檸檬酸綜合廢水的處理工藝

1、檸檬酸綜合廢水的處理工藝1 廢水水質(zhì)與水量 某檸檬酸廠生產(chǎn)過程中排放多股廢水(濃糖水、洗糖水、洗濾布水等)，主要含有大量的可溶性有機物(糖類、脂肪酸、蛋白質(zhì)、淀粉等)，其可生化性很好、不含有毒有害物質(zhì)、呈現(xiàn)黃色。該廠檸檬酸產(chǎn)量為6104 t/a，其廢水水質(zhì)、水量見表1。 表1 檸檬酸綜合廢水水質(zhì)、 水量水量(m3/d)COD(mg/L)BOD(mg/L)pH溫度()SS(mg/L)色度(倍)7 00010 0006 0003560701 0002502 工藝流程 檸檬酸廢水采用以預(yù)處理、厭氧UASB為主體，三級好氧為后處理的工藝流程(見圖1)。 2.1 預(yù)處理廢水首先通過預(yù)處理除去固體物質(zhì)、降

2、低水溫、均化水質(zhì)。預(yù)處理構(gòu)筑物包括初沉池、調(diào)節(jié)池、冷卻塔，經(jīng)預(yù)處理后廢水水溫降至37 左右，達到中溫厭氧發(fā)酵所需的要求，同時它還能保證處理系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。2.2 UASB 反應(yīng)器建有2座UASB反應(yīng)器，總體尺寸為40 m24 m12.8 m，有效區(qū)高度為9.8 m。每座反應(yīng)器的總體積為6144m3(為目前我國最大的單體單室反應(yīng)器)，有效體積率也高達76%。實際運行的水力停留時間為32 h，容積負(fù)荷為8 kgCOD/(m3d)，COD去除率為92%93%，這在我國大型的UASB反應(yīng)器中也是較高的1、2。2.3 中沉池由于厭氧出水中帶有一定的污泥，而好氧進水要求污泥含量較低，因此在UASB反應(yīng)器

3、后建一座中沉池用來去除大部分的厭氧污泥。2.4 曝氣沉淀池檸檬酸廢水中含有大量的Ca2+(厭氧出水Ca2+高達700900 mg/L)，如不去除會對好氧設(shè)備及構(gòu)筑物產(chǎn)生較大影響，曝氣沉淀池就是針對去除Ca2+而設(shè)計的。在池中Ca2+因適量曝氣形成鈣鹽沉淀或被污泥吸附最終通過排放污泥將其去除。設(shè)有兩座曝氣沉淀池，總尺寸為18 m9 m8 m，其對Ca2+的去除率達 到30%以上，同時對COD的去除率為40%50%。2.5 一體式氧化溝一體式氧化溝由厭氧段、兼氧段、好氧段、沉淀區(qū)、污泥回流區(qū)組成，在溝內(nèi)完成廢水中剩余有機污染物的水解、氧化及污泥回流過程，降低水中的污染物含量。氧化溝尺寸為65 m3

4、0 m8 m，其出水COD在100 mg/L左右，COD去除率達60%以上。2.6 滴濾床氧化溝的出水只能接近排放要求，因此須再加一級滴濾床進行深度生物處理以確保廢水的達標(biāo)排放。設(shè)計兩座直徑為16 m的滴濾床，經(jīng)終沉池沉淀后的出水COD為8090 mg/L。 3 運行情況 整個廢水處理系統(tǒng)自1999年12月投入運行以來，處理效果一直很穩(wěn)定，運行情況見表2、圖2。 表2 廢水處理系統(tǒng)運行情況處理單元原水初沉池UASB反應(yīng)器曝氣沉淀池一體化氧化溝滴濾床COD(mg/L)90001000070040012090pH4.54.57.17.88.08.0SS(mg/L)4001000200100504.

