高氯亲水胶体类食品废水处理工程实例

2022-05-06王婷朱晓禹王政委董斌孙永军肖雪峰

工业用水与废水 2022年2期

王婷，朱晓禹，王政委，董斌，孙永军，肖雪峰

（1.江苏奥尼斯环保科技有限公司，南京 210046； 2.南京工业大学城市建设学院，南京 211816）

1 工程概况

浙江某公司是一家专业从事亲水胶体研发、生产和销售的生物科技企业，主要产品是卡拉胶、魔芋胶、琼脂及其复配产品。产品生产流程为：原料→水洗→剪碎→碱洗→水洗→蒸煮→过滤→冷却→加溶剂凝胶→过滤→取凝胶→挤压→烘干，生产过程中会产生大量的废水。根据业主方提供的相关资料，本项目废水主要为碱液浸泡及煮胶溶解过程中产生的含盐量较高的有机废水，以及少量生活区污水。本工程设计主体处理工艺采用物化+生化工艺，出水达到园区接管排放标准。

2 设计规模及进出水水质

该工程设计规模为4 000 m3／d，包括水洗废水2 500 m3／d（连续流），碱洗废水500 m3／d（间断流），蒸煮废水800 m3／d（间断流），其他废水200 m3／d。排放标准执行园区接管标准，设计废水水质和排放标准如表1 所示。该废水污染物浓度高、色度大、碱度高，且Cl-含量较高，本项目重点考虑废水中碱度以及Cl-对处理工艺的影响。

表1 设计废水水质和排放标准Tab. 1 Design wastewater quality and discharge standard

3 污水处理工艺

3.1 处理工艺选择

针对该类废水污染物浓度高、碱度高、 Cl-含量较高的特点，多采用预处理-生物处理-深度处理的组合工艺。可有针对性地收集生产工艺中产生的高盐废水，先进行蒸发等预处理，之后与其他废水进行混合处理，但投资运行费用较高。根据以往工程经验，培养耐盐菌采用生化法处理此类废水，运行费用明显低于物化处理。废水色度以及悬浮物采用气浮工艺进行处理，合理选择药剂能很好地解决色度以及悬浮胶体的问题。可选择AO、 SBR 等生化工艺去除废水中有机污染物，从占地、去除效果等方面考虑，可采用改良ABR-强化AO 工艺。

首先对高碱度废水进行pH 值调节，并在调节池对水质均匀混合。针对废水中的悬浮物等杂质采用气浮工艺［1］，并投加絮凝剂［2-3］，使其整体比重小于水，可依靠浮力迅速上浮至水面，达到固液分离的目的。根据分析结果，该工程废水m（BOD5）／m（COD）值低于0.3，可生化性较差，故在AO 工艺前先采用水解酸化工艺单元［4］，将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，从而改善废水的可生化性，为后续生化处理奠定良好基础。

废水中NH3-N 浓度较高，利用好氧池内回流系统将硝化液回流到缺氧池，利用缺氧池内反硝化菌的反硝化作用进行脱氮，去除NH3-N。利用好氧微生物碳化去除有机碳以及硝化菌进行硝化反应将NH3-N 转化为硝酸盐。综合考虑废水的特点，兼顾处理效果及运行等因素，废水主体处理工艺采用气浮-改良ABR-强化AO 工艺。

3.2 处理工艺流程

本项目废水处理工艺流程如图1 所示。

废水先进入调节池进行水质的均匀混合，并投加硫酸调节pH 值后，用水泵提升至后续气浮处理设备中［5］，投加PAC、 PAM 有效去除废水中的悬浮物、胶体物质。其中气浮产生的浮渣进入浮渣收集池中，气浮出水进入后续生化处理单元。废水先进入水解池提高废水的可生化性后，再进入缺氧-好氧处理单元，进行有机物、 NH3-N 的去除。生化出水经二沉池进行泥水分离后，达标排放。

