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企业废水处理工程项目设计探究

2019/09/02 阅读:

摘要:随着社会的发展,水资源日益紧缺,为了实现水资源的可持续利用,提高水资源利用率,减少水资源消耗,恢复城市乃至流域的良好水环境,降低污染物排放对环境的危害,必须对城市和工业废水进行处理及再生利用。广西糖厂众多,废水排放量大,因此,必须高度重视糖厂废水处理。本文将结合工程实例,对糖厂废水处理工程项目设计进行分析,以供设计参考。

关键词:糖厂;废水;工艺流程

前言

广西是全国的产糖大省,糖厂众多,年产白砂糖占全国产量的约60%,与甘蔗种植和蔗糖生产直接关系的人口达到2000万人以上,糖业已经成为广西的支柱产业之一,同时产业扶贫效果显著,有效助推贫困户脱贫致富。根据广西壮族自治区糖业发展办公室报告显示,2017/18年榨季,糖业主要经济指标稳中有升,全区糖料蔗种植面积、糖料蔗入榨量、食糖产量均有一定的增幅;制糖企业战略重组和淘汰过剩产能稳步推进。甘蔗糖厂废水排放量较大,若不经处理直接排入水体,将会对水资源造成严重污染,破坏生态环境。糖厂末端废水按其性质和污染程度主要分为两类:(1)低浓度废水:包括压榨轴承、煮糖冷凝器及汽轮机的循环冷却废水。这部分水量较大、连续排放,约占废水总量的65%~75%,其水质成分为CODCr在50mg/L以下(含微量糖分),SS在30mg/L左右。(2)中浓度废水:包括各车间的洗罐、洗机及地板冲洗水等。这类废水含糖、悬浮物和少量机油,CODCr和SS达几百到几千毫克/升,排放量较少、间歇排放,约占废水总量的20%~30%。总体来说,糖厂末端废水属于中低浓度有机废水,水量水质波动大,BOD5/CODCr≥0.45可生化性好,处理后的排放标准要求高。

1废水水质及工艺流程

1.1废水水质
某甘蔗糖厂末端废水处理工程设计处理水量为7920m3/d(即330m3/h),其中沉淀池及污泥系统应业主要求按450m3/h规模设计。出水水质按DB45/893-2013《甘蔗制糖工业水污染物排放标准》(GB8978-1996)中的新建企业排放限值。项目的设计进水、出水水质见表2。

1.2工艺选择

糖厂末端废水目前广泛采用好氧生物处理技术,即活性污泥法和生物膜法两种方法。经过多年实践与研究,活性污泥法更适合糖厂废水的处理。(1)糖厂属于季节性生产,生物膜法需要10-30d重新挂膜驯化才能正常运行,而活性污泥法在榨季开机时只需按照一定的程序开机3-5d即可投入运行。(2)活性污泥法在运行过程中有多种监控手段,能及时发现问题并调整运行状态。而生物膜法除镜检外,相对于活性污泥法,监控和调整手段少,出现问题后不易被发现,调整运行的灵活性差。(3)糖厂废水水量和污染物负荷变化大,活性污泥法在受冲击时,可以通过SVI、污泥沉降比、污泥浓度等多种方法观察与调节运行状况,预防冲击事故,确保废水处理达标。(4)活性污泥法建设费用相对生物膜法也较低。(5)在处理效率上,有资料表明,50%的活性污泥法处理厂BOD5的去除率高于91%,50%的生物膜法处理厂BOD5的去除率为83%左右。因此,项目选择氧化沟活性污泥工艺法。氧化沟是一种改良型的活性污泥反应器,是生化处理的核心工段,具有完全混流和推流的特征,有机物、污泥和氧气能够在反应器内充分混合,而且大比例的回流能够稀释高浓度进水,短时间内耐负荷冲击能力大,适应糖厂废水粘度高、排放具有一定波动性、污染物浓度突然成倍增加的特点,而且处理效果稳定,出水水质、污泥沉降性、泥水分离效果好,同时调试及操作管理简单,运行费用低。

