親水膠體類食品廢水處理技術
1、工程概況
浙江某公司是一家專業從事親水膠體研發、生產和銷售的生物科技企業，主要產品是卡拉膠、魔芋膠、瓊脂及其復配產品。產品生產流程為：原料→水洗→剪碎→堿洗→水洗→蒸煮→過濾→冷卻→加溶劑凝膠→過濾→取凝膠→擠壓→烘干，生產過程中會產生大量的廢水。根據業主方提供的相關資料，本項目廢水主要為堿液浸泡及煮膠溶解過程中產生的含鹽量較高的有機廢水，以及少量生活區污水。本工程設計主體處理工藝采用物化＋生化工藝，出水達到園區接管排放標準。
2、設計規模及進出水水質
該工程設計規模為4000m3／d，包括水洗廢水2500m3／d（連續流），堿洗廢水500m3／d（間斷流），蒸煮廢水800m3／d（間斷流），其他廢水200m3／d。排放標準執行園區接管標準，設計廢水水質和排放標準如表1所示。該廢水污染物濃度高、色度大、堿度高，且Cl-含量較高，本項目重點考慮廢水中堿度以及Cl-對處理工藝的影響。
3、污水處理工藝
3.1 處理工藝選擇
針對該類廢水污染物濃度高、堿度高、Cl-含量較高的特點，多采用預處理－生物處理－深度處理的組合工藝。可有針對性地收集生產工藝中產生的高鹽廢水，先進行蒸發等預處理，之后與其他廢水進行混合處理，但投資運行費用較高。根據以往工程經驗，培養耐鹽菌采用生化法處理此類廢水，運行費用明顯低于物化處理。廢水色度以及懸浮物采用氣浮工藝進行處理，合理選擇藥劑能很好地解決色度以及懸浮膠體的問題?？蛇x擇AO、SBR等生化工藝去除廢水中有機污染物，從占地、去除效果等方面考慮，可采用改良ABR-強化AO工藝。
首先對高堿度廢水進行pH值調節，并在調節池對水質均勻混合。針對廢水中的懸浮物等雜質采用氣浮工藝，并投加絮凝劑，使其整體比重小于水，可依靠浮力迅速上浮至水面，達到固液分離的目的。根據分析結果，該工程廢水m（BOD5）／m（COD）值低于0．3，可生化性較差，故在AO工藝前先采用水解酸化工藝單元，將不溶性有機物水解為溶解性有機物，將難生物降解的大分子物質轉化為易生物降解的小分子物質，從而改善廢水的可生化性，為后續生化處理奠定良好基礎。
廢水中NH3－N濃度較高，利用好氧池內回流系統將硝化液回流到缺氧池，利用缺氧池內反硝化菌的反硝化作用進行脫氮，去除NH3－N。利用好氧微生物碳化去除有機碳以及硝化菌進行硝化反應將NH3－N轉化為硝酸鹽。綜合考慮廢水的特點，兼顧處理效果及運行等因素，廢水主體處理工藝采用氣浮－改良ABR－強化AO工藝。
3.2 處理工藝流程
本項目廢水處理工藝流程如圖1所示。
廢水先進入調節池進行水質的均勻混合，并投加硫酸調節pH值后，用水泵提升至后續氣浮處理設備中，投加PAC、PAM有效去除廢水中的懸浮物、膠體物質。其中氣浮產生的浮渣進入浮渣收集池中，氣浮出水進入后續生化處理單元。廢水先進入水解池提高廢水的可生化性后，再進入缺氧－好氧處理單元，進行有機物、NH3-N的去除。生化出水經二沉池進行泥水分離后，達標排放。
3.3 設計特點
（1）針對該卡拉膠廢水特點，預處理采用氣浮去除色度及懸浮物等，保證后續生化系統穩定運行。
（2）改良ABR池利用厭氧消化過程的前2個階段即水解和酸化，當有機物為復雜結構時，厭氧菌利用H2O電離的H＋和OH-將有機物分子中的C—C打開，一端加入H＋，一端加入OH-，可以將長鏈水解為短鏈，支鏈成直鏈，環狀結構成直鏈或支鏈，提高廢水的可生化性。
