6000m3/d明胶废水处理工程设计与实践

摘要：明胶废水与常见的工业废水有较大不同，其成分更加复杂，处理难度更大。以某明胶生产企业为例，结合废水处理站设计处理规模和进出水水质，对不同废水处理工艺进行比选。经比选，废水处理站选用“初沉池+气浮池+水解池+厌氧好氧生化池+二沉池”组合工艺处理明胶废水。经该工艺处理后，出水的化学需氧量、生化需氧量和氨氮等主要指标均达到设计要求，满足《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的一级标准。

关键词：明胶废水；处理工艺；初沉池；气浮池；厌氧好氧生化池

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）10-0-04

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Design and Practice of 6 000 m3/d Gelatin Wastewater Treatment Project

ZOU Daofeng

（Fujian Zhongyuan Environmental Protection Technology Co.， Ltd.， Fuzhou 350001， China）

Abstract： Gelatin wastewater is significantly different from common industrial wastewater， as its composition is more complex and the treatment difficulty is greater. Taking a gelatin production enterprise as an example， different wastewater treatment processes are compared and selected based on the design of the wastewater treatment plant’s treatment scale and the quality of the inflow and outflow water. After comparison， the wastewater treatment station adopts a combination process of “primary sedimentation tank + air flotation tank + hydrolysis tank + anaerobic oxic biochemical tank + secondary sedimentation tank” to treat gelatin wastewater. After treatment with this process， the main indicators of chemical oxygen demand， biochemical oxygen demand， and ammonia nitrogen in the effluent meet the design requirements and meet the first level standards of the Comprehensive Wastewater Discharge Standard （GB 8978—1996）.

Keywords： gelatin wastewater; treatment process; primary sedimentation tank; air flotation tank; anaerobic oxic biochemical tank

骨明胶是从骨头中提取的一种无脂肪、高蛋白的食物，其生产过程中产生的废水主要来源于脱脂、浸酸、浸灰、中和、制胶和磷酸氢钙生产等工序，成分复杂，处理难度大。某明胶生产企业于1994年建成600 t明胶生产线，后经不断改造，明胶生产能力现已达到1 500 t，主要产品有药用明胶、食用明胶和副产品饲料级磷酸氢钙等。根据当地环境保护要求，明胶生产过程产生的废水经处理设施处理后需要达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的一级标准。为了保护周边环境，确保出水水质稳定达标，该明胶生产企业配套建设废水处理站。项目选用“初沉池+气浮池+水解池+厌氧好氧（Anaerobic Oxic，AO）生化池+二沉池”组合工艺处理明胶废水，设计处理规模为6 000 m3/d。

1 项目设计进出水水质

参考项目环境影响评价数据及同类型企业情况，确定废水处理站设计进出水水质，如表1所示。处理后，出水水质执行《污水综合排放标准》

（GB 8978—1996）的一级标准。主要监测指标有化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD）、氨氮（NH3-N）、悬浮物（Suspended Solids，SS）和pH值。其中，进水pH值为8.0～12.5，出水pH值为6.0～9.0。

2 明胶废水处理工艺设计

骨明胶生产过程中，废水主要来源于脱脂、浸酸、浸灰、中和、制胶和磷酸氢钙生产等工序[1]。明胶废水水量与水质波动大。例如，浸灰工段排灰、磷钙车间排水等工序通常具有间隙性，不同工序排水的水质差异极大。废水可生化性较好，含有大量来自原皮的可溶性蛋白、脂肪等有机物和甲酸等低分子添加剂，BOD/COD通常在0.4～0.5。浸酸工段和磷酸氢钙生产工段产生的废水呈酸性，主要含有Cl-、Ca2+和蛋白质、核酸等有机物，其中，Cl-浓度高达20 000 mg/L。浸灰工段废水呈碱性，含有大量Ca（OH）2、蛋白质和氨基酸等有机物。Cl-浓度过高对生化处理有一定的抑制作用，废水含有的蛋白质、氨基酸也增加NH3-N达标排放的处理难度[2]。废水SS浓度高，易腐败，污泥产生量大。每升废水的SS浓度可高达数千毫克[3]。