1.3工艺流程

废水处理工艺流程如图1所示。(1)废水先进入调节池均衡水量与水质。当水量和水质出现较大的波动时,多余的废水溢流进入事故池中储存;待糖厂生产正常以后,逐步将事故池中的废水少量多次的提升至调节池中。(2)接着,废水进入生物选择池,通过投加碱液进行PH值调节;通过投加氮肥和磷肥维持废水中的C:N:P在100:5:1之间,使废水组成处于最适合微生物降解的组成范围以内,可以大大的提高后续氧化沟内微生物的降解效率。同时,废水与从污泥池回流的活性污泥在此相互混合接触均匀,实现回流微生物的淘劣选优培养和驯化,有效克服污泥膨胀,提高生物系统运行的稳定性。(3)从生物选择池出来的废水进入氧化沟,对有机污染物进行好氧生化处理,从而达到去除污染物的目的;污泥和水在沟内完全混合,并且高速循环流动,具有了较大的回流比,具备了抗较强的抗冲击负荷能力,处理效果稳定,操作管理简单。(4)从氧化沟出来的废水进入沉淀池进行泥水分离,分离出来的上清液即为达标废水,可直接排放;沉淀下来的含水污泥则大部分回流至生物选择池,剩余污泥进入污泥浓缩池,再经污泥脱水系统处理后外运填埋处理。浓缩池的上清液和脱水系统的滤液返回调节池。

2主要构筑物及设备

末端废水处理系统总平面如图2所示。(1)事故池:有效容积V=2500m3,水力停留时间HRT=7.5h。高浓度废水2台事故水泵(单台Q=100m3/h,H=12.5m)少量多次地输送至调节池。(2)调节池:有效容积V=1300m3,水力停留时间HRT=3.9h。设置1台潜水搅拌机对废水进行混合搅拌;废水通过2台污水泵(单台Q=360m3/h,H=8.5m)输送至生物选择池。(3)生物选择池:有效容积V=345m3,水力停留时间HRT=1.0h。设置2台潜水搅拌机对废水进行混合搅拌;设置1台碱液罐和1台营养盐罐,重力投加;废水通过溢流进入氧化沟。(4)氧化沟:曝气池形式采用单沟环形循环曝气池,平面尺寸L×B=20m×66m,有效水深4.5m,两端为半圆,减少水阻力便于流动;有效容积V=5553m3,水力停留时间HRT=16.8h。水面设置12台推流式充气搅拌表曝机,单台充氧量41.2kgO2/h。(5)沉淀池:采用传统的中心进水周边出水的辐流式沉淀池,水力负荷:q=0.848m3/(m2•h),直径准=26m,池边水深3.5m;有效容积V=1577m3,水力停留时间HRT=3.5h(注:业主要求按450m3/h设计沉淀池)。设置1台全桥式周边传动刮泥机。(6)清水池:设置2台清洗水泵,供带式浓缩压滤一体机清洗使用。(7)污泥池:设置2台污泥泵(单台Q=360m3/h,H=8.5m),将污泥回流至生物选择池和将剩余污泥输送至污泥浓缩池。(8)污泥浓缩池:采用幅流沉淀池形式,按连续进泥设计,固体负荷32.39kg/(m2•d),直径准=8m,有效容积V=201m3,水力停留时间HRT=14.8h。设置1台悬挂式中心传动污泥浓缩机。(9)设备用房:采用合建式,包括化验室、配电房、污泥脱水机房、工具间及污泥临时堆场。内设1套污泥脱水设备(包括带式浓缩压滤一体机、剩余污泥泵、自动投药溶解装置、螺杆加药泵、空压机、皮带输送机等),干固体处理能力0.25t/h。

