羊棲菜加工廢水治理提升改造工程實(shí)例

　　針對羊棲菜加工廢水含鹽量高、COD濃度高的特點(diǎn)，采用"調節-氣浮-電解還原Fenton-快沉-厭氧-MBR"工藝進(jìn)行了技術(shù)改造。運行結果表明，在進(jìn)水COD、BOD5、SS分別為6956、2978、456mg/L的情況下，出水COD、BOD5、SS分別為295、18、8mg/L，出水水質(zhì)達到了GB8978-1996《污水綜合排放標準》中三級納管排放標準的要求，實(shí)際運行成本僅為8.37元/t，實(shí)現了羊棲菜廢水經(jīng)濟、穩定、高效的達標排放。

　　羊棲菜具有較高的營(yíng)養保健價(jià)值，日本稱(chēng)其為“長(cháng)壽菜”，每年大量從我國進(jìn)口。據統計，截止到2015年底，溫州市洞頭區現有羊棲菜生產(chǎn)企業(yè)20余家，現有羊棲菜養殖區面積達1.16萬(wàn)畝，2015年全年產(chǎn)量約8768t，占全國總產(chǎn)量的90%以上。通過(guò)市場(chǎng)調研，洞頭區羊棲菜生產(chǎn)企業(yè)大部分均已建設污水處理站，但建設時(shí)間普遍較早，又由于羊棲菜加工廢水具有COD高、色度大、SS高等特點(diǎn)，且廢水中含有較高濃度的Cl-，屬于典型的高濃度高含鹽有機廢水，此類(lèi)廢水一般常采用預處理+生物處理+深度處理方法來(lái)實(shí)現廢水的達標排放，處理成本普遍較高。生物處理無(wú)外乎采用厭氧和好氧工藝，除培養特殊的耐鹽或者嗜鹽生物菌、改變污水及污泥的工藝回流之外，基本沒(méi)有可改進(jìn)的空間。目前，各羊棲菜加工企業(yè)污水處理站均無(wú)法穩定達標排放，嚴重加重了洞頭區市政污水處理廠(chǎng)的運行負荷，現已成為洞頭區的行業(yè)共性問(wèn)題，亟待解決。

　　1、項目概況

　　洞頭區某羊棲菜加工企業(yè)是以生產(chǎn)羊棲菜系列產(chǎn)品為主的現代化食品企業(yè)。廢水主要來(lái)自于預清洗、脫鹽、脫砷、脆化以及清洗等工序，廢水中Cl-濃度高、COD高、含油且含有大量藻膠、多糖、酶等有機污染物。企業(yè)原有1座污水處理站，為全地埋式建設，采用“調節+混凝沉淀+A/O+沉淀”工藝，具體工藝流程見(jiàn)圖1。

　　圖1原有廢水處理站工藝流程

　　由圖1可知，現有廢水處理站采用加藥混凝沉淀+傳統A/O工藝，由于廢水中Cl-含量較高，單純采用生物處理的方法勢必會(huì )造成生物細胞的質(zhì)壁分離或細胞失活，微生物無(wú)法正常生長(cháng)，因而現有的缺氧池、好氧池未能發(fā)揮應有的作用。同時(shí)，由于設計時(shí)間較早，投運時(shí)間較長(cháng)，其中鼓風(fēng)機、好氧池曝氣系統、加藥系統、板框壓濾機等設備均已無(wú)法正常開(kāi)啟，混凝沉淀池、好氧池及污泥池內的管路已被廢水嚴重腐蝕，整個(gè)廢水處理站運行狀態(tài)較差。

　　2、改造工程設計

　　01設計標準

　　考慮到企業(yè)的生產(chǎn)周期，改造后的污水處理站采用8h工作制，改造后污水站處理規模為60m3/d，按照8m3/h進(jìn)行工藝設計。根據廢水實(shí)測數據確定設計進(jìn)水水質(zhì)，改造后處理出水需達到GB8978—1996《污水綜合排放標準》中三級排放標準后納入市政管網(wǎng)，并進(jìn)入當地市政污水處理廠(chǎng)進(jìn)一步處理。故設計進(jìn)、出水水質(zhì)標準見(jiàn)表1。

　　表1羊棲菜加工廢水設計進(jìn)出水水質(zhì)

　　02項目難點(diǎn)

　　(1)懸浮物及油類(lèi)含量高。由于羊棲菜加工成品為袋裝即食羊棲菜，加工過(guò)程中有數道清洗、漂洗等工藝，故廢水中含有較高濃度的懸浮物及油類(lèi)。

