云南蔗糖污水處理厭氧罐工藝技術(shù)

云南蔗糖污水處理厭氧罐工藝技術(shù)

制糖污水是以甜菜或甘蔗為原料制糖過(guò)程中排出的污水。主要來(lái)自制糖生產(chǎn)過(guò)程和制糖副產(chǎn)品綜合利用過(guò)程。污水中一般含有有機(jī)物和糖分，COD、BOD很高，污水色度深、含氮、磷、鉀等元素較高，其中主要來(lái)自斜槽污水、榨糖污水、蒸餾污水、地面沖洗水等。污水量為每生產(chǎn)1噸糖產(chǎn)生污水0.2-21m3（每噸甜菜排污水約2.5m3）。

制糖廢水屬于有機(jī)廢水，COD、BOD很高，可生化性好，色度高，直接排入河流容易造成水體缺氧和富營(yíng)養(yǎng)化，影響水體中浮游生物、原生動(dòng)物的生存，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)藻類(lèi)大量繁殖瘋長(zhǎng)，導(dǎo)致水中好氧生物因缺氧而死亡，終導(dǎo)致水體惡化。

行業(yè)常用處理方式

目前制糖廢水的處理技術(shù)主要包括物化法和生化法，由于制糖廢水的可生化性好，國(guó)內(nèi)外對(duì)此廢水的處理常采用生化法。生化法主要有厭氧處理法、好氧處理法、厭氧—好氧處理法等。制糖污水處理首先要清污分流；高濃污水先回收利用再處理；中濃度污水含BOD和COD低于6000-10000mg/L，經(jīng)凈化處理后排放；低濃度水應(yīng)循環(huán)利用。常采用生化法或氧化塘，土壤處理系統(tǒng)方法處理污水。

