CASS工艺在食品加工厂废水处理中的实际应用<br/>——以烤鳗废水处理为例

CASS工艺在食品加工厂废水处理中的实际应用
——以烤鳗废水处理为例

2023-01-15何丽宁胡伟伟

皮革制作与环保科技 2022年23期

关键词：生产废水电耗滤池

何丽宁，胡伟伟

（福建碧昂环境工程有限公司，福建泉州 362000）

1 工程概况

某烤鳗加工厂引进了一条烤鳗生产线，年产冻烤鳗2 000多吨。烤鳗生产废水，若未经处理就直接排放，将对其纳污水体造成明显的污染危害。根据环评批复，该污水经处理后需达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）［1］中的一级排放标准。

生产环节：活鳗验收、暂养冰鳗、剖鳗、漂洗、切片、打串、白烧1-2、蒸煮、蒲烧1-4、预冷、速冻、成品选别、内盒包装、金属检测、外箱包装、冷冻、交付。

2 污水的水质和水量

2.1 设计污水处理量

剖杀工序产生的废水为320～330 t/d，烤鳗段产生废水70～80 t/d，如果蓄养废水与生活污水一起排入市政管网，则烤鳗生产的废水水量：Qd＝400 m3/d。

2.2 污水水质

进水水质依据建设项目单位对相同烤鳗生产工艺废水水质的实际监测报告水质情况：CODCr（mg/L）：1 200～3 400；BOD5（mg/L）：600～1 800；SS（mg/L）：500～850；pH值：4.5～6.5；动植物油（mg/L）：100～150；NH3-H（mg/L）：50～80。

3 烤鳗生产废水的来源及处理难点分析

3.1 烤鳗生产废水的来源

烤鳗产品的生产过程包括蓄（吊）养、宰杀和烤鳗等生产工序，这些过程均需要用水［2］，所产生的废水包括剖杀工序废水和车间清洗废水，其中剖杀工序废水占80%。污染物的主要来源：鳗鱼在蓄（吊）养池中，排泄物及其身上粘稠液将随蓄（吊）养池排放而排出；宰杀鳗鱼时需要清水清洗，排放水中含有鳗鱼血污及部分碎肉屑等；烤鳗时的冷却及设备清洗用水，排放水中含有鳗鱼烧烤时排出的液体和调味用的酱油，可能还有少量调味剂，如香料、清酒等；设备在清洗过程中可能会使用部分消毒剂，因此在废水排放过程中会含有少量的消毒剂［2］。

3.2 烤鳗生产废水处理难点分析

烤鳗加工的生产废水含有较高浓度的CODCr、BOD5、SS、氨氮、油脂，属于中度有机废水，且水质的pH值介于4.5～6.0间，偏酸性。不同工序排放的污染物浓度不同，在宰杀阶段，水质中SS含量超过1 000 mg/L，CODCr的含量在800 mg/L以上，油脂的含量也大于100 mg/L；在烤鳗阶段，SS较低，CODCr（1 500～5 000 mg/L）、油脂（100～1 000 mg/L）都很高。在废水排放过程中水质和水量的波动都比较大，除了有机物、悬浮物浓度高、色度大外，其中还含有消毒剂。

废水中BOD5/CODCr的比值在0.4以上，属可生化性较好的废水，但是也存在严重影响废水生化处理的难题：（1）含有较多的油脂，油脂不易被生物菌降解，且对生物菌产生了一定的抑制作用。（2）血红蛋白含量高，油脂和悬浮物多，易在调节池内形成较厚的浮渣层。（3）废水的水质和水量波动较大，冲击负荷大。（4）在生产废水中含有消毒剂，消毒剂排放一般都较为集中，对生物菌有一定的影响。（5）水质偏酸性不利于微生物的生长。

4 烤鳗生产废水处理工艺

4.1 工艺流程

目前，国内外烤鳗生产废水处理工艺技术采用物化与生物相结合的方法［3］。烤鳗废水中存在油脂，一般在进行生物处理之前，先用物化除去油脂，物化除油有重力隔油、混凝隔油、气浮隔油等技术［3］；其次烤鳗废水中含有大量的血红蛋白，在工艺中经常采用厌氧将血红蛋白分解成小分子，有利于后续的好氧生物处理，且能够保证出水水质。根据厂区的规划，预留的废水处理站场地有限，因此工艺的选择除了从废水的水质、处理深度、经济效益三个角度考虑以外，还得注意一个比较重要的问题，就是处理站的占地面积。综合各种因素，确定用隔油-厌氧生物滤池-CASS工艺来处理该项目的废水［3］，既可达标排放，又可以节约处理成本和占地面积，其具体废水处理工艺流程见图1。

