電石渣壓濾工藝處理生物柴油廢水

2022/08/28 分類:技術文獻 568

引言

國內生物柴油行業近幾年發展較快，隨著國家環保政策要求越來越嚴格，各地、各企業對污水處理的重視程度也在逐漸提高。生物柴油廢水水質復雜，污染物濃度高，處理難度大［1～4］，很多企業污水難以達標排放，尋找經濟合理的生物柴油處理技術，已勢在必行。以某生物柴油廢水處理實際工程為例，分析其處理工藝、設計參數以及運行效果，可為相關廢水處理提供參考。

1工程概況

1.1項目概述北方某生物柴油廢水處理廠一期工程采用隔油/調節/UASB/好氧生化處理，效果不佳。為保證生物柴油廠能正常生產，在一期污水處理工程的北部建設了二期污水處理工程，一期工程作為備用。二期工程設計規模為300m3/d，采用隔油/調節/電石渣中和/壓濾/兩級UASB/AOO工藝，進水主要為經過預處理的含油廢水，水源來自車間廢水、原料池廢水、鍋爐房廢水、生活污水，要求處理后主要出水指標COD≤300mg/L。

1.2廢水特點廢水主要由生產廢水(原料水雜質、工藝生產水、工藝生產甘油、濃硫酸)、沖刷廢水、鍋爐房廢水、生活污水組成。①生產廢水排放量為20000m3/a(55m3/d) ，其中含硫酸10%，甘油40%，甲醇、短鏈有機物、脂肪酸、脂肪酸甲酯、油脂等2%，COD高達(50～60)×104mg/L。②沖刷廢水為車間沖洗設備用水、循環水池更換水等，夏多冬少。③鍋爐房廢水為鍋爐房濃鹽水經三效蒸發后水。④辦公室、食堂等生活污水，夏多冬少。以上廢水中，夏季②、③、④有時可達245m3/d;而冬天水量少時為45m3/d。據此確定處理總水量為300m3/d。

2設計方案2.1設計進、出水水質根據水質資料，主要污染物質來自生產廢水，設計按綜合廢水加權平均計算進行處理，進水COD≤110000mg/L、硫酸≤1．83%、甘油≤7．32%、pH值為1．5。出水標準:COD≤300mg/L、BOD5≤60mg/L、氯離子≤250mg/L、硫酸鹽≤250mg/L、NH3－N≤10mg/L、總磷≤1mg/L。

2.2工藝流程及主要構筑物

2.2.1工藝流程工藝流程見圖1。

電石渣壓濾工藝處理生物柴油廢水-板框廂式隔膜壓濾機

高濃度生產廢水首先進入平流隔油池，經隔油后油水分離，采用撇油機將油撇入集油池回用，廢水自流入濃水調節池1;池頂設置自吸泵，間歇性將廢水提升入中和池，在攪拌機攪拌下，加入電石廢渣中和水中硫酸，生成硫酸鈣沉淀，并調節廢水pH值到7左右;調節完成后將混合液泵入廂式壓濾機，濾餅收集后運出廠區。壓濾后的濾液自流入濃水調節池2，與其他水調節池中其他水混入總調節池，總調節池還接收回流出水和好氧排放的剩余污泥，經摻混后的各類污水通過提升泵送入一級UASB，通過厭氧生化反應降解水中有機物，一級UASB出水自流入中間水池，經提升后進入二級UASB，二級UASB出水自流入初沉池，失活或過量厭氧污泥在初沉池沉淀后通過污泥泵泵入中和池排放。初沉池上清液自流入好氧生化處理系統的池，與二沉池1來的回流污泥摻混后進入O池，在O池中通過好氧微生物在人工充氧狀態下降解水中有機物，出水經二沉池1泥水分離后，活性污泥回流，上清液自流入二級O池，繼續發生好氧生化反應，經二沉池2泥水分離，污泥回流，出水進入出水池排放或進行深度處理。部分出水經提升進入總調節池以平衡進水COD濃度，從而保持系統的穩定運行。

2.2.2工藝選擇①平流隔油池生物柴油廢水中含有大量浮油會對后續生化處理系統產生毒害作用。《室外排水設計規范》(GB50014—2006，2016年版)規定了生物處理構筑物進水中有害物質允許濃度，其中石油類為50mg/L。因此設計廢水先進入平流隔油池進行隔油處理，以去除廢水中的浮油。浮油中COD含量很高，去除浮油的同時，也去除了大量COD。②調節池生物柴油廢水的水量和水質隨時間變化較大，會對生化系統產生沖擊作用。為保證后續構筑物及設備的連續性和穩定性，需對廢水的水質水量進行調節處理。③中和池考慮到廠區要求防爆，污水處理采用電石渣中和+沉淀的預處理工藝，而不采用焚燒法。生物柴油廢水中的硫酸鹽含量很高，在厭氧條件下會產生硫化氫，對后續生化系統中的微生物產生毒害作用，同時過高的鹽分也會抑制微生物的生長，因此需要先沉淀去除硫酸鹽。由于電石渣當地取材容易，且價格低廉，本項目選擇投加電石渣沉淀去除硫酸鹽。④廂式壓濾機電石渣中和工藝產生的硫酸鈣沉淀及時通過廂式壓濾機進行脫水處理，以減少過多的沉淀物對后續系統的影響。⑤UASBUASB反應池污泥濃度高、有機負荷高、水力停留時間長，利用厭氧微生物對高濃度有機廢水進行降解處理，處理效果好且成本低，尤其適用于可生化性較好的高濃度有機廢水的處理，常作為后續好氧生物處理的預處理。⑥AOO生化池利用缺氧池中的反硝化菌脫氮去除總氮，同時利用兼氧菌將廢水中部分不溶性的有機物轉化為溶解性的有機物，部分難降解的大分子有機物轉化為小分子的易降解有機物，從而去除部分COD并提高廢水的可生化性。利用好氧微生物的代謝作用將小分子有機物降解去除。好氧池中設置有曝氣系統，一方面提供好氧微生物新陳代謝過程所需要的溶解氧，另一方面起到了混合攪拌的作用，使微生物和污染物充分接觸，強化生化反應的傳質過程。由于廢水中氮、磷的含量較低，主要去除的污染物為可生化性有機物，因此將常規AAO生化池改為AOO生化池。⑦二沉池生化池出水進入二沉池進行泥水分離，同時使部分活性污泥回流至生化池，維持生化池中的活性污泥濃度穩定。