　　好氧降解是利用活性污泥在污水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用，去除水體中的有機(jī)污染物，其終產(chǎn)物是合成的細(xì)胞體、水和CO2。由于好氧降解工藝的投資較低，操作條件簡(jiǎn)單，但是對(duì)于象制糖污水處理這樣的包含高濃度有機(jī)物的情況，好氧處理仍然存在著許多原理和工藝上的限制條件，因而在實(shí)際應(yīng)用上不如厭氧處理普遍，但是也有較為成功的研究。充氣固定膜生物處理系統(tǒng)（ASFF）用于制糖污水處理是一種較新的技術(shù)，在水里停留時(shí)間為6-7h的情況下，處理效果可以達(dá)到BOD88.7%-97.5%，COD67.5%-73.8%。
　　通過(guò)對(duì)體系中的好氧降解生物種群的研究和篩選，可以進(jìn)一步提高活性污泥對(duì)高濃度有機(jī)污水的處理能力。甜菜制糖廠污水中分離出的棒狀桿菌是一種新的多糖分解細(xì)菌。對(duì)于它的復(fù)壯和推廣可以明顯提高制糖污水處理的好氧處理效果。基于甘蔗糖蜜酒精廠產(chǎn)生的大量高濃度有機(jī)污水，建議好氧生物處理利用改進(jìn)的混合微生物菌種接種進(jìn)行污泥培養(yǎng)。從另一個(gè)角度，如生物轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行制糖污水處理時(shí)系統(tǒng)中的纖毛蟲(chóng)的差異性比較，制糖污水中綠藻的生長(zhǎng)特性，都可以為好氧處理提供一些參性數(shù)據(jù)。
　　高濃度有機(jī)污水的好氧處理的另一大難題是在二沉池中的活性污泥的特性極差，如何有效地降低污泥的SVI值是處理可行性的一個(gè)依據(jù)。用一好氧分離器預(yù)防制糖污水污泥膨脹效果非常顯著，污泥的SVI值由使用前的350-600ml/g下降到65-90ml/g。
　　生物接觸氧化法是國(guó)內(nèi)外發(fā)展得比較成熟的一種工藝。生物接觸氧化法，就是在曝氣池中安裝生物掛膜填料，微生物附著在填料表面，形成生物膜，經(jīng)曝氣的污水流經(jīng)填料層，和生物膜接觸，在生物膜作用下，污水得到凈化。一般可采用射流曝氣技術(shù)，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單耐用，投資省，維護(hù)少，氧利用率高，主要設(shè)備為水泵和噴射抽氣器。生物接觸氧化法是一種兼性活性污泥法和生物膜特點(diǎn)的一種工藝，所以它兼有兩種處理法的優(yōu)點(diǎn)。生物接觸氧化法具有如下特征：
　　a、由于填料比面積大，池內(nèi)充氧條件好，氧化池內(nèi)單位容積的生物量高于活性污泥曝氣池及生物濾池，因此，它可以達(dá)到較高的容積負(fù)荷。
　　b、由于相當(dāng)一部份微生物固著生長(zhǎng)在填料表面，不需要設(shè)污泥回流系統(tǒng)，也不存在污泥膨脹問(wèn)題，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便。
　　c、由于池內(nèi)生物固著量多，水流屬*混合型，因此它對(duì)水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，系統(tǒng)操作彈性大。
　　d、生物接觸氧化法具有多種凈化功能，能有效除去有機(jī)污染物質(zhì)外，還能用以脫氮除磷。
　　接觸氧化池內(nèi)裝有生物掛膜填料，微生物附著在填料上，在不斷供氧的環(huán)境中，利用經(jīng)培養(yǎng)馴化的微生物菌群氧化有機(jī)物。在氧化過(guò)程中，微生物對(duì)復(fù)雜有機(jī)物進(jìn)行分解，并利用分解所產(chǎn)生的能量進(jìn)繁殖、生長(zhǎng)和運(yùn)動(dòng)。用作能量的這部份有機(jī)物后轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物CO2、H2O、NH2，另一部份分解物質(zhì)則同微生物合成為新細(xì)胞。通過(guò)以上過(guò)程污水中有機(jī)物得以除去。
　　利用土地來(lái)進(jìn)行有機(jī)污水的處理，主要是利用土地、植物的凈化功能，在治理污水的同時(shí)，又利用其中的水分和肥分來(lái)促進(jìn)作物、林木的生長(zhǎng)，故而具有投資少、能耗低、易管理和凈化效果好的特點(diǎn)。
