柠檬酸废水处理工程分析

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【摘要】本文以山东某柠檬酸废水处理工程为案例，分析柠檬酸酸废水处理典型的工艺流程，并对工艺参数和工艺先进性进行详细说明。

【关键词】柠檬酸废水；厌氧；生物选择池；氧化沟

1前言

本项目为山东某柠檬酸厂新建废水处理项目。该厂以玉米等淀粉质原料生产柠檬酸，依次经原料处理、发酵、提取、精制等工序制得产品。企业排放的废水有高浓废水、离子交换酸水、离子交换碱水及其它废水，废水排放量为6172m3/d。柠檬酸废水具有污染物浓度高、温度高及废水生化性好等特点，本处理方案拟采用“厌氧+氧化沟”的工艺对废水进行处理。

2废水处理工艺

2.1废水处理系统进水参数。该厂废水水量约为6172m3/d，其进水具体水质水量见表1。2.2废水处理工艺流程。生产车间排放的高浓废水及离子交换碱水收集至1#调节池，利用离子交换碱水的强碱性将此混合水pH值提高至5以上，1#调节池废水泵送至冷却塔，通过冷却塔降温后废水自流入预酸化池，在预酸化池废水经预酸化作用将部分有机物被转化为挥发性脂肪酸，预酸化池中投加厌氧反应所需的营养盐并加碱调节废水至适合的pH值，预酸化池废水自流入循环池中，与内循环厌氧反应器的部分出水相混合，再次精确调节pH值后由泵送入内循环厌氧反应器进行厌氧处理，厌氧处理后的出水自流至生物选择池。离子交换酸水及其他废水收集至2#调节池，通过投加碱将此混合水pH值调节至6以上，设置潜水搅拌器使碱与废水充分混合，2#调节池废水泵送至生物选择池与厌氧出水混合。生物选择池出水自流至氧化沟进行好氧处理，在氧化沟内将进一步去除废水中有机物，氧化沟末端硝化液回流至生物选择池，并通过硝化与反硝化的作用将废水中的氨氮有效去除，氧化沟出水自流到二沉池进行泥水分离，二沉池上清液达标排放，通过污泥回流泵将二沉池底部污泥回流至生物选择池，剩余污泥收集至污泥浓缩池。污水处理系统产生的污泥进入污泥浓缩池浓缩后，经带式压滤机进行压滤处理，泥饼外运处置，挤压液收集至调节沉淀池。2.3废水处理各单元设计参数。柠檬酸废水处理工艺流程主要包括：1#调节池、冷却塔、预酸化池、循环池、内循环厌氧反应器、厌氧污泥池、2#调节池、生物选择池、氧化沟、二沉池、污泥浓缩池、带式压滤机。各废水处理单元的作用与设计参数如下：（1）1#调节池、2#调节池设置1#调节池收集高浓废水、离子交换碱水；设置2#调节池收集其他废水、离子交换酸水。调节池对废水的水质水量进行调节，减轻对后续工段的负荷冲击。1#调节池内离子交换碱水混合高浓废水后pH值将提高到5以上，废水在该池中停留约3.5h，1#调节池废水由提升泵泵至冷却塔进行降温处理。2#调节池内离子交换酸水与其他废水混合后pH值仍较高，需投加液碱将其pH值调至6~7，设置潜水搅拌器使液碱与废水充分混合，废水在该池中停留约3.5h，2#调节池废水由提升泵泵至生物选择池。（2）冷却塔1#调节池中废水由提升泵泵送至冷却塔。废水的温度为45~50℃左右，厌氧处理的适宜温度为38℃左右，设置冷却塔将废水温度降低。（3）预酸化池废水从冷却塔自流入预酸化池，预酸化池给污水创造了一定的兼氧环境进行水解酸化，发生厌氧处理的酸化过程，将难降解的物质分解成容易降解的有机物。控制预酸化池内的废水PH为4.5-5.5，同时在池内投加微生物发生厌氧反应所必需的营养盐（N、P）。池底安装潜水搅拌器，使废水预酸化过程保证均匀、充分。预酸化池中废水自流入循环池。（4）循环池预酸化池废水自流入循环池中，预酸化后的废水和部分内循环厌氧反应器回流水在该池混合，投加液碱对废水的PH值进行精确调整，以满足微生物厌氧反应的要求。充分利用内循环厌氧反应器回流水的碱度可减少液碱的投加量。内循环厌氧反应器回流水还可稀释废水的污染物浓度，提高内循环厌氧反应器的抗冲击负荷能力。（5）内循环厌氧反应器废水由循环池泵入内循环厌氧反应器（1座，直径为13.5m，高度为28m）。通过厌氧微生物的作用，将废水中大部分有机污染物去除。通过控制阀和电磁流量计来控制内循环厌氧反应器的进水流量保持恒定。内循环厌氧反应器的出水经反应器立管溢流进入现有的好氧处理系统。内循环厌氧反应器出水的pH值和温度连续监测。内循环厌氧反应器顶部的气液分离器装有液位控制器，若其液位过高则产生高位报警。（6）沼气处理系统内循环厌氧反应器在废水处理过程中会产生沼气，总量约计35000m3/d。沼气中的主要成份为甲烷，含量约为75%，其热值大于7000kCal/m3，可以做为热能被充分利用。目前，厌氧沼气的利用方法有多种，可用于发电、锅炉燃烧等。内循环厌氧反应器顶部的气液分离器收集的沼气将流向一个体积为250m3沼气稳压柜，稳压柜使气体系统产生一个25-30mbar的表压。沼气稳压柜采用干式，由超声波物位计连续监测其气位。来自于沼气稳压柜的沼气流向沼气燃烧器。燃烧器的开启操作由稳压柜的气位自动控制。当稳压柜的气位达到一定水平时，点火阀会自动打开，点火器自动启动。如果检测到高温，则说明点火火苗在燃烧。如果沼气稳压柜气位达到较高水平，燃烧器主阀会自动打开，沼气由点火火苗点燃，随着沼气稳压柜的气位缓慢下降到某个水平，燃烧器的主阀会自动关闭，而点火火苗则继续燃烧。（7）厌氧污泥池在内循环厌氧反应器中，大约有2%的污染物（COD）转化为为厌氧颗粒污泥。厌氧颗粒污泥可以定期通过污泥泵从内循环厌氧反应器中移除，这部分厌氧颗粒污泥通常被出售用于其他厌氧反应器的启动菌种。本项目内循环厌氧反应器接种的厌氧颗粒污泥量约为980吨/塔，含固率10%。（8）废气处理系统对于预酸化池、厌氧污泥池、内循环厌氧反应器产生的少量异味，需要通过引风机收集后，通入涤气塔中去除。（9）生物选择池混合废水与氧化沟回流的硝化液以及二沉池回流的活性污泥在生物选择池内相互混合接触。生物选择池是依据活性污泥种群组成动力学规律，创造出合适的微生物生长条件并选择出絮凝性细菌，具有有效抑制丝状菌大量繁殖、克服污泥膨胀、提高生物系统运行稳定性等优点。（10）氧化沟本设计的曝气池形式为完全混合式的环形曝气池，它是氧化沟工艺的一种形式，采用高效供气式低压射流曝气工艺。在曝气池内，借助好氧微生物吸附以及分解有机物的作用，使废水中的BOD5、CODcr降低。同时，氧化沟工艺利用溶解氧在氧化沟中的浓度变化以及存在好氧区和厌氧区的特性，可以在同一构筑物中实现硝化与反硝化，有效去除氨氮。（11）二沉池二沉池的作用是使活性污泥与废水进行泥水分离，大部分的活性污泥回流到氧化沟中参加生化反应，而剩余污泥则排到浓缩池进行污泥浓缩处理，二沉池上清液达标外排。（12）污泥浓缩池二沉池产生的剩余污泥进入污泥浓缩池浓缩后，经带式压滤机进行压滤处理，泥饼外运处置，挤压液收集至1#调节池。（13）学品投加系统污水处理的工艺流程中需要投加化学品主要是用于调节pH值的液碱及营养盐；污泥处理需要投加化学品是絮凝剂PAM。为确保废水pH在6的条件下进入厌氧反应器中，需要投加液碱调节其pH值，设置碱加药装置，计量投加。投加点位于预酸化池、循环池。2#调节池内离子交换酸水与其他废水混合后pH值仍较高，需投加液碱将其pH值调至6~7，投加点位于2#调节池。投加磷酸三钠作为营养盐，目的是为微生物的生长提供合适的条件，以满微生物生长对营养的需求。设置营养盐加药装置，计量投加。投加点位于预酸化池。污泥在进入带式压滤机进行压滤处理前需要投加化学品是絮凝剂PAM，PAM投加至压滤机供料泵后的污泥管内。2.4废水处理效果。废水经厌氧系统、好氧系统处理后出水水质执行《柠檬酸工业水污染物排放标准》GB19430-2008中表2的排放标准，各处理阶段对废水中COD和氨氮的去除效果见表2。

