SBR法处理阿胶厂污水相关工艺以及流程介绍
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2019-01-08 09:38

SBR法处理阿胶厂污水相关工艺以及流程介绍概述
  洛阳某阿胶厂是福胶集团设于平阴县东阿镇的老厂,主要生产传统阿胶及阿胶保健品的原料—清胶,生产过程排放的污水中污染物主要有驴毛、驴皮碎块等不溶物和溶解性、胶状蛋折质等有机污物,具有浓度较大、有机物含量高、可生化性好等特点,直接排放将严重污染环境。该厂污水治理被列为济南市重点污染限期治理项目。该污水治理工程采用调节+SBR法污水处理工艺,经过1个半月的调试运行后通过监测验收。监测结果表明该工艺设计合理、处理效果良好、出水稳定,出水水质符合GB8979--1996《国家污水综合排放标准》的二级排放标准。

  二 . 设计简介

  1 . 设计水质、水量的确定
  ①  生产工艺简介及污水来源
  阿胶的生产工艺是先将原料—干驴毛浸泡、清洗,清除驴皮上沾染的污物,再经高压熔化,而后添加黄酒等辅料熬制成胶。泡皮、洗皮过程排放的污水量约占污水总量的1/3,水中主要污染物是泥砂、驴毛、驴皮碎块等不溶物。驴皮溶化、熬胶过程所排放的污水中主要是溶解的或胶状的蛋白质等有机污染物。阿胶厂污水还包括该厂附近宿舍区排放的生活污水。全厂污水经盖板渠汇合后进入污水处理站集中处理。混合污水官感很差,并有很重的气味。
  ②设计水质、水量的确定
  根据厂方提供的日排放污水量资料,设计处理规模:800m3/d。
  根据厂方的提供有关水质资料,原水水质见表1。经过实测,混合污水水质具体数据详见表3。处理要求:经处理达到国家规定的二级排放标准(GB8978-96)。

表1  原污水水质与排放标准对照表

水质指标

污水水质

允许排放标准

COD(mg/1)

1800mg/1

1500mg/1

BOD5(mg/1)

1200mg/1

60mg/1

SS(mg/1)

1000mg/1

200mg/1

PH值

6--

6-9

色度(倍数)

500

80

  2.污水处理工艺设计
  ①工艺选择与确定
  从水质情况来看,本工程污水属高浓度有机污水,污水可生化性好。从投资情况来看,厂方提供污水处理用地少,经费少。由于有机物浓度高,采用传统的物理化学法和生物处理法将对于秦效;采用物化法+生物法,将增加工程投资和日常处理费用,所以工艺选择以高效生化法为主,经技术比选二级处理工艺采用SBR法。
  SBR法(间歇式活性污泥法)是一种处理高浓度有机污水行之有效的生物处理技术。SBR法是对传统活性污泥法的改进,具有工艺系统组成简单,一池多用,无须高污泥回流设备、二沉池,建设费用都较低等特点。在运行时,一般不产生污泥膨胀现象,管理较简单。并且通过对运行方式的调节,在单一的曝气池内能进行脱氮和除磷,运行管理得当,处理水质优于传统活性污泥法。该法相对于传统活性污泥法具有工艺结构与形式简单、占地少、处理效率高、投资省、省处理费用低、对冲击负荷适应能力强等特点,并且具有运行方式灵活多变、空间上完全混合、时间上理想推流等独特优点。

污水处理工艺
  ②工艺流程
  污水处理选择以SBR法为体的二级生物处理工艺,其流程如图1。



  污水经格栅拦截水中大块污物、驴毛后进入调节沉淀池,并由潜污泵将污水抽入SBR反应池,经过曝气反应、沉淀,完成水质净化后排放
。SBR池中剩余污泥重力排至污泥浓缩池,重力分离后再由污泥泵提升至污泥干化场,半干污泥最后用作农肥。
  ③SBR运行周期设计
  SBR生化系统运行过程以进水、曝气反应、沉淀、滗水和闲置(排泥)5个阶段为一个运行周期。污水进入系统前,反应器内已存在高浓度的活性污泥混合液,进水后活性污泥与污水互相混合、充分接触,进水达到一定高度即停止进水,并且向池内曝气供氧(或进水的同时曝气)进行生物降解,发生有机物的去除、硝化、磷的吸收等反应,然后停止曝气和搅拌,混合液处于静止沉淀状态,泥水分离,上清液通过滗水器排放,而污泥存留在SBR池内,作为种泥时入系统的下一个周期,剩余污泥则需要定期排放。

  SBR池典型的运行模式如下:



  3.主要构筑物设计简介
  ①格栅
  包括车间出口的格栅和处理站的两道格栅。由于污水中携有大量驴毛,限于投资,采用简单格栅层层加以拦截,各主要排放含驴毛的车间出水口、浸皮池放水口等处均设格栅。全厂污水汇合进入污水处理站后,再安置粗、细两道格栅。
  粗细栅间隙:20mm,细格栅间隙:10 mm,倾角60o。人工清除污物。
污水处理相关流程
  ②调节池
  鉴于车间生产污水间隙式排放,排水很不均匀,水量水质波动大,为保证生物处理设施进水的均衡,需要设置有足够调节容积的调节池。调节池前端设整流板和较大泥斗,使污水中悬浮物和不溶有机物在此沉淀,并设污泥泵定期将沉泥抽入污泥浓缩池。在调节池的后端设离心式潜污泵,将污水按SBR运行要求提升至SBR系统进行处理。调节池中存活的厌氧及兼气微生物也能分解有机物,使大分子有机物分解成小分子,提高可生化性,也将影响有机物的总去除率。考虑到调节池应定期清理,为了使清理期不导致系统停运,调节池分2格,分格清理,清理时维持系统的正常运行。
  工艺系统设计流量按40T/h,表面负荷2m3/m2.h。
  ③SBR反应池
  SBR反应池为本工程主体构筑物,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体。SBR反应器的运行操作由进水、反应、沉淀、排水、闲置五个工序组成,这五个工序在SBR池内分时段进行。
  采用2格反应池,两上池子交替运行,以使整个系统能接纳连续的进水。对每格来说,运行操作按序间歇进行。
  设计一周期8小时。每周期SBR运行程序安排如下:

表2  SBR系统运行周期时间表

阶段

进水

曝气

沉淀

滗水

闲置(排泥)

时间

1.5h

4h

1h

0.5h

 

  两格SBR反应池运行周期如下表反示:

表3  SBR池周期运行控制

时段(h)

SBR池1

SBR池2

1

进水

曝气

2

沉淀

曝气

3

滗水

4

闲置

5

沉淀

进水

6

曝气

滗水

7

闲置

8

  反应池体积采用350m3每格,总容积为700m3。
  采用钢筋砼结构,半地下式。
  ④污泥浓缩池   选用φ5×5m,钢筋砼圆形池。
  ⑤污泥干化场   选用13.22m×6.15m,三格,砖砌。

表4   主要构筑物及其设计参数

构筑物

型号规格

数量

设计及运行参数

格栅

粗、细两道,

2座

随时巡视,清捞杂物

调节沉淀池

钢砼 12×3×4.2m

2格

有效容积:150m3

SBR池

钢砼14×5.6×4.5m

2格

一个运行周期8小时

污泥浓缩池

钢砼 φ5×5m

1座

初沉、生化污泥混合沉淀

污泥干化场

砖砌11.32×6.15m

3格

 

  4.SBR系统主要设备:
  ①搅拌设备
  选用潜水搅拌机,设在SBR池前端,固定在池壁上。1格1台,共2台。
  ②曝气设备
  选用离心式潜水曝气机,对混合液起曝气和搅拌作用,效果好,性能稳定。免除了鼓风设备、曝气管路系统、闸阀、曝气器等一系列设备。1格3台,共6台。 
  ③滗水器
  采用自行研制的机械式滗水器,由滗水槽、传动装置、排水管等组成。滗水槽是四周带有三角堰的不锈钢槽,并带有挡浮渣的挡板,保证浮渣不被排走。传动装置上下运动,下降速度与水位下降同步,排水平稳。1格1台,共2台。
污水处理数据图
  ④计量设备
  水量计量设备采用超声波流量计,由换能器发射或接收超声波脉冲信信号,然后根据水位差由微计算机自动算出管道中的流量,可以连续自动显示瞬时流量和累计流量。该设备安装时注意流槽内不可积水,否则会造成误差,显示瞬时流量,并使累计流量偏大。这就需要流槽后保持一定的坡度,保证排水通畅。
  ⑤PLC自动控制系统
  污水处理系统中所有电气设备的控制采用集中控制与现场手动控制相结合。采用PLC可编程序控制呖呖与各设备电控联合,实现自动控制。SBR反应系统内设备的启停,按设定的运行程序,根据水位和设定时间,由PLC控制。电控系统达到了较高自动化水平,减轻了工人的劳动强度。