4.2 废水处理工艺技术方案的主要特点

CASS工艺具有以下特点：（1）生产废水中的粗粒径油珠占比较大，易浮于水面，可通过隔油池将油脂回收利用，同时避免了油脂对后续处理的不良影响；（2）设计较大的调节池，通过较长时间的水质均化和水量调节，降低其对后续处理系统的冲击负荷，并通过机械搅拌，加强池内废水的混合，使水质趋于稳定，避免调节池表面形成浮渣结壳；（3）设计中和池，调节pH值，为微生物创造适宜的生存环境；（4）利用厌氧生物滤池处理废水，一方面厌氧可以进一步提高废水的可生化性，有利于后续工艺的处理，另一方面，厌氧对于高浓度废水的CODCr去除效率非常高，而且厌氧处理负荷高、能耗很小、产污泥量也非常少，具有占地少、一次性投资少、运行费用低、污泥处理费用低的优点；（5）利用CASS工艺处理烤鳗废水具有脱氮效率高、出水水质好、布置紧凑、占地面积小、运行方式灵活、投资少的优点［5］；（6）污泥少，电耗较小，运行费用低。

4.3 主要的构筑物及设备

（1）格栅池：格栅池设计成中、细两道人工格栅，有效地防止了该部分物质进入后续处理系统而发生堵塞，磨损水泵和渠道，所拦截的悬浮物还可以作为猪饲料。格栅井的尺寸为3 160 mm×600 mm×1 480 mm，安装角度为60°，高度为1 480 mm，栅条宽度为10 mm，间隙：细格栅为16 mm，密格栅为8 mm，可采用人工清渣的方式。

（2）隔油池：生产废水中的粗粒径油珠占大部分，易浮于水面，通过隔油池将油脂回收利用，避免了油脂对后续处理的不良影响，可采用波纹形斜板隔油。池体尺寸为4 320 mm×1 400 mm×3 680 mm，格间数为2，每格宽度为1.4 m，其中斜板长1.0 m，斜板角度为60°。油珠设计的上浮速度为0.2 mm/s，废水在隔油池中的水平流速为1.2 mm/s，隔油池表面面积为6.72 m2，过水断面面积为10.56 m2，采用半地埋式，顶部标高为0.2 m，另设护栏。

（3）调节池：调节池设计成平底，并设有潜水搅拌器。一方面可防止部分颗粒物质在调节池中沉淀，另一方面可以充分均化水质。停留时间为10.6 h，尺寸为12 800 mm×6 000 mm×3 300 mm，其中池深为3.0 m，有效水深为2.3 m，保护水深为0.7 m，超高为0.3 m，采用地埋式，顶部标高为-0.38 m。池子出水端设置两台排污泵，一用一备，将出水抽送至中和反应池。潜水搅拌器选用QJB1.5/8-400/3-700/s，二台呈对角线安装，在两边长边3.9 m处各安装一台。提升泵选用50QW25-10-1.5的潜污泵2台，出水管为50 mm，最大流量为25 m3/h，最大扬程为10m的H2O，功率为1.5 kW。

（4）中和反应池：生产废水常出现pH值低于6.0情况，此时需投加石灰乳，经静态混合器充分混合并于中和反应池内进行中和反应，石灰乳加药量在100 PPM。在中和池中有pH值在线监测仪，采用自动化控制加药。调整pH值至生物菌适宜的范围，为7.0～7.5。停留时间为10 min池体尺寸为1 500 mm×1 500 mm×1 900 mm，池子配有一台0.75 kW的搅拌机，池底坡度取0.02，并设穿孔排泥管。进水管道上安装的静态混合器采用GJH100管式混合器。

（5）厌氧生物滤池：从中和反应池排出的水，先经过厌氧生物滤池，再进入CASS池，这样一方面厌氧可以进一步提高废水的可生化性，另一方面，厌氧对于高浓度废水中CODCr的去除效率非常高，而且厌氧处理的负荷高、能耗很小、产污泥量也非常少，具有占地少、一次性投资少、运行费用低、污泥处理费用低的优点。厌氧滤池池体尺寸为8 000 mm×5 000 mm×5 200 mm，共2座，其中滤料高度为3 500 mm，滤料底部至池底距离为700 mm，滤料顶部至池顶距离为700 mm。废水在厌氧滤池中的HRT为22.56 h（有机负荷N=2.4 kgCOD/m3·d），为半地埋式，顶底标高为-3.68 m。

滤料选用半软性填料，型号为ø120，孔隙率为97%，比表面积为87%～93%，共需要填料288 m3。设计池子底部配水采用穿孔管式配水系统，每座池内安装四根DN70的穿孔管，每根管上开有四个ø15 mm的出水小孔。每个池子设有潜水搅拌器，搅拌器选用QJB1.5/8-400/3-700/s，二台呈对角线安装，在两边长边4 m处各安装一台。出水堰尺寸为150 mm×150 mm，堰高为78 mm，堰口宽度为160 mm，堰口间距为200 mm。