2.1 废水处理工艺比选

明胶废水的Ca2+浓度较高，不宜采用生物膜法进行处理，宜采用活性污泥法进行处理[4]。废水有机氮含量较高，工艺设计需要重点考虑脱氮。目前，废水处理常用的脱氮工艺主要有氧化沟工艺、序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor activated sludge process，SBR）和AO工艺等[5]。

2.1.1 氧化沟工艺

氧化沟工艺采用延时曝气，水力停留时间长，处理效果稳定，出水水质好，具有良好的脱氮功能。但是，受曝气设备（主要使用转碟、转刷和表曝机）的限制，一般氧化沟水深不能太深，因此占地面积较大。项目地处我国北方地区，冬季天气比较寒冷，尽量采用鼓风曝气方式来保持生化池水温，而氧化沟主要使用转碟、转刷和表曝机供氧，不能在冬季将水温控制在较高水平，影响硝化效果。因此，项目不考虑采用氧化沟工艺。

2.1.2 SBR工艺

SBR工艺具有一定的脱氮功能，但硝化和反硝化过程在同一反应器中进行，只能通过不同时间采用不同工序营造硝化和反硝化环境，受环境因素干扰较大，硝化和反硝化速率不宜控制，因此实际运行往往达不到理想的脱氮效果。此外，SBR工艺采用间歇曝气，明胶废水在曝气过程中会生成大量的CaCO3，易对曝气器造成堵塞[6]。

2.1.3 AO工艺

AO工艺硝化和反硝化过程分开在两个反应器中进行，各反应器工艺条件较易控制，脱氮效果稳定。经综合考虑，项目采用基于活性污泥法的AO工艺进行脱氮[7]。为了加快蛋白质水解和大分子分解，AO工艺前端添加厌氧水解工序[8]。经设计，项目选用以AO工艺为核心的“初沉池+气浮池+水解池+AO生化池+二沉池”组合工艺处理明胶废水，工艺流程如图1所示。

2.2 处理工艺说明

浸酸车间、磷钙车间和浸灰车间产生的废水由明渠输送，经格栅去除骨粒等粗大物，然后自流至灰水集水池。需要注意的是，集水池布设曝气装置，防止污泥沉淀。之后，出水通过提升泵提升至预沉池，沉淀去除大部分石灰等悬浮物，清水自流进入综合废水集水池。脱脂车间、提胶车间等产生的废水由明渠输送，经格栅去除骨粒等粗大物，然后自流至综合废水集水池。同样，集水池布设曝气装置，防止污泥沉淀。之后，出水通过提升泵提升至预曝气调节池，通过预曝气均质后由泵提升至初沉池。初沉池投加硫酸，发生中和反应，出水进入初沉池，以除去大部分悬浮物和不溶性有机物，并且采用聚丙烯酰胺作为助凝剂，以提高共沉淀效果。

初沉池出水自流进入气浮池，投加混凝剂聚合氯化铝、絮凝剂聚丙烯酰胺，经过搅拌反应，除去废水中油脂类等不易下沉物质。污水经气浮池上方的刮渣机刮去浮渣后进入送入集泥池进行脱水处理。气浮池废水自流进入AO生化池，在水解池中将大分子有机物水解成小分子有机物，以提高有机物去除效率，同时有机氮通过水解转换为氨氮。在后续缺氧池和好氧池中，利用系统活性污泥的微生物作用去除大部分溶解态有机污染物，并通过生物硝化与反硝化作用脱氮。水解池和缺氧池布设潜水搅拌机，好氧池布置可提升曝气器，混合液经内回流泵回流至缺氧池。好氧池混合液经二沉池沉淀后，出水达标排放。预沉池和初沉池沉淀污泥直接排入集泥池，二沉池剩余污泥经浓缩池浓缩后排入集泥池，集泥池污泥由污泥输送泵送入污泥脱水机进行机械脱水，干泥外运后安全填埋。浓缩池上清液、脱水机滤液及冲洗水返回综合废水集水池循环使用。

