水解酸化-多级接触氧化工艺处理大蒜废水.pdf

水解酸化 - 多级接触氧化工艺处理大蒜废水 高廷东 1 王道虎 2 1.泰山学院生物科学与技术系, 山东 泰安 271021; 2.日照红叶环保工程有限公司, 山东 日照 276800 摘要 介绍了水解酸化 -多级接触氧化工艺在处理大蒜废水中的应用。 运行结果表明 进水 ρ COD800 ～ 1 000 mg L, ρ BOD5300～ 500 mg L, ρ SS200～ 300 mg L, 时, 出水 ρ COD、ρ BOD5、ρ SS 分别为 56, 19, 22 mg L。 系统出水达到 GB8978-96污水综合排放标准一级排放标准。 关键词 大蒜废水; 水解酸化; 多级接触氧化 TREATMENT OF GARLIC WASTEWATER BY HYDROLYTIC ACIDIFICATION - MULTILEVEL CONTACT OXIDATION PROCESS Gao Tingdong1 Wang Daohu2 1. Department of Biological Science and Technology , Taishan College, Taian 271021, China; 2. Rizhao Hongye Environmental Engineering Co. , Ltd, Rizhao 276800, China Abstract The application of hydrolytic acidification -multilevel contact oxidation process in treating garlic wastewater is presented. The operating results have shown that when COD, BOD5and SS in influent are in the range of 800～ 1 000, 300～ 500 and 200～ 300 mg L, respectively , COD、BOD5、SS of the effluent are 56, 19, 22mg L respectively. The effluent of the system is good enough to meet the first order of National Wastewater Integrated Discharge Standard GB8978 -96. Keywords garlic wastewater;hydrolytic acidification; multilevel contact oxidation 0 引言 山东某有限公司以大蒜、元葱为原料 ,生产脱水 大蒜粉 粒 、 元葱粉 粒 、大蒜片 、次品蒜米 、 白皮蒜 等大蒜、 元葱制品 。排放的废水主要来自大蒜 、 元葱 的漂洗、 甩干及哄干过程中产生的废水 。废水中的主 要成分有糖类、蛋白质、大蒜素和少量果胶、蜡 ,以及 生产过程中添加的柠檬酸 、 明矾、 食盐等无机化合物, 杀菌过 程中 的余 氯。 废水 的特 点是 ρ BOD5 ρ COD 0. 4 ～ 0. 5 , 可生化性好 , 但废水中的大蒜 素、 余氯对细菌具有杀灭作用 ,对生物处理产生影响。 经过多方调查和小试的基础上 ,最后选择水解酸化 - 多级接触氧化工艺为主体工艺 , 工程完工后 ,进行了 3 个多月的调试运行 。 1 废水水质 、 水量 废水水量 Q 500 m 3 d,废水水质见表 1。 2 工艺流程及设计参数 2. 1 工艺流程 废水处理工艺流程见图 1。大蒜废水由生产车 表 1 废水水质mg L ρ CODρ BOD5ρ SS 800～ 1 000300～ 500200～ 300 间排出后, 采用自动旋转格栅去除较大悬浮物, 保护 后续构筑物和设备稳定运行。在调节池均衡水量 、 水 质后由泵送入水解酸化池。水解酸化池主要作用是 在厌氧环境下将大分子的蛋白质和多糖降解为小分 子的氨基酸和羧酸, 有利于其进一步被氧化。水解酸 化池中设组合填料和搅拌装置 ,增加系统的微生物浓 度和改善系统的传质速度 。运行表明,水解酸化池主 要起到两方面的作用 一是发挥了水解酸化的作用, 使废水中难降解的有机物及其大分子物质生成易降 解小分子物质; 二是水解部分污泥, 减少污泥的排放 量。水解酸化池出水自流入多级生物接触氧化池 ,该 工艺采用 4 级串联方式 。研究表明,生物接触氧化法 有利于世代较长的硝化细菌生长, 其硝化性能优于活 性污泥法。