（6）CASS池：由厌氧生物滤池排出来的水B/C=0.61，有机物浓度还很高，出水重力自流到CASS池中，进一步进行生物降解，达标后排放。CASS池采用连续进水，并有20%的污水回流。BOD5负荷Ls=0.14 kgBOD5/kgMLSS·d；MLSS浓度X=3 500 mg/L；排出比1/m=1/3。反应池水深H取4.5 m，缓冲层高度取1.4 m，超高0.7 m。CASS池中间设一道隔墙，将池体分割为预反应区和主反应区两部分，靠进水端、容积为CASS池总容积的10%左右的预反应区为吸附兼氧区，另一部分为主反应区。

CASS池尺寸：20 000 mm×4 500 mm×5 400 mm，其中超高为900 mm，有效水深为4 500 mm，保护水深为500 mm，反应池的有效容积V=405 m3。曝气5.5 h，静沉1.5 h，排水1 h，周期为8小时，一个池一天的周期数为3。预反应区长度为3 600 mm，其中兼氧区为2 000 mm。

CASS池安装一台旋转式滗水器，采用ZYSR200型（单边滗水），此设备耗电小，其主要技术参数如下：滗水器排水量为200 m3/h、滗水高度小于3.0 m、排水时间（1个周期）为0.6～2.0 h、电动功率0.55 kW。回流泵选用WQN潜污泵，型号50WQN10-10-0.75，两台一备一用，出水管为50 mm，最大流量为10 m3/h，最大扬程为10 mH2O，功率为0.75 kW。鼓风机采用风量为7.62 m3/min，静压为58.8KPa的3L100-Ⅱ（3L22）罗茨鼓风机二台，一用一备。该风机的技术性能如下：转速n＝1 880 r/min，出风口径DN100 mm，出风量为7.62 m3/min，电机功率为11.45 kW。

（7）污泥浓缩池：污泥浓缩采用连续式重力浓缩法，竖流沉淀池的形式。在浓缩池不同深度处设置出水管，下设污泥斗，斗壁夹角为60°，污泥由泵排入浓缩污泥泵房；浓缩时间T=16h，单池尺寸为3 500 mm×3 500 mm×5 400 mm，为半地埋式，顶部标高为1.32 m，不另设护栏。污泥浓缩池每16 h排泥一次，采用螺杆泵排泥2.5 h，污泥流量为3.2 m3/h，螺杆泵一台，型号I-1B1.5吋，流量为3.2 m3/h，扬程为80 m，吸程为3 m，进出口径为40 mm，转速为960 r/min，配用电机为3 kW，工作压力为8 MPa。选择DY-1000型带式压榨过滤机，处理能力为1.4～8 m3/h，滤带有效宽度1 000 mm，重力过滤面积为5.8 m2，压榨过滤面积为4.8 m2，电机功率为1.5 kW，外型尺寸为4 105 mm×1 760 mm×2 160 mm。

（8）设备间：鼓风机房尺寸为5 000 mm×3 000 mm×3 200 mm；污泥泵房尺寸为5 000 mm×3 000 mm×3 200 mm；压滤机房尺寸为7 000 mm×5 000 mm×3 200 mm；控制室尺寸为3 200 mm×3 000 mm×3 200 mm。

5 技术经济指标

5.1 工程投资

该场站占地1 200 m2，总投资299.7万元，其中土建工程投资130.3万元，工艺设备投资169.4万元。

5.2 运行费用

（1）电费：2台功率1.5 kW调节池提升泵，日运行时间10 h，日电耗为30 kWh；2台功率1.5 kW调节池搅拌器，日运行时间10 h，日电耗为60 kWh；1台功率0.75 kW的中和池搅拌机，日运行时间20 h，日电耗15 kWh；4台功率1.5 kW的厌氧虑池搅拌器，日运行时间10 h，日电耗为60 kWh；1台功率0.75 kW 的CASS回流泵，日运行时间12 h，日电耗为9 kWh；1台功率11.45 kW的曝气鼓风机，日运行时间18 h，日电耗为206 kWh；1台功率0.55 k的WCASS滗水器，日运行时间3 h，日电耗1.65 kWh；1台功率0.3 kW的加药系统，日运行时间12 h，日电耗3.6 kWh；1台功率1.5 kW的压榨过滤机，日运行时间2.5 h，日电耗3.75 kWh；1台功率3.0 kW的螺杆排泥泵，日运行时间2.5 h，日电耗7.5 kWh；

综上，污水日耗总电量为3 9 6.5 k W h，电费单价为0.6 元/kWh，功率因素取0.8，总运行电费为：396.5 kWh/d×0.6 元/kWh×0.8=190.32 元/d，吨水电费：190.32 元/d÷400 吨/d=0.48 元/吨

（2）药费：废水处理过程中石灰乳的加药量为100 PPM，日加药量为0.04 t/d，石灰价格为400 元/t，则药剂费为：E2=0.04 t/d×400 元/t÷400 m3/d=0.04 元/（m3废水）。当生产废水的pH值较高，接近7左右（中性）时，可不用投加碱调节pH值，因而节省了药剂费用。