再进入 UASB 反应器, 确保反应器的温度维持在 20~25 ; 而在正常运行时温度的变化对 UASB 的正常运行影响不大, 产气量的变化也比较小所以在常温下处理淀粉废水具有很好的环境效益和经济效益 4 结论该工程成功地运用常温 UASB 生产工艺处理淀粉废水, 并在常温条件下实现了 UASB 反应器接种活性污泥的颗粒化, 在国内淀粉行业尚属首次 (1) 调试完成之后的满负荷运行,UASB 单池反应器的有机物容积负荷满足甚至超过设计负荷,COD 的去除率大于 75%, 加上后续工艺的处理, 可满足废水排放标准 (2) 采用好氧活性污泥接种在 UASB 反应器内培养出厌氧颗粒污泥 (3) 该工程获得较好的经济效益, 厌氧处理提供的沼气使整个污水处理厂能做到能量自给自余但沼气的利用, 也增加了站区的危险性, 需严格管理 (4) 当 UASB 反应器缓冲能力比较弱时, 污泥流失比较严重, 这对 UASB 反应器和后续的好氧处理工艺都会带来不良的影响, 建议在 UASB 反应器后加一沉淀池, 以防反应器污泥的过分流失和加重后续工艺的负担, 并去除出水悬浮物, 提高出水水质另外, 污泥返回反应器作进一步分解后, 还可减少污泥排放量, 加速反应器的污泥积累特别是在反应器启动初期, 能进行污泥回流, 缩短启动时间 (5) 从沉淀池排出部分回流至调节罐的污泥, 随废水再进入 UASB 反应器时, 容易造成 UASB 反应器进水管的堵塞, 建议污泥回流直接至 UASB 反应器, 这样既可减少进水管的堵塞, 又可减少为解决堵塞从进水管放泥的做法, 保持污泥床的稳定

目录目录... 2 释义... 4 一常用词语解释... 4 二专业词语解释... 5 第一章声明... 7 第二章特别风险及重大事项提示... 8 第三章推荐备案情况... 11 一推荐人推荐情况...

目录目录... 2 释义... 4 一常用词语解释... 4 二专业词语解释... 5 第一章声明... 7 第二章特别风险及重大事项提示... 8 第三章推荐备案情况... 11 一推荐人推荐情况... 广州益方田园环保股份有限公司 ( 住所 : 广州市萝岗区科学大道科汇发展中心科汇一街 11 号 201 房 ) 财务顾问地址 : 广州市天河区珠江东路 11 号高德置地广场 F 栋 18 19 层 ( 邮政编码 :510623 电话 :021-60883460 传真 :021-60883470)