5、色度(倍)18020020503025溫度()657034303025幾個月的運行表明，整個廢水處理系統(tǒng)對COD的去除率較高(99%以上)，同時具有較高的耐沖擊能力。 4 污泥處置 初沉池污泥主要由檸檬酸鈣、玉米渣、菌絲體等組成，厭氧污泥的產(chǎn)量很低(0.050.1 kgSS/kgCOD)，所產(chǎn)的污泥大部分留在反應(yīng)器內(nèi)，少部分在中沉池沉淀，極少部分進入好氧系統(tǒng)中。污泥經(jīng)濃縮后用板框壓濾機脫水，干污泥可利用。厭氧污泥為均勻顆粒(粒徑為13 mm)，脫水非常容易且不需添加絮凝劑。曝氣沉淀池的污泥含有大量的鈣鹽且污泥量較大，氧化溝的污泥量較少，滴濾床的污泥量更低，這些好氧污泥經(jīng)濃縮后用帶式壓濾機進行脫

6、水后外運填埋。 5 經(jīng)濟分析 整個污水處理系統(tǒng)的總運行功率約為400 kW，運行費用約為0.8元/m3。厭氧過程中沼氣的產(chǎn)率為0.6m3/kgCOD，滿負(fù)荷運行時沼氣產(chǎn)量為2900034000 m3/d(1m3廢水產(chǎn)45m3沼氣)，沼氣的熱值在35MJ/m3以上。目前設(shè)計了一臺4 t/h的燃?xì)忮仩t(蒸汽用于生產(chǎn)上加熱)和一臺1.68107 kJ/h的直燃機(用于生產(chǎn)上溴化鋰制冷)專門對沼氣進行利用，由其回收價值每年可達200余萬元，超過了廢 水處理系統(tǒng)的電耗費用。另外，還有部分沼氣供給食堂替代燃煤。鍋爐及溴化鋰直燃機不運行期間(或用氣量小于產(chǎn)氣量時)安全自動燃燒系統(tǒng)自動啟動進行高空焚燒。 凝-

7、中空纖維膜微濾工藝處理微污染地表水的研究1 概述 由于地表水的日益污染，野外作業(yè)人員很難找到不經(jīng)處理即可飲用的天然地表水，應(yīng)付突發(fā)的自然災(zāi)害（如地震、洪災(zāi)等）也需要效率高、機動性強的水處理設(shè)備。傳統(tǒng)凈水工藝占地面積較大，工藝流程復(fù)雜；而一些附加的深度處理工藝（如生物處理、活性炭吸附、膜濾等）在改善水質(zhì)的同時，使得傳統(tǒng)工藝的缺點更為突出。若將這些單元工藝合理組合，則能取長補短，達到更佳的處理效果。本試驗根據(jù)絮凝、活性炭吸附和中空纖維微濾膜各自的優(yōu)缺點，設(shè)計運行了投加粉末活性炭（Powdered Activated Carbon，PAC）的膜絮凝反應(yīng)器（Membrane Flocculation

8、Reactor，MFR）。PAC-MFR可將去除大分子有機物的絮凝單元與去除小分子有機物的活性炭吸附單元相結(jié)合，最后通過微濾（Micro-Filtration，MF）膜實現(xiàn)液固分離，以獲得良好的出水水質(zhì)。PAC-MFR與傳統(tǒng)工藝相比具有機動靈活、處理效果好、體積小、構(gòu)造簡單、運行方便的特點。2 試驗材料與方法 2.1 試驗設(shè)備與材料設(shè)備的工藝流程如圖1所示。PAC-MFR設(shè)備總體積約為1.65 m3，分為絮凝反應(yīng)器與膜分離器兩個部分，其體積大致相同。膜分離器內(nèi)置膜組件12只，共72 m2，材質(zhì)為聚偏氟乙烯（PVDF），膜孔徑為0.22 m，膜組件通過集水管連接，由出水泵抽吸出水。整個反應(yīng)器的運

9、行由可編程序邏輯控制器（Programmable Logical Controller，PLC）控制。PAC-MFR自備發(fā)電機，結(jié)構(gòu)緊湊，可以放置在吉普車上運輸。2.2 試驗裝置的運行2.2.1 原水水質(zhì)本試驗原水取自天津大學(xué)青年湖湖水，該水混濁，呈綠色，有腥臭味，可見大量滋生的藻類，試驗期間主要水質(zhì)參數(shù)見表1：表1 原水水質(zhì)水質(zhì)指標(biāo)范圍平均值CODMn，mg/L13.9531.7719.89NH3-N，mg/L0.1612.8400.921UV254，cm-10.1830.3610.247UV410，cm-10.0100.0370.020濁度，NTU7.560.4 29.9水溫，20.227