  三.调试、进行极验收情况

  1.污泥接种
  菌种取自市政污水处理厂的浓缩污泥,泥种用量30t。
  2.调试
  ①污泥驯化期
  引进菌种之后,即进入量污水和清水,清水:污水=2:1,连续曝气约20个小时,然后再进少量污水和清水,曝气直至混合液颜色变浅,之后,不再进清水,逐渐增加污水进水时间和频率,缩短进水的时间间隔,进水量可按10%递增,20天后完成污泥驯化。同步监测出水CODcr浓度等指标,并观察混合液污泥性状。在污泥驯化期还要适时排放代谢产物,即泥水分离后上清液。
  ②满负荷运行期
  在这个阶段,由于池中已培养和保持了高浓度、高活性的足够数量的活性污泥,池中曝气后混合液的MLSS达到5000mg/1,污泥负荷在0.4kgBOD5/MLVSS.d,COD的去除率达到90%-95%,SBR法充分发挥作用。此过程同步监测溶解氧,控制曝气机的运行,并进行污泥的生物相镜检,共历时10天左右。
  从2000年6月下旬开始污泥接种进行调试,出水水质逐渐好转,并趋于稳定,7月下旬运行趋于正常,各项指标达到或超过国标要求。
  3.调试期间的监测和控制
  在调试及运行过程中有许多影响处理效果的因素,主要有进水CODcr浓度、pH值温度、溶解氧等,所以对整个系统通过感官判断和化学分析方法进行监测是必不可少的。根据监测分析的结果对影响因素进行调整,使处理达到最佳效果。
  ①温度
  温度是影响整个工艺处理的主要环境因素,各种微生物都在特定范围的温度内生长。生化处理的温度范围在10--40℃,最佳温度在20--30℃。该工程调试运行期间正值盛夏,进水温度在26--29℃,SBR池内平均水温27--32℃。
  ②pH值
  pH值也是影响因素之一。阿胶污水的pH值使用电极式测量仪测定,范围较窄,进水pH值在6.5--7.5之间,混合液pH值在7.0--7.5之间,而且SBR反应系统也具有较大的缓冲能力,所以对处理效果没有明显地影响。
  ③营养物质
  良好的营养条件是产甲烷菌和有关菌群代谢、生长的前提。阿胶污水中含有丰富的营养物质,生化处理系统不需添加营养物质。
  ④悬浮物质SS:
  阿胶污水中含有大量的悬浮物,通过预处理悬浮物已大部分去除,但也有部分不有降解的SS进入SBR池,曝气时会形成浮渣层,但不影响SBR系统对污水的处理。
  ⑤溶解氧量DO:
  通过溶解氧测定仪测出混合液溶解氧浓度,控制适当的供氧,提高氧的利用率,保证生化过程需要的氧量。是工艺控制的主要指标。本工程曝气时,DO控制在0.3--1.5mg/1。
  ⑥混合液浓度MLSS:
  微生物是生物污泥中有活性的部分,也是有机物代谢的主体,在生物处理工艺中起主要作用,而混合液污泥浓度MLSS的数值即大概能表示活性部分的多少。对高浓度有机污水的生物处理一般均需保持较高污泥浓度,本工程调试运行期间MLSS范围在:4.4--5.6g/1之间,最佳值为4.8g/1左右。
  ⑦进水CODcr浓度  进水中有机物浓度对SBR处理影响很大,详见“分析”部分。
  ⑧污泥的生物相镜检
  活性污泥处于不同的生长阶段,各类微生物也呈现出不同的比例。细菌承担着分解有机物的基本和基础的代谢作用,而原生动物(也包括后生动物)则吞食游离细菌。阿胶污水调试运行期间出现的微生物种类繁多,有细菌、绿藻等藻类、原生动物和后生动物,原生动物有太阳虫、盖纤虫、累枝虫等,后生动物出现了线虫。调试运行后期SBR池混合液中固着型纤毛虫,如累枝虫的大量存在,说明处理系统有良好的出水水质。
  ⑨污泥指数SVI  正常运行时污泥指数在801/mg左右。
  下表列出调试运行期间一些天的记录:

表5 调试运行记录表

日期

SBR池反应水量
(m3)

进水水质

30分钟沉降比SV
(%)

污泥指数
SVI
(1/MG)

MLSS
(g/1)

出水水质

简介

CODcr(mg/1)

ss(mg/1)

CODcr
(mg/1)

SS
(mg/1)

6.26

150

 

 

1

 

 

 

 

进泥种15t,溶液浑浊、色黑、臭味渐散

6.27

180

 

 

1

 

 

 

 

6.28

210

 

 

1

 

 

 

 

泥水分离不明显

6.29

240

 

 

1.5

 

 

 

 

颜色由黑变浅,见到较多絮状物

6.30

240

 

 

2

 

 

 

 

絮状物较大,上清液透明度渐好

7.8

300

839

646

11

 

 

169

54

两周期,微生物镜检见累枝虫、污钟虫,拟加大负荷

7.10

300

1161

739

12

82.2

1.46

161

42

两周期,电磁阀坏

7.11

300

 

 