但是,在普通生物接触氧化反应器中,一些 对环境和营养条件要求不同的细菌混杂生活在相同条 23 环 境 工 程 2009年 6 月第27 卷第3 期 件下,不能充分发挥各自对不同污染物的净化效能 。 硝化细菌的比增长速率比有机物降解菌小数倍甚至数 十倍,严重影响硝化性能的发挥。基于微生物生态学 的原理,应用微生物生态调控技术 ,在生物接触氧化工 艺中,对不同的微生物群落按其不同的环境要求进行 适当功能分区,提供各自的营养及环境条件,是提高硝 化速率的新思路 [ 1] 。在串联运行的生物接触氧化池 中,第一级池中的生物膜厚度和活性、 优势菌种类和数 量明显超过后三级,但原生动物和后生动物数量低于 后者,从而使分区有不同的微生物组成,大大提高了处 理效率。生物接触氧化池出水进入二沉池进行固液分 离,出水达标排放。二沉池部分污泥排入水解酸化池 , 剩余污泥进入污泥储存池进行进一步硝化,硝化后污 泥经箱式压滤机脱水后外运作肥料处理。 图 1 废水处理工艺流程 2. 2 主要设计参数 1 曝气调节池。用于调节水质水量, 停留时间 HRT 8 h, 有效容积 V 180 m 3 。 钢筋混凝土池体 ,内 做防腐 ,1 座。内设曝气软管及提升泵 , 提升泵为潜 水泵 ,设 2台 ,1 用1 备 。 2 水解酸化池 。对大蒜废水中某些高分子有机 物和不溶性物质通过水解酸化 ,降解为小分子物质和 可溶性物质 ,改善污水的可生化性, 为后续好氧处理 创造条件。水解酸化池, 采用地上式混凝土结构, 有 效容积 250 m 3 , 水力停留时间12 h, 尺寸10. 0 m 5. 0 m 6. 9 m。 水解酸化池内安装组合填料, 池内布 曝气软管 ,采用进水搅拌 ,气水比 5∶ 1,便于污水与兼 氧微生物充分接触。 3 多级生物接触氧化池。利用好氧微生物的新 陈代谢作用将污水中的有机污染物分解 ,达到污水净 化目的 。采用地上式混凝土结构, 填料区有效容积 375 m 3 ,接触时间16 h。 多级接触氧化池净尺寸为 20. 0 m 5. 0 m 4. 9 m , 池内分 4 格, 其中每格都可 以看作一个完全混合反应器 ,每格净尺寸为5. 0 m 5. 0 m 4. 9 m。 生物接触氧化池内安装优质生化填 料,作为好氧微生物的栖息地 ,池内布微孔曝气管网, 采用氧利用率高 、 防堵塞的微孔曝气头供气 ,设计气 水比 15∶ 1。为好氧微生物的新陈代谢提供足够的氧 气,同时搅拌污水, 使污水与好氧微生物充分接触并 冲击老化的生物膜, 保证生物膜的活性。 4 斜管沉淀池 。生物接触氧化池的出水经底部 穿孔的砖墙进入斜管沉淀池, 沉淀后, 沿池边经穿孔 管均匀出水 。其有效水深3 m , HRT 3. 78 h, 表面负 荷1. 06 m 3 hm2 。沉淀池的底部设 3 条 V 形污泥 槽,使污泥均匀沉淀 。沉淀后的污泥经斜管自动流入 污泥池 ,一部分污泥用污泥泵排入水解酸化池, 提高 污泥浓度; 其余污泥作为剩余污泥, 经箱式压滤机处 理后成泥饼 ,外运到填埋场。 3 水解酸化和生物接触氧化池启动与运行效果 种泥取自某污水处理厂A 池和 O 池中兼氧和好 氧活性污泥, 接种量为池容的 10左右。调试初期, 需将二沉池污泥回流至水解酸化池和生物接触氧化 池,提高池中 MLSS 浓度, 弥补填料挂膜欠缺而造成 的生物量不足, 形成活性污泥和生物膜并存的系统。 启动阶段进水 ρ COD 控制在500 mg L左右 ,进水量 控制在 50 m 3 d ,后逐渐增加 , 以镜检和 COD 去除率 达75以上作为增加进水量的依据 , 每周期增加进 水量 10 m 3 , 在运行 4 周后, 镜检发现许多新生的菌胶 团及豆形虫、 钟虫等,生物接触氧化池填料上也附长有 生物膜,稳定运行 2 个月后, 生物膜逐渐成熟,第 1 格 填料的生物膜量最大,厚度 2～ 3 mm,覆盖整个填料表 面,呈现絮状,2～ 4 格生物膜量较少,厚度 1 mm 左右 , 但质地紧密。生物接触氧化池出水自流入二沉池,出 水较清澈。2007年 8 月进水达到设计负荷,出水水质 稳定,通过当地环保局的达标验收。水解酸化池和多 级生物接触氧化池的进出水水质如表 2、 表3 所示。 表 2 水解酸化池进出水水质变化mg L 项目ρ COD ρ BOD5 ρ SS 进水912423242 出水629360128 去除率 311547 表 3 多级生物接触氧化池进出水水质变化mg L 项目ρ CODρ BOD5ρ SS 进水629360128 出水561922 去除率 919583 注 数据均来源于环保局监测站所测数据的平均值 72 h, 18 次取 样 , 每次监测数据均符合排放标准。 