10、.024.1pH9.289.879.542.2.2 PAC-MFR的運行參數(shù)表2 PAC-MFR的運行參數(shù)試驗階段運行時間(d)MFR總有效容積(m3)膜分離器排泥量(L/d)氣水比PAC消耗量(mg/L)出水流量(m3/h)11111.545080131 570.650.7221227500600300.680.80整個試驗根據(jù)PAC消耗量及排泥量分為兩個階段。PAC-MFR采用間歇進水、連續(xù)出水（每8 min出水有1 min間歇）的運行方式。原水進入MFR后，在絮凝反應(yīng)器的進水管中投加2030 mg/L絮凝劑（FeCl3），經(jīng)微絮凝后進入膜分離器，在膜分離器中投入2040 mg/L PAC

11、，吸附后通過微濾膜經(jīng)泵抽吸出水。2.2.3 水質(zhì)分析項目及方法本試驗所采用的水質(zhì)分析方法遵循國家環(huán)境保護局的標(biāo)準(zhǔn)方法1，見表3。表3 水質(zhì)分析項目及方法水質(zhì)分析項目水質(zhì)分析方法儀器CODMn酸性高錳酸鉀法NH3-N納氏試劑比色法722可見分光光度計UV254儀器法754紫外分光光度計UV410儀器法722可見分光光度計濁度儀器法GDS-3B光電式濁度計pH儀器法PHS-3C型精密pH計水溫直讀法普通水銀溫度計3 試驗結(jié)果及討論3.1 對水質(zhì)感官性狀指標(biāo)的改善PAC-MFR由于其膜截留作用，出水晶瑩剔透，無色無嗅無味，感官性狀良好。該裝置對濁度的去除率平均為94.03%，出水平均濁度為0.9 N

12、TU，遠(yuǎn)低于國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的3 NTU2，圖2為PAC-MFR進出水的濁度及去除率。3.2 對CODMn的去除PAC-MFR中原水、出水、絮凝反應(yīng)器及膜分離器混合液的CODMn變化如圖3及表4所示。在第一個階段，將500 g PAC一次性投入膜分離器中，其在膜分離器混合液中的濃度為0.75 g/L，之后每天排出膜分離器混合液5080 L，同時適量投加PAC，維持膜分離器中PAC濃度恒定。這一階段中原水CODMn應(yīng)等于出水CODMn與被絮凝去除的CODMn及PAC吸附的CODMn的代數(shù)和。在該階段前5天混合液和出水的CODMn值均較低，但從第5天起呈上升趨勢，造成該現(xiàn)象的原因是：一次性投

13、入大量PAC，吸附了水中的有機物，因此CODMn值較低；以及在該階段排泥量較少，造成了有機物在膜分離器中的累積，從而使CODMn值呈上升趨勢。此運行方式表明，有機物在膜分離器中呈累積趨勢。表4 各階段PAC-MFR中CODMn的平均值CODMn(mg/L)原水絮凝反應(yīng)器混合液膜分離器混合液出水第1階段18.2816.8021.385.98第2階段21.0023.5924.066.85在第二階段，采取每天排空膜分離器的方法，這樣使膜分離器混合液CODMn值有所降低；同時降低PAC投量，其出水CODMn的平均值仍較上一階段后期低（第一階段第611天出水CODMn平均值為7.57 mg/L）。表4中

14、絮凝反應(yīng)器混合液的CODMn是將該混合液用定性濾紙過濾后測得的，與原水比較，其兩個階段的去除率分別為8.0%和-12.3%。有試驗證明，絮凝對于分子量低于1000的有機物沒有去除效果，反而會引起增加3，其原因可能是部分被大分子有機物或其他無機膠體吸附的小分子有機物在絮凝過程中由于這些大分子有機物或膠體與金屬離子絡(luò)合而釋放出來所致。在運行期間，曾試圖加大PAC投量以改善出水水質(zhì)，當(dāng)將PAC投量由30 mg/L增加到60 mg/L時，膜分離器混合液CODMn降低412 mg/L。在整個運行過程中，出水CODMn值除前5天較低，其后一直維持在67 mg/L左右。出水水質(zhì)不理想的主要原因是原水水質(zhì)太差