3.3 设计特点

（1）针对该卡拉胶废水特点，预处理采用气浮去除色度及悬浮物等，保证后续生化系统稳定运行。

（2）改良ABR 池利用厌氧消化过程的前2 个阶段即水解和酸化，当有机物为复杂结构时，厌氧菌利用H2O 电离的H+和OH-将有机物分子中的C—C 打开，一端加入H+，一端加入OH-，可以将长链水解为短链，支链成直链，环状结构成直链或支链，提高废水的可生化性。

（3）生化单元投加悬浮球填料［6］，该填料具有生物附着力强、比表面积大、化学和生物稳定性好、不引起二次污染、亲水性能强等特点。在使用过程中，微生物挂膜快，生物膜易脱落，使用寿命长，剩余污泥少，能够大幅提高微生物浓度，对于整体处理效果有明显提升。

4 主要构筑物设计参数及设备配置

（1）调节池。 1 座，钢筋混凝土结构，尺寸为32.0 m×7.5 m×5.2 m，超高0.7 m，水力停留时间为6 h。设提升泵2 台， 1 用1 备，单台流量为83 m3／h，扬程为20 m，功率为7.5 kW；潜水搅拌机4 台，单台功率为2.5 kW。调节池加设玻璃钢盖板以收集处理臭气。

（2）气浮池。 2 套，单套处理能力为85 m3／h，一体化钢结构，玻璃钢内防腐。

（3）水解池。 2 座，钢筋混凝土结构，单座尺寸为16.5 m×16.0 m×6.0 m，超高0.4 m，水力停留时间为17.5 h，设计容积负荷约为2 kg［COD］／（m3·d），溶解氧质量浓度控制在0.1 ～0.3 mg／L。悬浮球填料投加比约为30%。设搅拌机10 台，单台功率为2.5 kW。为收集处理臭气，水解池加设玻璃钢盖板。

（4）生物选择池。 2 座，钢筋混凝土结构，单座尺寸为8.0 m×3.0 m×6.0 m，超高0.45 m，水力停留时间为1.5 h。设搅拌机2 台，单台功率为2.5 kW。生物选择池加设玻璃钢盖板。

（5） AO 池。 2 座，钢筋混凝土结构，单座A 池尺寸为13.0 m×8.0 m×6.0 m，超高0.5 m，停留时间为6.8 h；设搅拌机4 台，单台功率为2.5 kW。单座O 池尺寸为24.0 m×16.0 m×6.0 m，超高0.55 m，停留时间为25 h，设计污泥负荷为0.4 kg［COD］／（kg［MLSS］·d），回流比为50% ～100%；设鼓风机3台， 2 用1 备，风量为45 m3／min，风压为0.05 MPa，功率为55 kW；内回流泵4 台， 2 用2 备，单台流量为20 m3／h，扬程为15 m，功率为2.2 kW。AO 池加设玻璃钢盖板收集处理臭气。

（6）二沉池。 2 座，钢筋混凝土结构，单座尺寸为φ12.0 m×5.0 m，池边水深为4.3 m，表面负荷为0.74 m3／（m2·h）。单座设中心传动刮泥机1台，功率为0.55 kW；回流泵4 台， 2 用2 备，单台流量为50 m3／h，扬程为25 m，功率为7.5 kW。

5 运行效果

该工程于2019 年3 月开始动工建设， 2019 年7 月开始调试，废水中由于含有大量的藻类等物质，调试过程中气浮池出现大量气泡，通过设置污泥浓缩池上清液回流系统，将上清液回流至调节池，可显著解决气浮泡沫问题。经过2 个月调试培养、驯化，整个系统可以稳定达到园区接管排放标准。各项指标平均处理效果如表2 所示。收集自控中心进出水水质数据进行分析， 1 a 的实际运行效果表明整个系统运行稳定，出水水质良好，各项指标满足园区接管标准要求。