3总结

厌氧生物技术作为目前最经济的高浓有机废水处理技术，已成为解决当今世界环境污染的重要方法。厌氧生物技术给污水处理带来非常巨大的益处，因而人们一直致力于发展新厌氧技术，开发新型厌氧反应器。厌氧生物处理技术发展至今已有100多年的历史，厌氧反应器的发展也经过了三代的更新，目前已发展至第四代，即能实现强制内循环的上流式多级处理厌氧反应器。这种反应器具有基建投资省，占地面积少；有机负荷高，水力停留时间短；节约能耗；具有缓冲pH的能力；抗冲击负荷能力强；运行稳定性好等特点。在活性污泥处理的方法中，氧化沟工艺不仅技术已趋以成熟，处理效果稳定；而且应用也较为普遍。氧化沟工艺是普通活性污泥法的发展，沟中的微生物以污水中的有机物为食物来源，通过其自身的生理作用将有机物转化为无机物，从而达到去除的目的。氧化沟通常以延时曝气的方式进行运行，通过设置进出水、污泥回流、曝气设备的位置可使之具有硝化与反硝化的功能。在本项目柠檬酸废水处理工艺忠，主要使用了“厌氧+氧化沟”的工艺，由于以上突出特点，使该工艺具有很大的技术和经济优越性。

作者:李昌涛 单位:日照金禾生化集团股份有限公司