15、，其CODMn劣于國家地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-88）中的類標(biāo)準(zhǔn)（CODMn10 mg/L）4；在第25天，曾經(jīng)測定原水的CODCr，其數(shù)值高達57.28 mg/L。如果原水水質(zhì)的CODMn能夠優(yōu)于上述標(biāo)準(zhǔn)中的類標(biāo)準(zhǔn)，則出水CODMn應(yīng)能夠低于5 mg/L。3.3 對UV254的去除芳香族化合物或具有共軛雙鍵的化合物在波長254 nm處有吸收峰4。UV254對于測量水中天然有機物（如腐殖酸等）有重要意義，可作為總有機碳（TOC）及總?cè)燃淄樯赡埽═-THMFP）的代用參數(shù)。圖4是PAC-MFR運行過程中原水、出水及去除率的變化情況。運行期間出水平均值及去除率分別為0.109 cm-1

16、和58.13%。由圖中可見，UV254的變化情況與CODMn類似但波動較大：在第一階段前期出水UV254較低，去除率總體呈下降趨勢且后期波動很大；第二階段出水UV254降低，去除率也趨于穩(wěn)定。3.4 對UV410的去除UV410主要反映水中具有較大共扼體系的有機化合物，如天然水體中的大分子腐殖質(zhì)等，它們是地表水中的主要成色物質(zhì)，因此UV410與水體色度有良好的相關(guān)性5。圖5是PAC-MFR進出水UV410的變化情況，可以看出，雖然原水UV410波動很大，絮凝混合液與膜分離器混合液UV410值也較高（分別為0.013 cm-1和0.018 cm-1），但出水的UV410始終保持在一個較低的水平（

17、平均值及去除率分別為0.003 cm-1和85.81%）。這說明UV410主要是靠膜截留作用去除的，并且PAC-MFR對水中的成色物質(zhì)有很好的去除效果。3.5 對NH3-N的去除由于PAC-MFR中的生物量很少，而且絮凝和PAC吸附對的NH3-N的去除能力有限，所以PAC-MFR對NH3-N的去除率波動很大，尤其是在第一個階段后期，這是由于吸附NH3-N的顆粒性物質(zhì)被膜截留，并在膜分離器中累積所造成的，見圖6。表5所示是第二階段不同的三個周期中出水NH3-N隨時間的變化。由于天然水體中一些微生物在膜分離器中富集，PAC-MFR中又一直曝氣，提供了充足的溶解氧，使得膜分離器中發(fā)生了硝化作用，從而

18、出水的NH3-N值隨時間而降低。表5 PAC-MFR出水NH3-N隨時間的變化時間，minNH3-N(mg/L)030506090110120150第13天0.3220.2140.054第16天2.1430.6430.268第23天 0.5890.3750.1613.6 PAC-MFR的處理效果在整個運行期間，除原水水質(zhì)太差而導(dǎo)致出水中CODMn略高外，PAC-MFR運行正常，出水水質(zhì)基本達到設(shè)計要求，表6是整個運行期間出水的水質(zhì)情況。PAC-MFR對有機物的去除率平均在60以上，高于傳統(tǒng)工藝的去除率；對氨氮的去除率不太理想，其值波動較大。表6 出水水質(zhì)及去除率水質(zhì)指標(biāo)范圍平均值平均去除率，CODMn，mg/L2.949.106.4965.97NH3-N，mg/L 00.7500.39150.78UV254，cm-10.0290.1400.10959.13UV410，cm-100.0110.00385.81濁度，NTU0.13.20.9 94.034 PAC在MFR中的作用機理4.1 與絮凝劑（FeCl3）協(xié)同作用，去除有機物。有研究認(rèn)為1，PAC吸附主要去除分子量為5003000的有機物。在本試驗中，當(dāng)一次性投入PAC 500 g時，對CODMn、UV254及UV410的去除均很明顯。4.2 維持膜通量，減緩膜污染的過程