　　(2)含Cl-質(zhì)量濃度高。該廢水由于是海產(chǎn)品加工廢水，經(jīng)檢測，廢水混合后Cl-質(zhì)量濃度為5000~8000mg/L，初段的預清洗及脫鹽脫砷水含Cl-質(zhì)量濃度甚至高達10000~15000mg/L，高濃度的Cl-會(huì )抑制生物系統的污染物去除效率。

　　(3)COD濃度高。經(jīng)水質(zhì)檢測，該廢水B/C>0.3，為可生化性廢水，但由于COD約為7000mg/L，且廢水中含Cl-質(zhì)量濃度高，單純采用傳統厭氧/好氧工藝無(wú)法保證廢水的穩定達標排放。

　　(4)其他難點(diǎn)�，F有污水站均為地埋式建設，池下工程改造難度大、管線(xiàn)復雜、對整個(gè)污水站的防腐要求高、場(chǎng)地有限等。

　　03改造后工藝流程及說(shuō)明

　　(1)改造后工藝流程

　　針對廢水中含有大量的懸浮物及油類(lèi)污染物，采用前氣浮工藝，通過(guò)部分加壓溶氣氣浮的浮除作用，去除廢水中油類(lèi)、懸浮物SS等污染物;針對廢水含Cl-質(zhì)量濃度高、COD高、導電性好的特點(diǎn)，采用以電化學(xué)為主體的廢水處理工藝，通過(guò)電場(chǎng)與藥劑的聯(lián)合作用去除廢水中大分子、難以生物降解的有機污染物;考慮到運行成本，采用厭氧+MBR工藝對電化學(xué)處理出水進(jìn)行生物處理，在Cl-質(zhì)量濃度不變的前提下，通過(guò)適量培養嗜鹽菌以去除電化學(xué)出水中濃度較低的有機污染物，直至達標排放;針對現有污水站地埋式建設的問(wèn)題，對新建的工藝設備均采用成套設備的方式，并在現有污水站池頂上加固，所有新增設備放置于池頂上，以節約占地面積;針對防腐要求高，所有新增水管、泥管、藥管均采用UPVC材質(zhì)，新增成套設備采用PP板制作;針對場(chǎng)地有限的問(wèn)題，充分利用現有調節池、好氧池、沉淀池及混凝沉淀池、風(fēng)機房、脫水機房等。改造后的工藝流程見(jiàn)圖2。

　　圖2改造后污水處理工藝流程

　　(2)改造工藝說(shuō)明

　　將原有調節池與缺氧池合并為新的調節池，在新調節池內設置鼓風(fēng)曝氣系統，在充分調節水質(zhì)水量的同時(shí)，保證油類(lèi)及懸浮物等污染物不會(huì )上浮;出水經(jīng)地上泵提升至氣浮裝置，在氣浮裝置內進(jìn)行部分加壓溶氣氣浮預處理，去除廢水中大部分油類(lèi)污染物、大量懸浮物SS等，以減少后續電解還原Fenton電極板清洗頻次，并降低后續處理負荷。氣浮裝置出水自流進(jìn)入電解還原Fenton裝置，通過(guò)外加電場(chǎng)作用該廢水，由于該廢水中含Cl-質(zhì)量濃度高、導電性良好，外加電場(chǎng)后，聯(lián)合化學(xué)藥劑共同作用，化學(xué)反應劇烈，可對廢水中大分子有機污染物進(jìn)行氧化分解;電解還原Fenton裝置出水自流進(jìn)入快沉裝置，通過(guò)調節pH使大量污泥沉淀;快沉裝置上清液自流進(jìn)入厭氧池，通過(guò)厭氧微生物的新陳代謝作用去除廢水中難降解的有機污染物;厭氧池出水經(jīng)地上泵提升至MBR裝置，通過(guò)好氧微生物的作用進(jìn)一步降解廢水中的有機污染物，同時(shí)利用MBR膜組件的截留功能維持MBR裝置內較高的污泥濃度，以增強系統的耐沖擊負荷能力;MBR裝置出水經(jīng)出水泵抽至出水桶，達標后納管排放。

　　電解還原Fenton工藝是傳統Fenton工藝基礎上改進(jìn)而來(lái)的，其主要原理為：在投加Fe2+、H2O2，并在特定pH條件下，廢水與藥劑首先接觸并充分混合，而后在電解槽內進(jìn)行電解還原反應，以增加電勢差，使得更多的·OH產(chǎn)生，從而實(shí)現氧化分解有機物的目的。

　　電場(chǎng)采用直流電源，電能轉化效率高、故障率低。電解還原Fenton法具有反應快速、操作簡(jiǎn)單、可自動(dòng)產(chǎn)生絮凝等優(yōu)點(diǎn)。