3工程启动调试和运行

启动调试的基本流程:投入菌种→闷曝培养→连续递增进水驯化→达到设计量进水运行。3.1培菌方法:接种培菌和自培菌接种培菌:是利用污水相似或相同的污水厂脱水污泥作菌种。自培菌:是先在一个曝气池(注:在本工程中即为氧化沟)进行菌种培养,当活性污泥浓度达到一定浓度(如1500mg/L以上)时,利用回流方式搬到另外池子进行接种。3.2培菌环境与投加菌种将曝气池注满有机废水(或用清水混合桔水、滤泥(注:滤泥来自澄清蒸发工段,下文同)至300<COD<800mg/L),溶解氧最佳范围1.5~3.0mg/L(刚启动时,溶解氧难以控制,可通过间歇曝气适当控制在4.0mg/L左右),温度25℃~30℃,pH值6.8~7.3,营养比例为C:N:P=100:5:1;若以干污泥作菌种,则按曝气池总有效体积的1%左右向曝气池中投加脱水活性污泥,尽量在1d内投加完毕。3.3培菌步骤当有菌种进入曝气池时,无论菌种是否投加完毕,必须立即开始培菌步骤。(1)闷曝:(所谓闷曝,即将曝气池的入口、出口、排泥都关闭,对静止不流动的池液进行曝气),所有搅拌设备都开启。根据自控仪表显示的溶解氧变化来调整鼓风机的开停时间和阀门开合度,使溶解氧保持在1.5~3.0mg/L之间(若溶解氧难以控制在1.5~3.0mg/L范围内,可适当放宽到4.0mg/L左右)。在污泥量少,供氧有富余时,闷曝一段时间后进入静沉步骤。(2)静沉:(所谓静沉,即把所有曝气设备与搅拌设备全部停掉),停止0.5-1h,也可根据现场实际情况调整静沉时间。开始静沉前,应将溶解氧提高到3.0mg/L以上,以保证在静沉期间系统不缺氧。(3)连续补充废水:按(1)→(2)→(1)的顺序不断反复上述步骤(一般需用2d),当监测到的CODCr值较最初降低了50%(或污泥浓度为1000mg/L以上)时,向曝气池连续渐增式补充有机废水(按废水浓度而定,如以20%的设计量递增),直到设计值。同时,相应的调整回流量,把溶解氧控制在1.5~3.0mg/L之间。3.4在培菌阶段如解决活性污泥浓度提升困难的方法根据经验,一般在糖厂废水的培菌阶段,由于水质等各方面的因素,这个阶段的活性污泥浓度比较难以提高,从而未能达到预期的效果。经验做法是往曝气池里加滤泥,加的量是根据现场的需要而定的,一般加2~3t。3.5调试运行条件控制系统达到处理能力后,需要对各控制参数进行调整优化,保证系统稳定运行,并且具备一定的抗冲击负荷能力。应充分发挥调节池的均质缓冲作用,尽量稳定进水负荷,避免水质水量出现过大波动。系统各主要控制参数如下:(1)进水pH值6~9,CODCr值300~800mg/L。(2)曝气池水温25℃~32℃,pH值6.8~7.3,溶解氧控制在1.5~3.0mg/L,营养比例C:N:P=100:5:1,污泥龄控制在15-20d左右为宜。此时生化池污泥呈黄棕色,沉降压缩性能良好,SV30=10%~30%。镜检菌胶团生长正常,发现较多累枝虫、钟虫和少量轮虫。

4运行效果

经过1个月的调试运行,在在糖厂生产正常,无严重跑糖的情况下,系统运行效果稳定,出水CODCr值保持20~40mg/L,BOD5值基本保持10mg/L以下,水质清澈透明。5结论及建议(1)本工程及其它同种工艺的工程实践证明,在甘蔗糖厂生产正常、无严重跑糖的情况下,末端废水使用氧化沟活性污泥工艺法处理效果良好,出水水质稳定,达到甚至优于《甘蔗制糖工业水污染物排放标准》(DB45/893-2013)中的排放标准。(2)运行成本较低,吨水成本约0.3~0.5元。(3)经处理后的达标水可回用作为循环冷却水补充水、锅炉冲灰、道路冲洗、污泥压滤机冲洗等,能减少新鲜水补充量,节约水资源,对于甘蔗制糖企业,尤其是处于水资源紧张地区的糖厂,具有非常重要的意义。

参考文献

[1]刘清林,梁积勋,王晋平.表面液膜吸附式捕汁器在糖厂的应用[J].轻工科技,2013(11).

[2]郭强.基于案例的工业废水处理单元设计参数的研究[D].西安建筑科技大学,2010.

[3]第六章广西发展循环经济的示范工程及关键技术[C]//循环经济发展研究——以广西为例.中国国际经济交流中心,2013:47.

作者:吴栖华 单位:中国轻工业南宁设计工程有限公司

企业废水处理工程项目设计探究

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