CN104030533B - 木薯淀粉生产废水abic-生物接触氧化法-混凝处理组合工艺 - Google Patents
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Abstract
一种木薯淀粉生产废水ABIC-生物接触氧化法-混凝处理组合工艺，工艺步骤为：木薯清洗废水和木薯渣压滤水经过滤沉淀、一次和二次分离废水经回收轻质淀粉和蛋白质后均进入调节池调节pH值及温度，再先后进入ABIC和生物接触氧化池进行厌氧处理和好氧处理，在混凝沉淀池静置、沉淀、除杂，上层清液可达标排放或回用；ABIC内进行厌氧反应的溶解氧浓度低于0.2mg/L，水力停留时间为12～48h；生物接触氧化池中溶解氧浓度高于2mg/L，水力停留时间为12～24h。使用本技术出水稳定达标、工程投资小、运行成本低廉、可回收生物质能源、管理简单，便于工程化推广应用，为木薯淀粉行业废水治理提供了新的技术途径。
Description
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域、特别是木薯淀粉生产废水ABIC-生物接触氧化法-混凝处理组合工艺。
背景技术
木薯淀粉行业水污染物排放量大，一直以来存在木薯淀粉废水处理难度大、费用高、不达标排放等问题。2010年10月国家颁布了《淀粉工业水污染物排放标准》(GB25461-2010)，该标准规定2013年10月起，现有淀粉生产企业和新建淀粉生产企业必须执行该标准中更为严格的表2新建企业水污染物排放标准限值，这对木薯淀粉行业的废水处理水平又提出了更高的要求。
木薯淀粉生产废水包括木薯清洗废水、一次分离废水、二次分离废水和木薯渣压滤水等。木薯淀粉生产废水的主要特点有：1)废水有机物和SS含量高，酸性大，其COD浓度一般高于10000mg/L，SS浓度约为3000mg/L，pH值为3～5；2)废水循环利用率低，从而造成其排放的有机污染物量相当大，平均每生产1吨淀粉排放有机物150～250kg；3)废水生化处理性能好，BOD/COD的值在0.6以上，对采用微生物处理十分有利，特别是对厌氧发酵产沼气有利；4)废水中含有SO4 2-和CN-离子等有害组分，对微生物处理不利。
国内对木薯淀粉生产废水处理技术开展了较多的研究，目前木薯淀粉生产废水处理方法较多，各有优缺点。因木薯淀粉生产废水有机污染物浓度高，单独采用一种处理方法难以达到排放限值要求，所以国内外普遍采用多种工艺组合来处理木薯淀粉生产废水，处理手段大致为预处理+厌氧微生物法+好氧微生物法组合工艺。常见的预处理工艺有自然沉淀法、混凝沉淀法；厌氧微生物法主要有厌氧罐、上流式厌氧污泥床(UASB)、膨胀颗粒污泥床(EGSB)、内循环厌氧反应器(IC)等，好氧微生物法主要有好氧活性污泥法、序批式活性污泥法(SBR)、生物接触氧化法等。
目前已建成的木薯淀粉生产废水处理工程采用的工艺组合形式较多，有自然沉淀+UASB+好氧活性污泥法、自然沉淀+UASB+SBR法、混凝+UASB+SBR法、UASB+生物接触氧化法、EGSB+SBR法、IC+SBR法等。从已建成的工程实际运行效果来看，以上组合工艺处理后出水并不能稳定达到排放限值要求，在运行过程中还存在不少问题，如木薯淀粉生产废水中含有的悬浮物较多，自然沉淀法耗时长，对悬浮物的去除能力有限，效率不高；若直接对木薯淀粉生产废水进行混凝处理，需要投加大量的酸碱调节剂和混凝药剂，处理成本高；UASB对悬浮物含量高的废水处理效果差，抗冲击能力不强，采用UASB的组合工艺常常因UASB出水不佳而导致后续好氧微生物处理出现问题，影响最终出水水质；EGSB的颗粒污泥培养困难，启动过程耗时长，运行难度较高；IC反应器造价高，中小型企业难以负担；好氧活性污泥法和SBR法剩余污泥产量大、处理处置难，运行过程中容易出现污泥膨胀上浮的问题，处理废水时需要依靠复杂的自控设备，维护管理难度较高。综合以上原因，目前的组合工艺并不能高效、稳定、经济地处理木薯淀粉生产废水，急需研究一套出水达标、运行稳定、造价低廉、管理方便的木薯淀粉生产废水处理组合工艺。
