水解沉淀一体化/生物接触氧化工艺处理柑橘废水
浙江省是我国著名的柑橘罐头产地,其加工过程中排放出的废水有机物含量高,悬浮物浓度高,可生化性好,常采用物化与生物相结合方法进行处理,实际运行表明,果胶会在沉淀池、生化池、二沉池大量析出,漂浮在池面或悬浮在水中,从而造成设施运行不正常,出水难保达标; 而且加药沉淀污泥量大、处理成本高。为了克服果胶析出问题,目前实际工程中采用物化+ 酸化水解+ 好氧生物工艺处理,该工艺能较好地解决果胶析出的问题,但存在物化药剂费用高,物化与酸化水解反应单元建设投资大的问题。因此,开发研究处理流程简单、投资与处理成本低的工艺处理柑橘加工废水是目前该类企业急需解决问题。本文采用水解沉淀一体化/ 生物接触氧化工艺相结合,考察了该工艺在不同调件下的运行性能。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验废水取自宁波卡依之食品有限公司的柑橘罐头生产混合废水,经5mm×5mm 筛网过滤后,其试验废水水质为:ρ(COD) :500～1000 mg/ L ;ρ(BOD5 ) :200～400 mg/ L ;ρ( SS) :180～330 mg/ L ;p H : 5～7 。试验装置如图1 ,材质为透明有机玻璃,其中生物接触氧化器内径300 mm ,有效高900 mm ;水解沉淀一体化反应器内径300 mm ,有效高720 mm ,两反应装置内装有弹性填料。
1.2 试验方法
先接种驯化挂膜,成功后,在不同进水浓度、不同水力停留时间条件下,分别对进水以及水解沉淀一体化反应器、沉淀箱出水取样分析,考察各处理单元与组合工艺的处理效果,找出最佳运行参数。试验过程中测定的项目为:COD、BOD5 、SS、p H、DO ,各分析项目均采用国家标准方法进行分析。
2 结果与分析
2.1 污泥接种与驯化挂膜
试验采用动态接种挂膜法,接种污泥取自宁波市江东城市生活污水处理厂曝气池中的污泥,接种污泥浓度为3 200 mg/ L ,接种污泥量至水解沉淀一体化反应器与生物接触氧化器最高水位。然后开始由贮水箱少量连续进试验废水,向生物接触氧化器内供气以及加入适量的养料,同时开污泥泵回流。进水量由小到大,每天定期测定、观察设施的运行情况,及时调整充气量、补充营养盐。45 d 后水解沉淀一体化反应器与生物氧化器内填料微生物膜明显增厚,进水量达到设计处理量, 生物接触氧化器的出水COD 去除率>80 % ,表明试验污泥驯化挂膜阶段结束,关闭污泥回流泵,从此进入正式试验阶段。
2.2 水解沉淀一体化箱试验分析
2.2.1 进水浓度的影响
水解沉淀一体化反应器内挂膜成功后,在水力停留时间为6 h 的条件下,对水解反应器进出水持续监测,进出水COD 的数据记录如表1 。
由表1 可以看出,试验中水解沉淀过程对COD的去除率不是太高,而出水中的BOD5值反而升高,表明原水中难以被微生物降解的果胶等物,在水解酸化作用下已被分解成小分子物质。随进水浓度的提高,COD 去除率也在增加,去除率维持在15 %～35 %;出水中SS 浓度相对稳定,说明水解沉淀一体化反应器对进水浓度变化而引起的冲击负荷有很大的抵抗能力,进水中SS 未影响水解沉淀一体化反应器性能,是由于该反应器中的微生物先固定在填料上的结果。
2.2.2 水解停留时间与处理效果的关系
为了考察水力停留时间与处理效果的关系,控制进水COD 浓度为600 mg/ L 左右,逐渐增大水解沉淀一体化反应器的进水量,来考察在不同的水力停留时间下水解沉淀一体化反应器的出水效果。表2 是废水在不同水力停留时间下污染物的去除效果情况。
从表2 中可见,水力停留时间在4～14h ,废水经水解沉淀一体化反应器后,COD、SS 的去除率都随停留时间的增长而增大,当停留时间> 10h 以上,COD去除率增大幅度变化不大;而BOD5 去除率随停留时间的增长而呈负增长,当停留时间> 8 h 以上,BOD5去除率的负增加也同样受到限制。以上试验结果表明,水解酸化反应在一定程度上不受时间的控制,这与水解酸化阶段的去除机理有关,综合柑橘罐头加工废水水质特性和该工艺后续处理负荷要求,选定水解沉淀一体化反应器的水力停留时间为8h 较为合适。
2. 3 水解/ 生物接触氧化组合工艺试验分析
从技术和经济两方面考虑,水解沉淀一体化反应器的停留时间不宜太长。为了考察水解沉淀一体化/生物接触氧化组合工艺对柑橘罐头加工废水的处理效果以及选择最佳运行参数,组合工艺试验废水水质为ρ(COD) :700～800 mg/ L 、ρ(BOD5 ) :200～400 mg/ L 、ρ(SS) :150～300 mg/ L ,分别选择不同水力停留时间组合进行了试验,试验结果如表3 。
从表3可以看出:当进水ρ(COD) :700～800 mg/L ,在出水水质相同的情况下,水解沉淀一体化反应器停留时间越短,后续的生物接触氧化的时间就越长;随着水解沉淀一体化反应器停留时间的增加,后续生物接触氧化的时间就越短。当ρ(COD) ≤800 mg/ L 、ρ(BOD5 ) ≤400 mg/ L 、ρ( SS) ≤300 mg/ L 时,处理后最终出水水质达到GB8978 - 1996《污水综合排放标准》一级排放标准,且考虑到构建筑物占地面积与投资等问题,该工艺的最佳水力停留时间组合为水解沉淀一体化反应器8h ,生物接触氧化器10 h 。
3 结论
1) 水解沉淀一体化反应装置具有水解酸化与沉淀功能,克服了传统工艺二者分开建造工程投资大问题。
2) 水解酸化阶段对有机物的去除率并不是很高,主要起到一个预处理作用,将果胶等难降解的大分子转变为易生物降解的小分子,提高废水的可生化性,克服了后续生物处理果胶析出带来的问题。
3) 选择适当的水解酸化水力停留时间,完全可以克服果胶对生化处理带来的不利影响。
4) 采用水解沉淀一体化/ 生物接触氧化工艺处理柑橘罐头加工废水是可行的,当进水ρ(COD) ≤ 800mg/ L 、ρ(BOD5 ) ≤400 mg/ L 、ρ( SS) ≤300 mg/ L 时,处理后最终出水水质达到GB8978 - 1996 一级标准,其最佳水力停留时间组合为水解酸化8 h ,生物接触氧化10 h 。(作者：白春节,浙江万里学院环境科学系)
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