2.3 工艺单元设计参数

格栅渠设置2座，采用钢筋混凝土结构，单池尺寸为8.45 m×0.80 m×1.50 m（长×宽×高）。灰水集水池设置1座，采用钢筋混凝土结构，有效容积为360 m3，尺寸为15.00 m×8.45 m×3.50 m（长×宽×高）。预沉池设置1座，采用钢筋混凝土结构，有效容积为360 m3，直径为14 m，高度为5.0 m，表面负荷为0.82 m3/（m2·h）。综合废水集水池设置

1座，采用钢筋混凝土结构，有效容积为360 m3，尺寸为15.00 m×8.45 m×3.50 m（长×宽×高）。预曝气调节池设置1座，采用钢筋混凝土结构，有效容积为5 800 m3，尺寸为46.2 m×23.0 m×6.0 m（长×宽×高），水力停留时间为23.2 h。加药反应池设置1座，分为3格，采用钢筋混凝土结构，有效容积为80 m3，尺寸为4.5 m×3.3 m×6.5 m（长×宽×高），水力停留时间为20 min。

初沉池设置2座，采用钢筋混凝土结构，有效容积为900 m3，单池直径为14 m，高度为6.5 m，表面负荷为0.82 m3/（m2·h）。反应池设置2座，每座分为3格，采用钢筋混凝土结构，有效容积为80 m3，单池尺寸为5.5 m×3.0 m×3.0 m（长×宽×高），水力停留时间为20 min。气浮池设置2座，每座分为3格，采用钢筋混凝土结构，有效容积为165 m3，单池尺寸为12.0 m×5.5 m×3.0 m（长×宽×高），表面负荷为1.9 m3/（m2·h）。水解缺氧池设置2座，采用钢筋混凝土结构，单池有效容积为2 100 m3，单池尺寸为22.5 m×14.5 m×7.0 m（长×宽×高），单池水力停留时间为16.8 h，污泥浓度为4 000 mg/L，硝化液回流比为300%，污泥回流比为100%。

好氧池设置2座，采用钢筋混凝土结构，有效容积为5 400 m3，单池尺寸为37.5 m×22.5 m×7.0 m（长×宽×高），单池水力停留时间为43.0 h，污泥浓度为4 000 mg/L，NH3-N和BOD负荷保持在较低水平。二沉池设置1座，采用钢筋混凝土结构，有效容积为1 700 m3，直径为25.0 m，高度为4.0 m，表面负荷为0.51 m3/（m2·h）。污泥浓缩池设置1座，采用钢筋混凝土结构，有效容积为450 m3，直径为12.0 m，高度为4.5 m。集泥池设置1座，采用钢筋混凝土结构，有效容积为600 m3，尺寸为15 m×12 m×

4 m（长×宽×高）。

3 实际运行效果

经调试，该废水处理站的实际运行效果如表2、

表3所示。项目设计处理规模为6 000 m3/d，总投资为1 518.15万元，占地面积为8 000 m2，吨水运行费用为2.56元，主要由人工费、电费和药剂费组成，直接运行费用汇总如表4所示。其中，电费单价为

0.7元/（kW·h），日用电量为14 942.93 kW·h。药剂主要有两种，即聚丙烯酰胺和浓硫酸。聚丙烯酰胺单价为20 000元/t，吨水消耗量为0.01 kg；浓硫酸单价为400元/t，吨水消耗量为0.8 kg。人员工资标准为4 500元/人，定员12人。实际运行显示，“初沉池+气浮池+水解池+AO生化池+二沉池”组合工艺可用于处理明胶废水，在技术和运行费用方面都可行。明胶废水中SS浓度高，易腐败，污泥产生量大，污泥处理要充分考虑系统处理能力。

4 结论

项目通过分析明胶废水特性，对比不同处理工艺，结合实际情况，采用“初沉池+气浮池+水解池+

AO生化池+二沉池”组合工艺处理明胶废水。项目设计处理规模为6 000 m3/d，总投资为1 518.15万元，占地面积为8 000 m2，吨水运行费用为2.56元。实际运行显示，出水水质可以达到《污水综合排放标准》

（GB 8978—1996）的一级标准。

参考文献

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4 许文锋，殷 峻，陈英旭.兼氧-好氧-混凝工艺在明胶废水处理中的应用[J].环境工程，2001（6）：11-12.

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