　　在云南的三個(gè)地區(qū)的蔗田中實(shí)施實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)制糖污水處理情況。污水灌溉量為110kg/m2，土地均屬于慢速過(guò)濾系統(tǒng)，并對(duì)土層厚度、地下水位、坡度、水利傳導(dǎo)度進(jìn)行了分析，為制糖污水處理方法的土地處理的工程設(shè)計(jì)提出了科學(xué)的方法。并發(fā)現(xiàn)其中的兩處地方非常適合于制糖污水處理，對(duì)甘蔗地?zé)o不良影響，增加畝產(chǎn)量，而且甘蔗的含糖量并未因制糖污水的施用而降低。另一個(gè)研究發(fā)現(xiàn)，制糖工業(yè)的污水在未稀釋的情況下灌溉小麥和綠豆對(duì)葉綠素含量和干物質(zhì)產(chǎn)量的影響效果不同，小麥的葉綠素含量和干物質(zhì)產(chǎn)量均有增加，而綠豆的情況則相反。對(duì)制糖污水在可耕地上灌溉的法律規(guī)定的可行性以及因此而產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行了較詳盡的論述，可操作性的部分對(duì)我國(guó)在制糖的高濃度污水土地處置的管理方面有可借鑒性。
　　生物膜法雖然起步較晚，但具有污染負(fù)荷高，抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)，啟動(dòng)快，無(wú)污泥膨脹等優(yōu)點(diǎn)，已在實(shí)際。工程中廣泛應(yīng)用，如厭氧濾池、生物接觸氧化等，特別是濃度較高的工業(yè)污水處理。
　　20世紀(jì)60年代，生物膜/活性污泥聯(lián)合污水處理工藝就以其處理效果穩(wěn)定、出水水質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)在城鎮(zhèn)污水和中低濃度工業(yè)污水的處理中頗受歡迎。由于當(dāng)時(shí)生物膜工藝普遍采用的填料是石質(zhì)材料。存在比表面積小、密度大、易堵塞，無(wú)法實(shí)現(xiàn)生物膜法有機(jī)負(fù)荷高的特點(diǎn)，因此采用聯(lián)合工藝的處理構(gòu)筑物容積仍很大，造成其初始費(fèi)用要高于活性污泥法，致使該工藝未能在實(shí)際工程中被推廣。近年來(lái)，比表面積大、相對(duì)密度輕、使用壽命長(zhǎng)的新型高負(fù)荷塑料填料已*取代了傳統(tǒng)的石質(zhì)填料，它賦予了聯(lián)合工藝新的活力，充分顯示了該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，因此重新引起人們的重視，尤其是處理高濃度工業(yè)污水。
　　聯(lián)合工藝主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是復(fù)合方式聯(lián)合工藝（簡(jiǎn)稱(chēng)復(fù)合工藝），另一類(lèi)為串聯(lián)方式聯(lián)合工藝（簡(jiǎn)稱(chēng)串聯(lián)工藝）。復(fù)合工藝的典型方式是往活性污泥曝氣池中投加懸浮型填料作為微生物附著生長(zhǎng)的載體，使反應(yīng)器內(nèi)懸浮生長(zhǎng)的活性污泥與附著生長(zhǎng)的生物膜共同作用，去除污水中有機(jī)污染物，因此工藝組成模式單一。串聯(lián)工藝主要是針對(duì)處理污水的水質(zhì)特征、處理深度要求，合理地將生物膜法與活性污泥法分單元串聯(lián)結(jié)合起來(lái)。串聯(lián)工藝的組合方式靈活多變：串聯(lián)級(jí)數(shù)可以是兩級(jí)，也可以多級(jí)；串聯(lián)次序可以先生物膜法，后活性污泥法，也可以是相反的。串聯(lián)方式可以使污染負(fù)荷在生物膜工藝和活性污泥工藝之間合理的分配，更能發(fā)揮它們各自的優(yōu)點(diǎn)，因此在高濃度工業(yè)污水處理中被廣泛應(yīng)用。
　　制糖污水處理：厭氧處理
　　污水的厭氧處理在有機(jī)物含量較高時(shí)是很適用的。由于厭氧處理時(shí)，去除1kgCOD能產(chǎn)生0.36m3的甲烷，反應(yīng)器不受氧傳遞的限制，其中的固體停留時(shí)間（SRT）比水利停留時(shí)間（HRT）高出約10-100倍，單位體積負(fù)荷遠(yuǎn)高于好氧系統(tǒng)，污泥產(chǎn)生量少，運(yùn)行費(fèi)用低。因而在制糖工業(yè)污水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。
