蚌埠柠檬酸厂综合废水的UASB法处理蒋京东

第11卷第3期苏州城建环保学院学报SUHZUONISTTrUTEUOFRBANCONSTURCTIONVlo.11No1998年9月ANDENVIROMNENTLAPR《〕TEC皿ON1998蚌埠柠檬酸厂综合废水的UASB法处理蒋京东刘锋陈雷马三剑摘要蚌埠柠檬酸厂是亚洲最大的柠檬酸生产厂,被列为国家淮河流域重点污染企业。以2座我国最大的UABS(上流式厌氧污泥床)反应器(178加尹)为主的废水处理系统,处理该厂的综合废水,在负荷为llkgCO迩r(/时·d)下,UASB的co及,去除率达92%一93%.1耐废水产生5耐的沼气。厌氧污泥为颗粒污泥,粒径1一3~,污泥产率0.05kgSSl/kgCOD,器内底部污泥密度120一140kgSS/、讨.后处理系统采用兼氧一好氧方法,去除率在75%,出水达到国家I级行业排放标准。关键词柠檬酸废水;usAB;沼气;颗粒污泥中国图书资料分类号X703蚌埠柠檬酸厂的生产能力为年产4万吨柠檬酸,日排放COD约30吨,为国家淮河流域十九家重点污染厂家之一。该厂拥有“玉米生产柠檬酸”的国家专利,该技术获安徽省(19%年)科技进步一等奖。以玉米为原料,使废水的排放量大幅度减少,吨酸产生的废水量,从常规的30一5ma0,降到20一25耐,有机污染物浓度也大幅度降低,从20(Don娜0及rl/以上,降到10仪肠现CO残r八左右,色泽从酱黑色变为黄色。但日排放的有机污染物总量仍十分惊人。废水的排放量和性质柠檬酸生产中排放多股废水,主要有浓糖水、洗糖水、洗滤布水、洗罐水、离子柱冲洗水、地面冲洗水等,各股废水的排放量及性质见表1.处理系统实际处理的综合废水,浓度在or仪肠刀gco及r几左右,pH值为5.0以下,温度在60一70℃之间,流量在3仪刃nl3/d左右。收稿日期:1998一05一20蒋京东.女,1961年生,讲师,苏州城建环保学院环保系,苏州,2150n刘锋.男,1卯4年生,讲师,苏州城建环保学院环保系,苏州,2150n陈雷.男,1%2年生,助工,蚌埠柠檬酸厂,蚌埠,2330or马三剑.男,1%2年生,副教授,苏州城建环保学院环保系,苏州,2150n苏州城建环保学院学报1998年表1废水的排放汇总表废水名称排放量耐d/CO及r浓度g月温度℃排放规律XX0OX叹X工勺ù、úé.瓜(L21勺找浓糖水洗糖水4~53~40770离子柱水洗滤布水等常温常温综合废水06一703~5间歇间歇间歇间歇连续2污染物的生物化学过程【`’综合废水中的有机物主要有糖、脂肪酸、脂肪、蛋白质等,在生物过程中,会发生降解。2.1糖类的厌氧降解废水中最主要的污染物是多糖,多糖在厌氧微生物的作用下,水解成单糖,单糖最终生成摩尔数一样的C践和Cq.(几1H。几)二+x践0一x(C,2场0,:)C12凡2ql+玩0eeZ几H12残几1H2氏一3C践+3CzQ多糖—单糖—(乙、丙、乳、丁)酸、乙醇、二氧化碳—C践+Cq2.2脂肪酸的厌氧降解废水还含有种类众多的脂肪酸,脂肪也会水解成脂肪酸,在厌氧条件下,脂肪酸最后生成c玩、cq.脂肪酸的消耗,使废水的pH值升高。实际运行证明,较低pH值(有时在3以下)的废水,经厌氧生物过程后,pH值升到7左右。ZRC玩C玩COOH+Coz+ZZHO—ZRCQOH+C几COOH+C玩C几COOH—Cq+C氏2.3脂肪的厌氧降解废水中的脂肪在胞外酶的作用下,经水解过程生成甘油和脂肪酸。甘油经丙酮酸降解生成Cq和C玩.不论是脂肪或脂肪酸,厌氧生物化学过程的最终产物中,Cq量少于C凡量。而碳水化合物最终产物中,Cq和C玩一样多。对沼气成分进行分析,C践浓度高达60%,说明废水中脂肪(酸)的浓度较高。第3期蒋京东等:蚌埠柠檬酸厂综合废水的UASB法处理2.4蛋白质的厌氧降解玉米的蛋白质含量远大于山芋干。