厌氧折流内循环反应器ABIC是基于IC和折流板反应器两种第三代厌氧反应器开发而来，该反应器已获中国专利，反应器中具有良好的水力条件和无需外加动力的循环搅拌***，能改善废水和污泥混合效果，提高反应器内的容积利用率、反应效率和抗冲击能力，增强废水处理效果。同时ABIC内设的三相分离器能有效收集生物质能源并减少污泥流失，进一步降低厌氧出水污染物含量。生物接触氧化法依靠附着在填料上生长的微生物处理废水，在反应的各个阶段，反应器内生物相与废水始终保持充分接触，提高了溶解氧利用率和单位容积负荷，彻底改善了好氧活性污泥法和SBR法在沉淀阶段废水与污泥混合效果差、反应效率低的缺陷，大大提升了好氧***的反硝化和除磷效果。此外，生物接触氧化法不需要复杂的电子自控设备，不易发生污泥膨胀，易于操作管理；处理废水后剩余污泥产生量少，剩余污泥处置费用低。混凝沉淀法投资少，设备简单，对悬浮物处理效果良好，去除效果稳定，运行管理方便。将以上三种工艺进行组合，调节各工艺的运行参数以实现优势互补，有望创造出一套高效可靠、造价低廉、管理方便的木薯淀粉生产废水的处理组合工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种运行参数设计合理、废水处理效果显著、废水排放的各项指标稳定降至《淀粉工业水污染物排放标准》(GB25461-2010)中表2新建企业水污染直接排放限值以下、同时回收生物质能源、工程投资小、运行成本降低、实现环境效益和经济效益的双赢、且易于管理的木薯淀粉生产废水ABIC-生物接触氧化法-混凝处理组合工艺。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
一种木薯淀粉生产废水ABIC-生物接触氧化法-混凝处理组合工艺，主要工艺步骤为：
⑴木薯清洗废水和木薯渣压滤水经格栅过滤、沉砂池沉淀，去除废水中的木薯皮、木薯渣、泥沙后进入调节池；
⑵一次分离废水和二次分离废水排入初沉池回收利用轻质淀粉和蛋白质后也进入调节池；
⑶向调节池投加化学药剂调节混合废水pH值及温度；
⑷调节池出水泵入厌氧折流内循环反应器ABIC进行厌氧反应；
⑸厌氧反应完成后出水进入生物接触氧化池进行好氧处理；
⑹生物接触氧化池出水流入混凝沉淀池，投加絮凝剂和助凝剂并充分搅拌后静置沉淀，进一步去除悬浮物后，上层清液可达标向外排放或回用于生产；
其特征是：
向调节池投加化学药剂调节混合废水pH值为6～8，温度为30～40℃，调节池的水力停留时间为4h；
厌氧折流内循环反应器ABIC进行厌氧反应的温度为35℃，上下波动不超过1℃；确保反应器内溶解氧浓度低于0.2mg/L；水力停留时间为12～48h；
生物接触氧化池中废水曝气维持溶解氧浓度始终高于2mg/L；水力停留时间为12～24h。
本发明的木薯淀粉生产废水ABIC-生物接触氧化法-混凝处理组合工艺，当ABIC的有机容积负荷处于8～15kgCOD/(m3·d)时，ABIC对废水COD的去除率可超过90％；经整个组合工艺处理后，废水COD的总去除率大于99％，出水COD值小于50mg/L。出水稳定达标、工程投资小、运行成本低廉、可回收生物质能源、管理简单，便于工程化推广应用，为木薯淀粉行业废水治理提供了新的技术途径。
附图说明
图1是本发明处理木薯淀粉生产废水的工艺流程图。
图2是本发明中ABIC处理木薯淀粉生产废水稳定运行期进出水COD浓度变化和COD去除率关系图。
图3是本发明处理木薯淀粉生产废水稳定运行期进出水COD浓度变化和COD去除率关系图。由于出水中COD浓度几乎为零，故在图中无法表示。
具体实施方式
