味精精制廢水處理工藝
味精生產(chǎn)一般以大米、淀粉、糖蜜為主要原料,先通過發(fā)酵提取谷氨酸,再用谷氨酸精制成味精,精制過程會(huì)產(chǎn)生大量廢水。該廢水的特點(diǎn)是CODCr與TKN較高,可達(dá)1500mg/L與150mg/L,通過一步生物處理達(dá)到GB8978―2002的一級A排放標(biāo)準(zhǔn),尤其是TN達(dá)標(biāo)(<15mg/L),存在不小難度。
AO工藝是一種已被實(shí)踐廣泛證明的簡單、經(jīng)濟(jì)、有效的廢水生物脫氮技術(shù)。本文采用AO工藝對味精精制廢水進(jìn)行處理,通過工程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了A池的完全反硝化與O池的同時(shí)硝化反硝化,提高了TN的去除率,對味精精制廢水的處理是一個(gè)新的實(shí)踐。
1、工藝設(shè)計(jì)
1.1 設(shè)計(jì)水量與水質(zhì)參數(shù)
本工程主體為山東濟(jì)寧某味精生產(chǎn)企業(yè),其年產(chǎn)味精12萬t、雞精1萬t,主要生產(chǎn)工藝為谷氨酸直接精制味精,廢水主要來源于谷氨酸到味精經(jīng)歷的中和、脫色、濃縮和結(jié)晶等精制過程。
該污水站的設(shè)計(jì)流量為1500m3/d,設(shè)計(jì)進(jìn)水CODCr為1500mg/L,TKN為130mg/L。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到GB8978―2002規(guī)定的一級A排放標(biāo)準(zhǔn),直接排入附近河道,即CODCr≤50mg/L,BOD5≤15mg/L,NH3-N≤5mg/L,pH值為6~9,TN≤5mg/L,色度≤60倍。
1.2 工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1.2.1 處理工藝流程圖
該工程采用AO工藝,處理流程如圖1所示。
1.2.2 平面布置圖
該污水處理站占地1000m2,其平面布置如圖2所示。
1.2.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備
(1)進(jìn)水混合池:尺寸為8m×4m×5.5m,有效容積為140m3。
(2)A池:尺寸為8m×8m×5.5m,有效容積為320m3。池內(nèi)安裝框式攪拌機(jī)1臺(tái)(轉(zhuǎn)速為4.8r/min,功率為3.0kW)。
(3)O池:尺寸為32m×24m×5.5m,分四廊道,廊道長分別為16、20、24m和24m,廊道寬均為8m,有效水深為5.0m,有效容積為3185m3。硝化液回流比為4.0。配套離心風(fēng)機(jī)2臺(tái),流量為50m3/min,壓力為49kPa,功率為75kW。
(4)二沉池:Φ10×5.5m,表面負(fù)荷為0.80m3/(m2?h),污泥回流比為1。中心進(jìn)水周邊出水,池內(nèi)安裝刮泥機(jī)1臺(tái)(功率為0.55kW)。以上尺寸均為池壁尺寸中分。
(5)帶式污泥脫水機(jī):1臺(tái),寬為1500mm,功率為4.0kW。
1.2.4 硝化液回流與二沉池污泥回流方式
O池末端硝化液與二沉池污泥均采用氣提回流至進(jìn)水混合池,設(shè)計(jì)回流量分別為250m3/h與65m3/h。
1.3 基建費(fèi)用
該項(xiàng)目基建費(fèi)用為187萬,其中土建工程為105萬,安裝工程為82萬。
2、工程運(yùn)行情況
2.1 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果
工程自2013年5月投入運(yùn)行以來,運(yùn)行良好,出水水質(zhì)穩(wěn)定。圖3為其中100d運(yùn)行的進(jìn)出水監(jiān)測數(shù)據(jù),廢水流量為1270±335m3/d,原水CODCr為1724±897mg/L,TKN為93.5±41.5mg/L,pH值為8.5±2.4。
由圖3可知,盡管進(jìn)水的水量和水質(zhì)波動(dòng)很大,水量平均波動(dòng)為26.3%,水質(zhì)平均波動(dòng)為52.0%,日COD負(fù)荷平均波動(dòng)為92%,但出水CODCr為10.4±5.1mg/L,平均去除率為99.4%,處理效果好且穩(wěn)定。由于出水氨氮很低(未檢出,<0.2mg/L),因此用TKN表征過程情況,圖中出水TKN為0.6±0.4mg/L,平均去除率為99.4%,出水TN為7.2±1.5mg/L,平均去除率為91.7%,說明系統(tǒng)不但對氨氮、有機(jī)氮有極高的去除(硝化)效果,而且有很高的反硝化脫氮能力。