　　上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）是厭氧處理的一個(gè)有代表性的形式。在這種反應(yīng)器中，污水從底部均勻進(jìn)入并向上運(yùn)動(dòng)，反應(yīng)器下部為濃度較高的污泥床，上部為濃度較低的懸浮污泥床。正常情況下，有機(jī)物負(fù)荷可達(dá)到l5kgCOD/m3．d，COD去除率為90%左右時(shí)，其污泥負(fù)荷可高達(dá)30-55kgCOD/m3．d。在利用UASB反應(yīng)器處理甘蔗糖蜜時(shí)，有機(jī)物體積負(fù)荷率、營(yíng)養(yǎng)平衡狀況和堿度對(duì)厭氧污泥粒化特性的影響很大。通過(guò)控制堿度和微量元素來(lái)使以甘蔗糖蜜為基質(zhì)的厭氧污泥形成顆粒狀。在16.56m3的UASB反應(yīng)器中，基質(zhì)濃度調(diào)節(jié)到COD為3780mg/1，堿度：COD為1.06，N：COD為0.018，P：COD為0.0029的情況下，28天后形成厭氧生物顆粒，通過(guò)調(diào)節(jié)其他條件，在90天后形成了平均粒度達(dá)3.2mm的大顆粒。在其他條件不變的情況下，堿度：COD降為0.45時(shí)，加入的營(yíng)養(yǎng)物可使形成的顆粒自動(dòng)懸浮分散。故對(duì)于改善工藝條件大有裨益。
　　在2.83m3的UASB反應(yīng)器中進(jìn)行的。在甘蔗制糖污水處理的水利停留時(shí)間為6.0h時(shí)，平均有機(jī)物負(fù)荷率為13kgCOD/m3．d，COD去除率75%-85%。在溫度為35度時(shí)，產(chǎn)生甲烷的回收率約為0.23m3CH4/kg•COD，實(shí)驗(yàn)室條件下，反應(yīng)器中的溶液張力對(duì)粒狀污泥的生長(zhǎng)特性的影響。發(fā)現(xiàn)懸浮固定化細(xì)胞生物反應(yīng)器厭氧處理糖蜜酒精發(fā)酵污水時(shí)，應(yīng)用青霉菌屬進(jìn)行好氧前處理可以明顯改善隨后的厭氧處理。另一種非常有效的前處理方法是，制糖污水在經(jīng)過(guò)多層介質(zhì)過(guò)濾去除大部分固體顆粒、油和脂類(lèi)（93%）后，在水利停留時(shí)間為6h的情況下，BOD和COD的去除率分別可達(dá)到97%、93%。
　　新型厭氧反應(yīng)器以美國(guó)BiothaneSystems公司研發(fā)的BiobedEGSB反應(yīng)器（商品名，實(shí)質(zhì)上為一種膨脹顆粒污泥床）較為突出。其反應(yīng)介質(zhì)與UASB中的顆粒載體上的微生物生長(zhǎng)特性相似，但它的大的特點(diǎn)是并未使用載體介質(zhì)，而*使用生物顆粒。在制糖污水這樣的高濃度負(fù)荷的情況下，此反應(yīng)器非常適用。而對(duì)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、處理流程的選擇有一定指導(dǎo)意義。
　　污水的BOD值是生物處理工藝的重要參數(shù)，但是其測(cè)量的周期為5天，很難為設(shè)備控制提供及時(shí)的參考；而COD值的測(cè)量大約只需要3h，所以能找到兩者之間的關(guān)系，就可更好地進(jìn)行污水處理流程的控制。制糖污水處理中的BOD和COD的研究，對(duì)特定的制糖污水可以得出兩者之間的線性關(guān)系，其實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法可以借鑒于其它的處理流程；另一個(gè)指示反應(yīng)器性狀的量，消化污泥中的甲烷細(xì)菌量，通過(guò)脂質(zhì)分析得到了簡(jiǎn)便易行的解決方法。

 廢水處理工藝流程的確定

 廢水處理工藝流程的選擇

制糖廢液是一種量大、顏色深、帶有較高酸性的高濃度有機(jī)廢液，本方案采用厭氧＋好氧的處理工藝，即高濃度廢水經(jīng)UASB 反應(yīng)器，再進(jìn)入曝氣SBR 池進(jìn)行好氧處理。

 工藝流程

廢水經(jīng)冷卻塔、沉砂池，進(jìn)入調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)后進(jìn)入兼氧處理系統(tǒng)，出水進(jìn)入絮凝沉淀池，由污水泵提升進(jìn)入U(xiǎn)ASB 厭氧裝置，UASB 處理后廢水中大部分有機(jī)物得到有效的去除；厭氧出水，然后由泵提升至曝氣SBR 裝置，再進(jìn)行沉淀后廢水達(dá)標(biāo)排放