　　04工藝設計參數

　　(1)調節池。1座，地埋式鋼砼結構(原調節池與缺氧池改造)。主要功能是接納廢水，起到均質(zhì)、均量的作用。該池設有曝氣系統，運行中必須開(kāi)啟，以防止廢水中油類(lèi)、懸浮態(tài)污染物上浮及下沉。由于污水站非24h運行，運行過(guò)程中通過(guò)調整浮球液位開(kāi)關(guān)合理控制調節池的液位，有效起到水質(zhì)、水量調節的作用。尺寸4.0m×7.0m×3.5m，有效容積70m3，HRT=28h。配套設備：高效組合曝氣器4組，氣源與MBR裝置曝氣系統共用，自吸提升泵2臺，1用1備，單臺流量Q=10m3/h，揚程H=15m，功率N=2.2kW。

　　(2)氣浮裝置。1套，采用五布六油特殊防腐型成套裝置。主要功能是通過(guò)投加混凝劑，利用加壓溶氣氣浮作用浮除廢水中油類(lèi)、懸浮態(tài)、膠體態(tài)等污染物，以降低后續處理負荷�；炷�藥劑采用聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)。PAC配制質(zhì)量分數為10%，加藥量約500L/d;PAM質(zhì)量分數為1%，加藥量約500L/d。尺寸4.8m×1.2m×2.8m，有效容積12m3，HRT=1.5h。配套設備：自動(dòng)攪拌加藥裝置2套，有效容積1000L。

　　(3)電解還原Fenton裝置。1套，PP材質(zhì)成套裝置。尺寸2.4m×1.2m×2.4m，有效容積5m3，HRT=0.65h。配套設備：加藥裝置2套，有效容積500L，pH在線(xiàn)控制器1臺。實(shí)際運行電壓30V，電流60A，pH控制在2.8~3.2，m(Fe2+):m(H2O2)=1:2，處理出水COD去除率>50%，達到了最初設計的要求。

　　(4)快沉裝置。1套，PP材質(zhì)成套裝置。主要功能是通過(guò)調節廢水的pH，使電解還原Fenton反應后的大量污泥得以沉淀去除。尺寸為2.4m×1.2m×2.4m，有效容積5m3，HRT=0.65h。配套設備：加藥裝置2套，有效容積500L，pH在線(xiàn)控制器1臺。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　(5)厭氧池。1座，地埋式鋼砼結構(原好氧池與二沉池改造)。主要功能是通過(guò)厭氧微生物的新陳代謝作用，使有機物發(fā)生水解、酸化和甲烷化，最終轉化成二氧化碳、水、甲烷等，并提高污水的可生化性，有利于后續的好氧生物處理。尺寸6.0m×7.0m×3.5m，有效容積126m3，HRT=16.8h。配套設備：辮帶式組合填料110m3。

　　(6)MBR裝置。2套，PP材質(zhì)成套裝置。主要功能是通過(guò)好氧微生物的新陳代謝作用進(jìn)一步去除廢水中大量的有機污染物。作為好氧反應裝置，其必須滿(mǎn)足一定的停留時(shí)間，以使好氧池的污泥負荷處于正常范圍內，同時(shí)通過(guò)MBR膜組件截留活性污泥，以維持MBR裝置內較高的污泥濃度，以最大限度地提高好氧MBR裝置的污染物去除效率，最終出水通過(guò)膜組件過(guò)濾后，保證處理出水的穩定達標。研究表明采用MBR工藝處理高含鹽廢水時(shí)，系統中的微生物可以適應一定的鹽度沖擊。MBR工藝相對于傳統生物技術(shù)具有傳統生物技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢。尺寸3.0m×2.0m×2.4m，有效容積21.6m3，HRT=8.6h。配套設備：進(jìn)水與出水泵各4臺，2用2備，流量為10m3/h，揚程15m，功率2.2kW;MBR反沖洗水泵1臺，流量10m3/h，揚程10m，功率1.5kW;羅茨風(fēng)機3臺(與調節池共用)，單臺風(fēng)量6.01m3/min，功率5.5kW。

　　(7)污泥池。1座，利用原有污泥池，地埋式鋼砼結構。收集并濃縮各個(gè)池所產(chǎn)生的污泥、浮渣等。尺寸2.5m×2.0m×3.5m，有效容積15m3。配套設備：3kW框式攪拌機1臺;螺桿泵1臺，流量5m3/h，壓力0.6MPa，功率2.2kW;涂覆塑料防腐漆型帶式脫水機1臺;帶機清洗泵1臺，流量8m3/h，揚程49m;空壓機1臺，1.5kW;加藥裝置1套，有效容積1000L。

