UASB曝气法在饮料废水处理中的应用赵耀亮

河南化工1,9,年第9期UASB一曝气法在饮料废水处理中的应用赵耀亮李洁邹峰朱明悦(郑州太古可口可乐饮料有限公司450001)(河南省化工学校郑州市450042)摘要采用UASB一曝气工艺处理饮料废水,运行两年来,处理效果稳定,BODS去除率大于95%,CODcr去除率大于90%,出水水质达到污水综合排放一级标准。关键词UASB曝气饮料废水处理应用研究AO法(厌氧一好氧)处理废水,在国外从70年代开始发展应用,至今已有成熟的工艺设计和设备装置。该方法厌氧(A)、好氧(O)两段串联运行川,相互补充,保证了出水稳定性,缩短了停留时间,比单纯曝气法节省能源60%以上,节约基建投资20%,减少污泥产生量,不必使用污泥脱水设备。UASB(上流式厌氧污泥床)是厌氧系统的一种典型应用川,较好地解决了气、固、液三相分离的问题,得到了广泛的应用。郑州太古可口可乐饮料有限公司引进该系统后,收到了良好的处理效果。1工程概况1.1水质情况郑州太古可口可乐饮料有限公司,在生产过程中因洗瓶、冲洗容器、设备和地面以及溶糖精滤产生一定量的有机废水,该废水排放为非连续性,水质、水量极不均匀,尤其是废水随季节波动大,水中有机物含量高,pH值不稳定。如果采用传统曝气法处理需要建造一个很大的调节池来调节水质和水量,以满足抗冲击能力小的特点。因此,根据此废水特点该公司从欧洲引进UASB一曝气处理工艺及设备,1997年4月验收合格一直稳定运行至今。废水水质水量及出水要求见表1。1.2工艺流程废水首先通过粗格栅去除较大的固体后进入汲水池,由潜污泵提升再经过曲面滤网去除Zmm的悬浮固体进入调节池,在调节表1设计废水水质、水且项目PH值波动范围平均值处理后5~126~9100~4001000~3000600~1800150021520001350150070100301500池内加人酸或碱调节pH值,一般保持微酸性,有利于复杂有机物的水解反应;然后废水经泵由底部进水管经均匀布水后进人UASB,经厌氧发酵除去了大部分有机物(设计COD去除率90%),并产生沼气送去燃烧塔燃烧,废水进人曝气池,由曝气池内的好氧细菌消化后,活性污泥与水的混合物进人沉淀池,沉淀后的污泥回流至曝气池,剩余污泥排人UASB消化,清水溢流进入废水回收池,经泵加压后进人草坪自动喷灌系统,多余的水流入市政下水道。1.3各处理单元设计工艺参数(见表2)表2各处理单元工艺参数单元PH值均衡池厌氧池曝气池O905048~6.87.0~7.56.8~7.82主要构筑物及设备2.1调节池调节池为地下钢筋混凝土结构,在冬天收稿日期:1999一07一06DOI:10.14173/j.cnki.hnhg.1999.09.016河南化工1999年第9期可以保温,防止热量散失,保证厌氧系统的中温发酵。尺寸:13.smX7.om火5.Om,有效容积375m3,废水停留时间6h。2.2UASBUASB为矩形混凝土池,半地下结构,尺寸:13.sm又sm火6.sm,体积负荷为6kgCOD/m3,有8组三相分离器,som又DN100布水管,废水停留时间sh。2.3曝气池曝气池有两组并联使用,尺寸:13.smX2.sm火5.Om,废水停留时间sh。2.4沉淀池沉淀池为圆形混凝土结构,直径gm,有效水深2.sm,表面积负荷为lm丫m,·h,停留时间3h。2.5主要设备UASB厌氧反应器装置分为四个区川,即:污泥床区,悬浮层区,气、固、液三相分离区,气室区。在污泥床区聚集了大量的呈颗粒状的厌氧污泥,废水从进水管经均匀布水后进人污泥床区,与污泥层中的污泥进行混合接触,微生物分解有机物的同时产生了大量的微小沼气气泡,在上升过程中不断合并逐渐形成较大的气泡。由于沼气气泡的搅动,在污泥床区上部形成了污泥浓度较小的悬浮层。沼气气泡碰到分离器下部的反射板时,穿过水层进人气室。固液混合物进人三相分离器的沉淀区,污泥发生絮凝,靠重力滑回反应区,水从上部溢流堰溢流而出。厌氧污泥床内污泥浓度高,达到颗粒状,所以可以承受较高的有机负荷和耐冲击能力,容积负荷一般为lokgCOD/m3,可以处理好氧系统的剩余污泥川,而其本身的污泥产生量少。并且浓度可达5%~10%DS,每两年排放一次,不必使用污泥脱水设备,降低了污泥处置费用。所需动力设备少,仅需进水水泵,比活性污泥法节约能源(约为好氧的20%),而且可以回收甲烷,收到一定的经济效益。工程的主要设备全部进口,实现了自动化操作,微机监控各项参数和设备运行情况,降低了工人的劳动强度,增加了处理工艺的客观性。动力设备主要是水泵、风机和刮泥机,水泵的开停机靠液位自动控制。流量采用流量计和电动阀门联锁控制自动调节,保证了进水的流量稳定。