蛋白质在厌氧微生物作用下,经一系列的生化过程生成氨基酸,氨基酸通过加氢还原等途径脱氮,成为脂肪酸和氨。氨在水中的电离,也是使出水的PH值升高的因素之一。蛋白质—肤—氨基酸—脂肪酸+N凡阳,+H20—NH:`+oH’-2.5CaZ`的影响用CaO中和法提取柠檬酸,废水中含有较大量的钙,钙部分以固体柠檬酸钙(或其它脂肪酸钙)存在,部分以离子形式存在。在厌氧过程中,废水的pH值升高,COz溶解量也提高,柠檬酸等被降解,钙离子的浓度增加。在UABS反应器有钙盐析出,由于水中Cq浓度较高,pH值在7左右,生成的主要是Ca(HCq)2,其结晶体很松散,到UASB进水区中,州值还较低,不会堵塞进水管系统,但在uSAB的出水堰上有结晶积累(一般3cm厚的固体,甚至更厚)。总体上,对厌氧过程影响不大。厌氧出水在好氧池中进行鼓风曝气,溶解的cq大幅度减少,pH值上升到8以上,形成大量的CaCq,其晶体结构密实坚硬,积累于好氧生物填料上,沉淀于池底,附着于管壁。造成了一些问题,例如,填料变重,挂绳或支架等变形或损坏;膜上的微生物量减少,负荷下降;堵塞池间的进出水孔,阻力增加;池体的有效容积减少;曝气阻力大大增加,增加运行费用,甚至使曝气无法进行等。3处理工艺采用以UASB为主的处理工艺,流程简图见图1.气气伦伦初初沉池池池调节;也也也UASBBBBB中沉;也也亏亏泥脱水布布图1UAsB处理工艺流程简图苏州城建环保学院学报1998年3.13.2预处理废水首先通过预处理,除去固体,降低温度,均质和均量,进人厌氧处理。UASB处理建2座口ASB反应器,直径12米,总高巧.8米,有效区高度12米。每座反应器的总体积178场1尹,据查为我国最大的单体单室反应器。有效体积率也最高(76%).实际运行的水力停留时间2h2,有效体积的有机负荷11k薛OD(/时d).COD去除率为92%一93%,在我国大型生产规模的UASB反应器中也是最高的12j.3.3后处理、沼气处理与应用、污泥处置3.3.1中沉池好氧进水要求进水中污泥浓度低于5沁ngSSl/,在厌氧和好氧之间建l座中沉池。3.3.2HO/法处理H/O是由三组兼氧池接好氧池(生物膜填料法),总体积约4仪肠n3.由某环保公司提供技术。出水在2以玉刀gCo及r几以下,污染去除效率在75%以上。3.3.3活性炭吸附在Ho/后建有2座活性炭吸附塔。由于生物法出水已满足要求,吸附塔没有使用。3.3.4沼气的产生与处理厌氧过程中产生大量沼气,沼气的产率为0.5一0.ms6八gcoD,日产沼气巧以刃一17。以玉111(1耐废水产5耐沼气)。沼气在l座4t儿吨燃气锅炉中进行焚烧处理,其热值在35n习/耐以上。锅炉不运行期间(或锅炉用气量小于产气量时),安全自动放散燃烧系统自动启动,进行高空焚烧。火炬为无色火焰,在风雨雪等恶劣天气下都能自动点燃,并燃烧稳定。3.3.5污泥处理与处置初沉池污泥主要是柠檬酸钙、玉米渣、菌体等,采用板框压滤机处理。厌氧出水携带污泥在中沉池沉淀,厌氧污泥的产量很低,只有0.05一0.kIgssk/薛OD去除,所产的污泥大部分留在反应器内,少部分在中沉池沉淀,很少部分进人H/0系统中。中沉池污泥回流到反应器中,多余污泥用带式压滤机脱水。厌氧污泥为均匀颗粒,粒径在1一3~,脱水非常容易,不需要化学药品。H/O采用生物膜填料法,在过量曝气条件下,污泥产量也很低,二沉池污泥排人贮泥池,进行浓缩,然后脱水。4开工与运行USAB调试从1997年9月中旬开始,用城市污水处理厂的厌氧消化污泥为菌种,第一个月进水pH调到6以上。在1997年年底之前,原2个分厂的废水全部处理,水量在18。)n3d/左右。三分厂在1998年2月投料生产,废水量慢慢增加,到3月份,处理的废水量已超过设计能力。