24 环 境 工 程 2009年 6 月第27 卷第3 期 4 工程投资及运行成本分析 该厂废水处理设施改造工程投资 134 万元, 其中 土建改造投资42万元,设备投资 81万元,其他费用 11 万元 。吨水运行费用为 0. 87元 ,其中电费0. 48元 m 3 , 人工费 0. 14 元 m 3 操作人员 3 人, 月工资 700 元 ,药 剂费0. 25元 m 3 PVC 和PAM 。从运行费用上看,本工 艺在处理大蒜废水上经济实用,并运行可靠。 5 工艺分析 水解酸化工艺将大分子的有机物降解为小分子 物质 ,提高了废水的可生化性 ,为好氧处理创造条件。 结合多级接触氧化工艺的特点可知 ,在连续运行的条 件下, 系统中存在种类繁多的微生物, 能够保持微生 物种群的平衡, 形成合理的生态结构, 构成了完整的 食物链。本系统是生物膜和活性污泥共存的生态系 统。大大提高了食物链和食物网的复杂性,提高微生 物种类和生态系统的稳定性。沿着废水流向出现不 同的优势微生物种群, 第一级有机物浓度高 ,生物膜 厚,主要由菌胶团组成; 第二级有机物浓度有所降低, 出现大量的丝状菌 ; 第三级出现了部分原生动物, 如 鞭毛虫、 游泳型纤毛虫等 ; 第四级有机物浓度低,生物 膜变薄,种类多 ,数量少, 柄纤毛虫和轮虫占优势。这 与废水沿河流方向的自净作用相符 。 多级氧化工艺的理论目前还不完善 ,一般根据非 稳态理论认为, 非稳态条件对生物处理系统的影响应 归结到对系统中微生物的影响 , 包括微生物活性、适 应外界环境不断变化的能力、利用不同底物微生物的 富集和固定化、具有特殊功能的微生物的形成等方 面,而系统的处理效果很大程度上取决于这些因素。 研究表明 ,一段时间的“饥饿”状态并不会导致微生物 活性的降低,反而会刺激微生物产生更多的与基质摄 取相关的酶,从而在“饱食”状态下吸收即从水中去除 数量更多、范围更广的污染物 [ 2] 。最重要的是, 本工 艺结合了生物接触氧化和 A O 的工艺的特点, 既有 反应空间的连续和间断性 ,又有反应时间连续性和间 断性 ,形成了活性污泥与生物膜共存的状态。 6 结果与讨论 1 针对大蒜废水较难处理的特点 , 采用水解酸 化生物接触氧化池工艺 ,经工程实践证明不仅是可 行的 ,同时也为大蒜废水治理找到了一条新途径。 2 接触氧化池运行稳定 , 不产生污泥膨胀, 但在 调试期间和运行初期, 由于生物膜量不足 ,需进行污 泥回流,才能保证出水水质稳定。 3 多级接触氧化工艺中 ,各级废水浓度和底物性 质存在差异 ,微生物形态和种类保持相对独立, 可对 利用不同底物的优势菌种进行富集培养 。同时优质 生化填料上的生物膜载体可以创造空间上的相互垂 直的好氧、兼氧和厌氧环境 ,对不同性质的微生物起 到固定化作用。 4 本系统不存在污泥回流, 各级接触氧化池内微 生物种群保持相对独立 。生物池的分级不但形成了 空间上的不同处理环境, 而且创造了连续时间上的不 同处理环境 。有利于多种微生物的生存 ,使不同处理 工艺段根据基质不同存在不同优势菌群 ,减弱了菌种 间的竞争, 使处于食物链不同营养级的微生物在各段 中不致被更高级的微生物所吞食,确保了种群数量保 持在一个较高的水平 ,提高了微生物降解能力 。 参考文献 [ 1] 李先宁, 宋海亮. 反应区分区提高生物接触氧化硝化性能的研 究[ J] . 中国环境科学, 2006, 26 1 62 -66. [ 2] 王涛. 多级A O 废水处理工艺的理论研究[ J] . 环境科学与技 术, 2003,26 4 28 -33. 作者通信处 高廷东 271021 山东泰安 泰山学院科研处或生物 科学与技术系 电话 0538 6715986 E -mail gaotd2008 163. com 2008- 06-20 收稿 黑海硫化氢变废为宝 黑海蕴藏着大量的硫化氢 ,根据土耳其研究人员介绍 , 这种有毒气体可被用来作为提取氢气的可再生能 源,以满足未来社会对零碳经济的需要 。 一些环保产业界人士建议使用正确的化学方法,如利用微生物制造氢气,使得这个问题得到有效解决。 在黑海厌氧生物层与好氧生物层之间有一层厚达 50 m 的硫化物层 。这意味着黑海中蕴藏着丰富的可再 生能源。据估算 ,黑海中的硫化物可以满足每天 1 万 t 的日用氢气生产能力 ,并且这一产能还在扩大 。 研究人员解释到 ,现在当务之急是发展一种安全的 、 高效的方法 ,来从黑海中收集硫化物 。另外,有必要寻 找到高效的催化剂并建立太阳能发电厂 ,来满足快速地从硫化物中分离氢元素的需要。而这样的工业生产技 术在橡胶产业及制药产业中有相似的应用。 摘自中国环境报 25 环 境 工 程 2009年 6 月第27 卷第3 期