　　3、工程運行效果

　　調試初期，對電解還原Fenton工藝的反應電壓、電流及加藥量進(jìn)行了調試，對厭氧池采用接種化糞池污泥進(jìn)行接種，對MBR裝置采用洞頭區市政污水處理廠(chǎng)污泥濃縮池的污泥進(jìn)行接種。經(jīng)過(guò)近半年的試運行，采用該組合工藝處理該廢水，氣浮池、電解還原Fenton、厭氧及MBR設計COD去除率分別為25%、50%、65%、70%。具體進(jìn)、出水水質(zhì)及各工藝段去除率見(jiàn)表2。

　　表2進(jìn)、出水水質(zhì)及各單元去除率

　　注:表中數據為連續14d測量值的平均值。

　　由表2可知，各工藝段COD去除率分別為21.3%、53.6%、47.8%、77.8%，各工藝段的各運行參數基本達到了設計值，處理出水水質(zhì)穩定，各項指標能夠達到排放要求。

　　4、技術(shù)經(jīng)濟分析

　　01運行成本分析

　　采用組合工藝處理羊棲菜加工廢水，設計廢水處理量為60m3/d，1a按運行300d計算，則該工藝的運行成本估算為：

　　(1)電費。單位電價(jià)為0.70元/(kW·h)，整個(gè)工程中裝機容量為90kW，使用容量為71.7kW，功率因素取0.75，電費大約為71.7×8×300×0.75×0.7≈9萬(wàn)元/a，則單位電費為5.02元/m3。

　　(2)藥劑費用�；炷�階段需投加聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺，電解還原Fenton工藝需投加H2SO4、FeSO4、H2O2，快沉工序需投加NaOH，費用大約為5萬(wàn)元/a，則單位藥劑費為2.78元/m3。

　　(3)人工費用。該工程運行中僅需1名工人，每年工資福利費用約2萬(wàn)元，則單位人工費為1.11元/m3。

　　綜上，其總運行成本估算為8.91元/m3。

　　該羊棲菜廢水處理改造工程于2017年6月開(kāi)始試運行，改造工程總投資約為114萬(wàn)元。自試運行至今150d，處理出水水質(zhì)穩定，污水站配有1名工人，廢水站實(shí)際運行成本如下：總耗電73000kW·h，單位電費為4.26元/m3;藥劑總花費2.2萬(wàn)元，單位藥劑費為2.44元/m3;人工費按人均工資3000元/月計，單位人工費為1.67元/m3;則廢水站試運行至今，實(shí)際運行成本僅為8.37元/m3，在保證廢水達標的前提下，滿(mǎn)足了工藝設計的要求。

　　02技術(shù)經(jīng)濟比較

　　該組合工藝是針對該企業(yè)廢水站的現狀，結合企業(yè)排水水質(zhì)水量，經(jīng)過(guò)實(shí)驗室小試、現場(chǎng)中試確定的，與傳統高鹽廢水處理工藝如反滲透、多效蒸發(fā)等工藝技術(shù)經(jīng)濟比較見(jiàn)表3。

　　表3與傳統高鹽廢水處理的工藝技術(shù)經(jīng)濟比較

　　由表3可知，盡管反滲透與多效蒸發(fā)工藝處理出水COD更低，但投資、運行成本均高于電解還原Fenton組合工藝，經(jīng)實(shí)踐證明采用電解還原Fenton組合工藝是經(jīng)濟合理的。

　　5、結論

　　運行結果表明，采用“調節—氣浮—電解還原Fenton—快沉—厭氧—MBR”組合工藝處理羊棲菜加工廢水是切實(shí)可行的，處理出水水質(zhì)指標能夠達到GB8978—1996《污水綜合排放標準》中三級排放標準要求，實(shí)際運行成本僅為8.37元/m3。

　　針對羊棲菜加工廢水含鹽量較高、導電性較好的特點(diǎn)，選用了適宜的電化學(xué)工藝而非傳統生物處理方法作為主體處理工藝。實(shí)踐證明：采用電解還原Fenton技術(shù)處理含鹽廢水具有反應效率高、處理效果穩定、運行成本相對低廉等特點(diǎn)，同時(shí)經(jīng)過(guò)微生物的特殊馴化，在廢水含鹽質(zhì)量分數低于0.7%的情況下，厭氧及好氧MBR工藝各項參數符合初始設計要求。對其他類(lèi)似工程的升級改造具有一定的參考價(jià)值。(來(lái)源：谷騰環(huán)保網(wǎng))