2.3主要構筑物和設備設計處理水量為300m3/d，其中針對生產廢水的預處理物化處理段(從隔油池至濃水調節池2)設計處理能力為10m3/h，在物化處理段后針對綜合廢水(生產廢水預處理后+其他廢水)設計處理能力為40m3/h。①隔油池。1座，半地下鋼筋混凝土結構(防腐處理) ，設計尺寸:23m×3m×5m。主要設備:鏈板式刮油刮泥機1臺，N=1．5W，刮板移動速度為1m/min。②中和池。1座，半地下鋼筋混凝土結構(防腐處理) ，設計尺寸:5m×3m×5m。主要設備:槳式攪拌機2臺，N=6．0kW;排泥螺桿泵2臺，Q=22m3/h，H=800kPa，吸程為2．0m;廂式壓濾機2臺，Q=2．88m3/h，過濾面積為180m2;污泥運輸機1臺，帶寬0．6m，長9m;電石渣投加翻斗機1臺，V=0．5m3。③總調節池。1座，半地下鋼混結構，設計有效HＲT=23h，設計尺寸:18m×3m×5m。主要設備:廢水提升泵2臺(1用1備，1臺變頻) ，耐腐蝕、無堵塞，Q=40m3/h，H=100kPa，N=2．2kW;潛水攪拌機2臺，N=1．5kW，葉輪直徑260mm，不銹鋼材質，耐酸腐蝕。④UASB。主體設備為成套設備，含布水系統、排水系統、三相分離器等附屬部分。碳鋼防腐結構，設計尺寸為15m×18m，2座;設計尺寸為直接10m×15m，2座。主要配套設備:加熱系統4套，與二級澄清池共用，利用廠區原有蒸汽源，由業主將蒸汽管道接入池體內即可，設計工作水溫為35°C。回流泵6臺(4用2備) ，Q=40m3/h，H=100kPa，N=2．2kW。沼氣火炬1套，Q=400m3/h。水封罐4套，D=1m，H=1．8m。⑤A池。1座，半地下鋼筋混凝土結構，設計尺寸:9．5m×2．5m×5m。主要設備:潛水攪拌機1臺，N=8．5kW，葉輪直徑260mm。⑥O池。半地下鋼筋混凝土結構，2座，設計尺寸:30m×12m×5m。主要設備:羅茨鼓風機6臺(4用2備) ，Q=36m3/min，ΔP=48．8kPa，N=45kW。微孔曝氣頭2880套，260mm，氣量為1．98m3/(個·h)。生物填料及填料架1套，彈性填料1275m3。⑦二沉池。半地下鋼筋混凝土結構，2座，設計尺寸:6m×2．5m×5．0m。主要設備:污泥回流泵4臺(2用2備) ，Q=40m3/h，H=100kPa，N=2．2kW。

3運行效果生物柴油廢水處理廠建成后，經過半年多的運行，出水水質穩定達到設計標準。現針對廢水處理廠建成后的處理效果進行分析，具體見圖2。當生物柴油廢水處理廠平均進水COD、硫酸鹽、氨氮和總磷分別為93305、14144、6．8和0．8mg/L時，相應出水指標分別為247(206～274)、218(178～241)、0．3(0．1～0．4)和0．4(0．3～0．6)mg/L，去除率分別為99．7%、98．5%、95．6%和50%，出水水質滿足設計要求。

通過電石渣沉淀對廢水中的硫酸鹽進行預處理，可有效降低硫酸鹽及其厭氧反應產生的硫化氫對后續生化系統的毒害影響。由于生物柴油的可生化性較好，在電石渣沉淀預處理去除大部分硫酸鹽的基礎上，再采用UASB和AOO生化處理工藝，可取得較好的處理效果。

4處理成本生物柴油廢水處理廠的處理成本主要為電費、藥劑費以及人工費。廢水處理廠裝機功率約180kW，運行電費約8．20元/m3。運行中投加藥劑主要為電石渣和PAM，藥劑費約0．20元/m3，人工費約0．20元/m3。

5結論①通過電石渣預沉法去除生物廢水中的硫酸鹽，可有效降低硫酸鹽及其厭氧反應產生的硫化氫對后續生化系統的毒害影響。②采用電石渣中和/壓濾/兩級UASB/AOO工藝處理生物柴油廢水，COD、硫酸鹽、氨氮和總磷的平均去除率分別可達99．7%、98．5%、95．6%和50%，耐沖擊負荷強，出水水質穩定達到設計標準。③采用上述工藝處理生物柴油廢水，運行費用較低，電費約8．20元/m3，藥劑費約0．20元/m3，人工費約0．20元/m3。

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