（3）生化單元投加懸浮球填料，該填料具有生物附著力強、比表面積大、化學和生物穩定性好、不引起二次污染、親水性能強等特點。在使用過程中，微生物掛膜快，生物膜易脫落，使用壽命長，剩余污泥少，能夠大幅提高微生物濃度，對于整體處理效果有明顯提升。
4、主要構筑物設計參數及設備配置
（1）調節池。
1座，鋼筋混凝土結構，尺寸為32．0m×7．5m×5．2m，超高0．7m，水力停留時間為6h。設提升泵2臺，1用1備，單臺流量為83m3／h，揚程為20m，功率為7．5kW；潛水攪拌機4臺，單臺功率為2．5kW。調節池加設玻璃鋼蓋板以收集處理臭氣。
（2）氣浮池。
2套，單套處理能力為85m3／h，一體化鋼結構，玻璃鋼內防腐。
（3）水解池。
2座，鋼筋混凝土結構，單座尺寸為16．5m×16．0m×6．0m，超高0．4m，水力停留時間為17．5h，設計容積負荷約為2kg／（m3·d），溶解氧質量濃度控制在0．1～0．3mg／L。懸浮球填料投加比約為30％。設攪拌機10臺，單臺功率為2．5kW。為收集處理臭氣，水解池加設玻璃鋼蓋板。
（4）生物選擇池。
2座，鋼筋混凝土結構，單座尺寸為8．0m×3．0m×6．0m，超高0．45m，水力停留時間為1．5h。設攪拌機2臺，單臺功率為2．5kW。生物選擇池加設玻璃鋼蓋板。
（5）AO池。
2座，鋼筋混凝土結構，單座A池尺寸為13．0m×8．0m×6．0m，超高0．5m，停留時間為6．8h；設攪拌機4臺，單臺功率為2．5kW。單座O池尺寸為24．0m×16．0m×6．0m，超高0．55m，停留時間為25h，設計污泥負荷為0．4kg／（kg·d），回流比為50％～100％；設鼓風機3臺，2用1備，風量為45m3／min，風壓為0．05MPa，功率為55kW；內回流泵4臺，2用2備，單臺流量為20m3／h，揚程為15m，功率為2．2kW。AO池加設玻璃鋼蓋板收集處理臭氣。
（6）二沉池。
2座，鋼筋混凝土結構，單座尺寸為φ12.0m×5.0m，池邊水深為4．3m，表面負荷為0．74m3／（m2·h）。單座設中心傳動刮泥機1臺，功率為0．55kW；回流泵4臺，2用2備，單臺流量為50m3／h，揚程為25m，功率為7．5kW。
5、運行效果
該工程于2019年3月開始動工建設，2019年7月開始調試，廢水中由于含有大量的藻類等物質，調試過程中氣浮池出現大量氣泡，通過設置污泥濃縮池上清液回流系統，將上清液回流至調節池，可顯著解決氣浮泡沫問題。經過2個月調試培養、馴化，整個系統可以穩定達到園區接管排放標準。各項指標平均處理效果如表2所示。收集自控中心進出水水質數據進行分析，1a的實際運行效果表明整個系統運行穩定，出水水質良好，各項指標滿足園區接管標準要求。
6、技術經濟分析
本工程總投資1186萬元，運行成本約為1．9元／t。
7、結語
（1）該食品加工廢水色度大、堿度高、Cl-含量較高，采用氣浮-改良水解-AO組合工藝進行處理是可行的，該工藝運行穩定，維護簡單，出水水質滿足設計要求。
（2）針對該類廢水的水質特征，采用氣浮預處理可以有效去除廢水中SS，以及解決因藻類溶解導致的色度升高問題，降低了進入生化系統的負荷。
（3）AO工藝可以起到良好的去除有機物及脫氮效果，通過投加懸浮填料，不僅能增加微生物量，而且能有效防止污泥膨脹。
（4）廢水中含有大量的藻類等物質，調試過程中氣浮單元產生大量的氣泡，通過設置濃縮池上清液回流系統，可顯著解決氣浮泡沫問題。
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