沼气的燃烧系统也是自动控制,当沼气压力达到设定值时,沼气自动燃烧,保证了安全性。两台鼓风机装机容量5.skw,风量18ONm3/h,风压SOkPa。3调试运行3.1厌氧池接种调试1997年6~7月,系统联动空车调试,自动控制系统和电脑监控部分调试成功。1997年8月,从城市污水处理厂污泥厌氧消化系统中取得菌种共计IO0t,放入UASB,然后加入清水,开启循环泵使水在厌氧池内部闭路循环,24h后开始加人设计负荷的5%,经过3天的运行,可以满足设计参数,继续增加进水负荷,这样共持续了1个月时间增加到满负荷,并已经有沼气燃烧。3.2曝气池调试在曝气池内放人12/水位的生活污水和工厂污水混合物,闷曝一周后有黄褐色污泥产生,生物镜检发现有游动的纤毛虫如草履虫、线虫、轮虫等。逐步加人经厌氧消化后的污水,污泥经沉淀后100%回流。两周运行后,曝气池内混合液3Omin沉降比由4%上升至15%,经厌氧池的污水全部进入曝气池。3.3运行结果废水处理设施运行结果见下页表3(其中1997年10月监测数据为环保部门验收数据)。由表3运行效果可知,处理后排水的各项指标均满足GB8978一88((污水综合排放标准》中的一级标准。4工程运行经验4.1设备运行由于本工程采用进口设备,基本可以达河南化工1,9,年第,期表3废水处理设施运行结果监测时间1997年10月项目CODBOD处理前处理后mg·L一l341~1781128~1068mg.L一119.2~97.490~955.76~29.2295~9764~3117~5083~85pH值CODBODSSPH值6.25~7.54979~3462587.4~20777.6~8.2616~96.85~2918~2297~9898~99522~13206.1~11.27.5~8.5注:1997年10月监须丁废永量弓弓石石丽不万牙下1999年3月监测废水量52一61m3·h一`。到自动操作,降低了劳动强度,消除了由于人为因素造成的工艺参数的改变。进水的pH值由pH计监测,若pH值不在设计范围内,加药泵会自动启动调节pH值,直到最佳范围。进水流量由流量计和自动阀门联锁控制,根据化验数据所得COD负荷和均衡池的液位设定流量值,与循环泵一起保证了进人UASB的流速为设计值。沼气点火装置由压力开关控制,当达到设定值时,电动阀门自动打开,点火器自动点燃沼气,保证了安全性。.42工艺设计UASB系统可以在短时间(ZOh以内)将高浓度有机废水处理成低浓度废水,且去除率高达90%以上。但对低浓度废水的处理时间较长,所以在UASB后串联好氧处理单元,将低浓度废水处理到达标排放。这样可以减少污水在每个处理单元的停留时间,节约占地面积,比单纯好氧处理减少面积50%以上,节约了基建投资。单纯好氧法处理工业废水,往往因为有机物负荷高、营养缺乏、溶解氧浓度不易控制等原因,引发污泥膨胀,影响出水水质,而且污泥产生量大,需要专门的污泥处理设备。而UASB系统基本避免了好氧系统的缺点,在污泥床的污泥浓度高,长期运行后产生颗粒状污泥,可以处理很高的有机负荷,还可以处理好氧系统产生的污泥,不必使用污泥处理设备。UASB系统可以间歇运行,最长停机时间可达1年,启动时3天即可恢复正常操作水平。经过我们两年多的运行分析,UASB产生沼气,可以回收利用,抵销一部分运行费用。我们计划在二期工程新上两条生产线,沼气产生量会增加,到时会考虑沼气的回收利用。4.3加热系统的改进UASB系统为了保证厌氧污泥的活性,需要保持进水温度在24~35℃之间,而冬季水温12一16C,因此需要加热。经过考虑后,在循环泵的出口增加一台热交换器,进水先与循环水交换热量,温度升高5`C左右,再被蒸汽加热到24`C,这样每小时可以节约蒸汽0.5t。每天节约资金500元左右,大大降低了冬季的运行费用。5结论5.1郑州太古可口可乐饮料有限公司使用UASB一曝气系统处理饮料废水,工艺先进,设计合理,处理后指标可满足GB8978一88一级标准。并采用进口设备,虽然设备投资较大,但可以节约管理和运行费用,节约人力,减少劳动强度,保证工艺的稳定可靠。该系统共投资600万元,每吨废水运行费用夏季0.4元,冬季0.8元(需消耗蒸汽加热),比单纯曝气法运行费用低。5.2该系统将好氧污泥打入UASB内进行处理,一方面节约了设备投资,一方面可以加快厌氧污泥的颗粒化进程。5.3曝气池采用进口微孔曝气头,气泡分散均匀,传氧速率高,可以减少风机的功率,降低设备投资和电耗。参考文献1张自杰.环境工程手册,水污染防治卷北京:中国建筑工业出版社,1996·2郑景元等.污水厌氧处理.北京:中国建筑工业出版社,1987.3胡启春等.料板上流式厌氧污泥床低浓度有机废水的试验研究.中国沼气,1996,(3).收稿日期:1999一07一08