水解沉淀一體化/生物接觸氧化工藝處理柑橘廢水
浙江省是我國著名的柑橘罐頭產地,其加工過程中排放出的廢水有機物含量高,懸浮物濃度高,可生化性好,常采用物化與生物相結合方法進行處理,實際運行表明,果膠會在沉淀池、生化池、二沉池大量析出,漂浮在池面或懸浮在水中,從而造成設施運行不正常,出水難保達標; 而且加藥沉淀污泥量大、處理成本高。為了克服果膠析出問題,目前實際工程中采用物化+ 酸化水解+ 好氧生物工藝處理,該工藝能較好地解決果膠析出的問題,但存在物化藥劑費用高,物化與酸化水解反應單元建設投資大的問題。因此,開發研究處理流程簡單、投資與處理成本低的工藝處理柑橘加工廢水是目前該類企業急需解決問題。本文采用水解沉淀一體化/ 生物接觸氧化工藝相結合,考察了該工藝在不同調件下的運行性能。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
試驗廢水取自寧波卡依之食品有限公司的柑橘罐頭生產混合廢水,經5mm×5mm 篩網過濾后,其試驗廢水水質為:ρ(COD) :500～1000 mg/ L ;ρ(BOD5 ) :200～400 mg/ L ;ρ( SS) :180～330 mg/ L ;p H : 5～7 。試驗裝置如圖1 ,材質為透明有機玻璃,其中生物接觸氧化器內徑300 mm ,有效高900 mm ;水解沉淀一體化反應器內徑300 mm ,有效高720 mm ,兩反應裝置內裝有彈性填料。
1.2 試驗方法
先接種馴化掛膜,成功后,在不同進水濃度、不同水力停留時間條件下,分別對進水以及水解沉淀一體化反應器、沉淀箱出水取樣分析,考察各處理單元與組合工藝的處理效果,找出最佳運行參數。試驗過程中測定的項目為:COD、BOD5 、SS、p H、DO ,各分析項目均采用國家標準方法進行分析。
2 結果與分析
2.1 污泥接種與馴化掛膜
試驗采用動態接種掛膜法,接種污泥取自寧波市江東城市生活污水處理廠曝氣池中的污泥,接種污泥濃度為3 200 mg/ L ,接種污泥量至水解沉淀一體化反應器與生物接觸氧化器最高水位。然后開始由貯水箱少量連續進試驗廢水,向生物接觸氧化器內供氣以及加入適量的養料,同時開污泥泵回流。進水量由小到大,每天定期測定、觀察設施的運行情況,及時調整充氣量、補充營養鹽。45 d 后水解沉淀一體化反應器與生物氧化器內填料微生物膜明顯增厚,進水量達到設計處理量, 生物接觸氧化器的出水COD 去除率>80 % ,表明試驗污泥馴化掛膜階段結束,關閉污泥回流泵,從此進入正式試驗階段。
2.2 水解沉淀一體化箱試驗分析
2.2.1 進水濃度的影響
水解沉淀一體化反應器內掛膜成功后,在水力停留時間為6 h 的條件下,對水解反應器進出水持續監測,進出水COD 的數據記錄如表1 。
由表1 可以看出,試驗中水解沉淀過程對COD的去除率不是太高,而出水中的BOD5值反而升高,表明原水中難以被微生物降解的果膠等物,在水解酸化作用下已被分解成小分子物質。隨進水濃度的提高,COD 去除率也在增加,去除率維持在15 %～35 %;出水中SS 濃度相對穩定,說明水解沉淀一體化反應器對進水濃度變化而引起的沖擊負荷有很大的抵抗能力,進水中SS 未影響水解沉淀一體化反應器性能,是由于該反應器中的微生物先固定在填料上的結果。
2.2.2 水解停留時間與處理效果的關系
為了考察水力停留時間與處理效果的關系,控制進水COD 濃度為600 mg/ L 左右,逐漸增大水解沉淀一體化反應器的進水量,來考察在不同的水力停留時間下水解沉淀一體化反應器的出水效果。表2 是廢水在不同水力停留時間下污染物的去除效果情況。
從表2 中可見,水力停留時間在4～14h ,廢水經水解沉淀一體化反應器后,COD、SS 的去除率都隨停留時間的增長而增大,當停留時間> 10h 以上,COD去除率增大幅度變化不大;而BOD5 去除率隨停留時間的增長而呈負增長,當停留時間> 8 h 以上,BOD5去除率的負增加也同樣受到限制。以上試驗結果表明,水解酸化反應在一定程度上不受時間的控制,這與水解酸化階段的去除機理有關,綜合柑橘罐頭加工廢水水質特性和該工藝后續處理負荷要求,選定水解沉淀一體化反應器的水力停留時間為8h 較為合適。
2. 3 水解/ 生物接觸氧化組合工藝試驗分析
從技術和經濟兩方面考慮,水解沉淀一體化反應器的停留時間不宜太長。為了考察水解沉淀一體化/生物接觸氧化組合工藝對柑橘罐頭加工廢水的處理效果以及選擇最佳運行參數,組合工藝試驗廢水水質為ρ(COD) :700～800 mg/ L 、ρ(BOD5 ) :200～400 mg/ L 、ρ(SS) :150～300 mg/ L ,分別選擇不同水力停留時間組合進行了試驗,試驗結果如表3 。
從表3可以看出:當進水ρ(COD) :700～800 mg/L ,在出水水質相同的情況下,水解沉淀一體化反應器停留時間越短,后續的生物接觸氧化的時間就越長;隨著水解沉淀一體化反應器停留時間的增加,后續生物接觸氧化的時間就越短。當ρ(COD) ≤800 mg/ L 、ρ(BOD5 ) ≤400 mg/ L 、ρ( SS) ≤300 mg/ L 時,處理后最終出水水質達到GB8978 - 1996《污水綜合排放標準》一級排放標準,且考慮到構建筑物占地面積與投資等問題,該工藝的最佳水力停留時間組合為水解沉淀一體化反應器8h ,生物接觸氧化器10 h 。
3 結論
1) 水解沉淀一體化反應裝置具有水解酸化與沉淀功能,克服了傳統工藝二者分開建造工程投資大問題。
2) 水解酸化階段對有機物的去除率并不是很高,主要起到一個預處理作用,將果膠等難降解的大分子轉變為易生物降解的小分子,提高廢水的可生化性,克服了后續生物處理果膠析出帶來的問題。
3) 選擇適當的水解酸化水力停留時間,完全可以克服果膠對生化處理帶來的不利影響。
4) 采用水解沉淀一體化/ 生物接觸氧化工藝處理柑橘罐頭加工廢水是可行的,當進水ρ(COD) ≤ 800mg/ L 、ρ(BOD5 ) ≤400 mg/ L 、ρ( SS) ≤300 mg/ L 時,處理后最終出水水質達到GB8978 - 1996 一級標準,其最佳水力停留時間組合為水解酸化8 h ,生物接觸氧化10 h 。(作者：白春節,浙江萬里學院環境科學系)
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