COD和TKN的平均容積負(fù)荷分別為0.626kg/(m3?d)和0.034kg/(m3?d)。期間,系統(tǒng)活性污泥濃度(MLSS)保持在5.0~5.6g/L,計(jì)算污泥負(fù)荷為0.118kgCOD/(kgMLSS),平均剩余污泥排放量為228kg/d,污泥產(chǎn)率為0.11kgSS/(kgCOD),計(jì)算污泥齡為81d。就C/N較低的廢水處理系統(tǒng)而言,該活性污泥濃度還是比較高的,間接說明系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及有機(jī)物去除與脫氮的高效率與污泥負(fù)荷低、污泥齡高有關(guān)。系統(tǒng)污泥齡長也有利于微生物的生長和富集,可對污染物進(jìn)行更充分的降解,而AO工藝構(gòu)筑少、控制管理簡單,也便于系統(tǒng)操作并保持長期穩(wěn)定運(yùn)行。
2.2 日常運(yùn)行費(fèi)用
(1)動(dòng)力費(fèi):每日用電量約1963kW?h,電價(jià)按0.65元/(kW?h)計(jì)算,為1276元/d。
(2)設(shè)備維護(hù)費(fèi):按30000元/a計(jì)算,82元/d。
(3)人員費(fèi):2人,按400元/d計(jì)算。
(4)污泥處置費(fèi):脫水后污泥量為1.5t/d(含水率為83%~85%),免費(fèi)由用戶運(yùn)走,作為有機(jī)肥。
(5)污水站運(yùn)行成本:1758元/d,噸水處理費(fèi)用為1.38元。
3、技術(shù)與設(shè)計(jì)特點(diǎn)
3.1 技術(shù)特點(diǎn)
(1)從運(yùn)行結(jié)果看,出水CODCr約為10mg/L,TKN約為0.6mg/L(其中氨氮為未檢出,<0.2mg/L),說明系統(tǒng)對COD的降解幾乎達(dá)到了極限水平。TN去除率為91.7%,高于一般教科書或設(shè)計(jì)手冊所提出的AO反硝化脫氮的計(jì)算,如式(1)。
其中:η―反硝化脫氮率;
R―硝化液回流比;
r―二沉池污泥回流比。
(2)能夠?qū)⒍脸嘏懦龅氖S辔勰嗖唤?jīng)過污泥濃縮池而直接進(jìn)?』?脫水,說明該生物污泥易脫水,這與系統(tǒng)的長泥齡有關(guān)。
(3)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,操作簡便。
(4)工程的投資費(fèi)用低,這從圖2及其說明也可以看出。
3.2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)
以上技術(shù)特點(diǎn),以及看似簡單的處理流程與平面布置,得益于以下主要的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。
(1)進(jìn)水混合池:其功能相當(dāng)于CASS工藝的前兩格。
(2)A池:水流下進(jìn)上出,使得其污泥濃度高于系統(tǒng)平均污泥濃度;采用框式攪拌,能夠在保證絮體質(zhì)量的同時(shí)使所有污泥處于懸浮狀態(tài),且過程能耗僅為約5W/m3。
(3)二沉池:采用了輻流式沉降池設(shè)計(jì),這是系統(tǒng)高污泥濃度的保障,且這樣的設(shè)計(jì)造價(jià)較低。
(4)圖2可見,O池(包括廊道劃分)、A池、前端進(jìn)水混合池三者之間巧妙組合,不僅使基建費(fèi)用降低,管道或設(shè)備等連接可能引起的故障也得到減少。
4、結(jié)論
通過提高生物處理水平、降低生物降解極限值,使生物處理出水的水質(zhì)(COD、氨氮與TN等)滿足日益提高的排放標(biāo)準(zhǔn),正是目前我國環(huán)境技術(shù)研究者與工程師努力追求的。本文所述工程的運(yùn)行結(jié)果,體現(xiàn)了該工程簡單高效與經(jīng)濟(jì)節(jié)約等特點(diǎn),對同類中小型企業(yè)的污水治理具有實(shí)際的參考意義。(來源:上海博華環(huán)境科技有限公司,華東理工大學(xué)環(huán)境工程研究所)