14

76.9

1.82

137

49

两周期,上清液较清、悬浮物少

7.12

300

3446

1718

18

76.6

2.35

179

38

两周期

7.13

300

1008

324

14

67.6

2.07

171

44

三周期,加大负荷,促进污泥生长

7.21

300

1159

202

35

81.0

4.32

167

46

三周期,水体发黑、出水发黄、浮渣较多

7.22

300

1206

232

 

 

 

 

 

三周期,镜检见累枝虫、线虫,排泥约10t

7.26

满池

878

232

38

71.4

5.32

137

48

三周期,污泥凝聚性好,上清液清亮透明,镜检生物相丰富

7.27

满池

1254

444

 

 

 

137

55

三周期

7.28

满池

847

162

39

83.3

4.44

122

50

三周期

7.29

满池

1260

153

36

77.8

4.63

117

54

三周期,排泥约10t

7.30

满池

 

 

40

80.6

4.96

105

45

三周期

7.31

满池

 

 

40

83.2

4.81

97

52

三周期

8.2

满池

830

310

36

72.7

4.95

96

44

三周期

8.3

满池

734

 

44

 

 

76

 

三周期

8.4

满池

1086

218

50

86.2

5.80

116

57

三周期,排泥约10t

  4.运行结果与分析
  运行结果及运行数据平均值如下表:

表6   处理工艺运行结果及去除效果

项目

CODcr/(mg.1-1)

去除率/%

SS/(mg.1-1)

去除率/%

原污水

最大值

3446

 

1718

 

最小值

839

 

202

 

平均值

1445

 

598

 

调节池出水

最大值

1333

 

311

 

最小值

830

 

153

 

平均值

1022

29.3

221

63.0

SBR池出水

最大值

122

 

75

 

最小值

76

 

40

 

平均值

100

90.2

55

75.1

 原水的CODcr变化幅度较大,最高值在3446mg/1,最小值是839mg/1。说明该处理工艺耐冲击负荷能力强,即对进水水质急剧变化引起的冲击负荷的适应能力强。CODcr的去除率在一定范围内会随进水CODcr浓度的提高而增长,如图2所示。然而浓度过高,超过微生物的耐受能力时,将导致处理效果的降低。



  调试运行完毕,CODcr浓度的变化对本工艺出水水质的影响甚微,无论进水的CODcr突然升高或降低,出水的CODcr值变化不大,能保证出水CODcr值在100mg/1左右,低于国标要求的150mg/1。如图3所示。



  5.监测验收情况
  系统稳定运行半个月后,由市环保局监测站连续2天跟踪取样监测,结果表明,出水完全达到设计和排放标准要求。详见表5。

  四.总结

  1.工程造价与运行成本
  基建投资35万元,设备及安装35.5万元,工程总投资75万元。
  日耗电量:530kW.h,以每度电0.50元计,则日电费265.00元,吨水电耗费用:W1=0.33元/m3。
  设计操作管理定员5人,人均月工资按450元计,吨水人工费用为:W2=0.09元/m3。
  工程折旧费:W3=0.10元/m3。
  每吨水处理成本:W=W1+W2+W3=0.52元/m3。

  日常处理费用:0.29元/kgCOD。
  2.本工程特点
  本工程设计工艺流程简洁,技术可靠,高效稳定,操作管理灵活简便,全自动运行,投资省,造价低,运行费用及成本均较低,节约能源。本工程实践证明系统设计先进、工艺合理、SBR法效果显著,消除了人们对SBR活性泥法的误解和疑虑。调节池设置合理,为处理成功奠定了基础,确保了出水CODcr、SS值的达标。
  3.体会
  ①阿胶污水的特点除驴毛、泥砂含量大外,有些类似于肉类加工废水,悬浮物和有机污染物浓度高,可生化性好,宜采用完善的预处理+以生物处理为主体的处理工艺流程。
  ②调节+SBR法处理阿胶污水效果十分理想,CODcr、SS等指标的去除率均达到90%以上,并且具有剩余污泥少、耐冲击负荷、费用低等优点,是一种高效、低能耗的污水处理工艺。
  ③SBR反应池内活性污泥驯化后,活性高、沉降性能好、适应能力强,通过调节曝气机的运行时间和台数、控制混合液溶解氧量、调节SBR池剩余活性污泥的排放和沉淀、闲置时间等措施,使有机污染物得到有效去除,能保证SBR系统具有良好的处理效果。
  ④活性污泥法在调试运行初期提高有机负荷应该慎重,以免造成超负荷运行。在高度后期,则需有意加大负荷,以期促进污泥生长,提高污泥浓度。
  ⑤本工艺处理流程简洁、造价低、运行操作灵活简便、运行费用也较低,特别适合于一般中、小型食品加工厂等有机浓度高、可生化性好且水量不大的工业废水处理。SBR法处理高浓度有机污水及工业污水,经济有效,是一种很具优势的技术,在污水处理中具有较大的推广应用价值。

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