第3期蒋京东等:蚌埠柠檬酸厂综合废水的UASB法处理USAB的启动和运行数据见图2.几个月的运行证明,USAB系统的污染去除率一直维持在高水平,对pH值、水量、进水浓度都有着较高的耐冲击能力。2418126洲知门廿二JJ0“价写叫二ǎà图2开工调试数据图5结论与建议l()蚌埠柠檬酸厂综合废水,日排放量3仪肠113,浓度约10仪肠刀gCO残r八.(2)二座UASB反应器总体积35的113,有效体积利用率76%,水力停留时间22小时,体积负荷nkgCoD(/时d/),COD去除率92%一93%.(3)沼气产生量巧侧叉〕一17仪肠z尹d/,沼气产率0.67耐k/邪OD去除,沼气的热值35nIJ/m3以上,甲烷含量60%(体积)。(4)大小均匀的颗粒污泥,直径在1一3lnnI,污泥浓度120一14k0岁s/耐,污泥产率0.05kgSS八那OD.(5)后处理采用Ho/法,COD去除率在75%左右,出水达国家行业I级标准。(6)由于实际水量比设计值大,预处理中固体钙盐除去率较低,调节能力小,对生物处理造成一定影响。(7)钙盐在后处理过程中大量积累,应采用悬浮性污泥法。(8)沼气用来烧锅炉,产生的经济价值低,应考虑向居民供气,赢得更大经济效益。参考文献1郑元景等.污水厌氧生物处理.北京:中国建筑工业出版社,1988.28一352张自杰等编.环境工程手册(水污染防治卷).北京:高等教育出版社,1996.687一69830苏州城建环保学院学报1998年WASJ犯WATERTREATMENTOFBENGBUCITYCITRICACIDPLANTWITHJ,WO1780n13UASBREACTORSJiangJin多。嗯UueFngChen玩1MaSanjian(Dept.ofEnviomernnaltporteciton,SltICEP,Su山ou,215011)AbstractBenghuCiytCiitrecAidlPant15htelargestCAplantinAsia.nI1997,itwasoneofhte19mostinlpoanrttpollutionPlanstinHuiaheirveraera.iWhthet2biggestUASBeracotsrinChian,itseo江山Inedawstewater15etrated.hTe化movaleiffeieneyofhetUASB~ostrisal刀ut92%一93%.wiht5m3bio胖p找刁ucedand,1m3ofhtewastewate:沈aetd.hTebi嗯as15usedinahaile:(4-otns沈am拌ranhotlr).hTeanaeorbiesludge15即anular:hteirsize151一3mm.hTeslud罗p找对uc~itonratio150.O5kgSS/k酮ODr.nIhtebototmofhteeracotsr,htehtieknessOfsludge15120-14k0爵Sm/3.叨leopstetraitnentofUSABisHO/meht记.hTeieffic~yofH/0isa场ut75%.hTeefnueincocnentrationsofhteetraitnent~thteniatoaln山shc田名es切nLdards.Key研心nlswasetwaetrof以;USAB;ibo一gas;granularshi电e工程上常见错用的量的名称(l)标准化名称废弃的名称或暂许用旧名称质量密度,体积质量相对体积质量,相对密度重力引力常数转矩力偶矩弹性模量切变模量「截面]惯性矩〔截面〕极惯性矩摩擦因数动力粘度角频率质量流量体积流量重量比重比重重量万有引力常数扭矩偶矩.杨氏模量库仑模量断面二次矩断面二次极矩摩擦系数绝对粘度圆频率重量流量,流量流率