本发明的基本思路是：木薯淀粉生产废水经过预处理后，首先采用高效厌氧生物处理设备ABIC对其进行厌氧处理，同时回收生物质能源，然后再利用高效好氧生物处理设备生物接触氧化池对ABIC出水进行好氧处理，最后使用物化处理设备混凝沉淀池去除生物接触氧化池出水中的悬浮物质。
本发明采用的具体实施步骤如下：
1)木薯淀粉生产过程中的木薯清洗废水和木薯渣压滤水先经过格栅过滤，去除大块木薯皮、木薯渣，然后流入沉砂池沉淀，沉砂池水力停留时间为10min，通过重力自然沉淀去除废水中的小颗粒木薯皮、木薯渣、泥沙等容易沉降的物质，出水排入调节池；
2)一次分离废水和二次分离废水排入初沉池沉淀，水力停留时间为1h，沉淀物质主要成分是轻质淀粉和蛋白质，可加以回收利用，出水排入调节池，此步骤可去除约30％的COD和悬浮物；
3)步骤1和步骤2的出水排入调节池混合搅拌，投加化学药剂调节混合废水pH值至6～8，适当加热混合废水使之温度提升至30～40℃，调节池的水力停留时间为4h；
4)将步骤3出水泵入ABIC进行厌氧反应，根据进水有机污染物浓度不同，将水力停留时间设置为12～48h，维持ABIC内温度为35℃，上下波动不超过1℃，确保反应器内溶解氧浓度低于0.2mg/L，为厌氧反应创造严格的厌氧环境，利于反应高效进行，此步骤可去除进水中约90％的COD，并产生大量生物质能源沼气，沼气中甲烷含量高于50％，可收集后进行综合利用；
5)将步骤4出水引入生物接触氧化池，对池中废水曝气维持溶解氧浓度始终高于2mg/L，设置水力停留时间为12～24h，确保废水与生物膜接触进行充分好氧反应，可降解进水中90％以上的COD；
6)步骤5出水流入混凝沉淀池，投加絮凝剂聚合氯化铝1～2g/L和助凝剂聚丙烯酰胺1～3mg/L，充分搅拌后静置沉淀，水力停留时间为1～2h，沉淀后上层清液向外环境排放或回用于生产，沉淀物经过浓缩、脱水后可农用或外运填埋处理。
当ABIC的有机容积负荷处于8～15kgCOD/(m3·d)时，ABIC对废水COD的去除率可超过90％；经整个组合工艺处理后，废水COD的总去除率大于99％，出水COD值小于50mg/L。
实验阶段ABIC稳定运行期的进出水COD变化情况和COD去除率见图2，由图2可知，当进水COD浓度为15000～18000mg/L时，ABIC的COD去除率可稳定维持在90％以上。实验阶段组合工艺稳定运行的进出水情况和COD去除率见图3，由图3可知，当进水COD浓度为15000～18000mg/L时，工艺组合的COD去除率可维持在99％以上。
以下结合实施例作具体描述。
实施例1
广西某木薯淀粉厂原采用UASB-活性污泥法-混凝法组合工艺处理生产废水，生产废水经处理后出水COD浓度为100～200mg/L，BOD5浓度为30～40mg/L，SS浓度为10～20mg/L，氨氮浓度为20～30mg/L，总磷浓度为4～8mg/L，均不能达到《淀粉工业水污染物排放标准》(GB25461-2010)中表2直接排放限值要求。
采用本发明所述的ABIC-生物接触氧化法-混凝组合工艺对该厂生产废水进行处理，将经过格栅和沉砂池预处理后的木薯清洗废水和木薯渣压滤水、经过初沉池预处理后的一次分离废水和二次分离废水分别排入调节池混合搅拌，调节混合废水pH值至6～8、温度至30～32℃。调节池出水泵入ABIC，维持ABIC内温度为35℃，设定水力停留时间为36h，使废水和反应器内厌氧微生物进行充分厌氧反应。ABIC出水引入生物接触氧化池，向池内曝气以保持溶解氧处于2mg/L以上，水力停留时间设置为24h，使废水与池内好氧微生物进行充分好氧反应。生物接触氧化池出水流入混凝沉淀池中，投加絮凝剂聚合氯化铝1.8g/L，助凝剂聚丙烯酰胺2mg/L，充分搅拌混合后静置沉淀，水力停留时间设置为1h。混凝沉淀池最终出水COD浓度为20～40mg/L，BOD5浓度为5～15mg/L，SS浓度为10～20mg/L，氨氮浓度低于2mg/L，完全满足《淀粉工业水污染物排放标准》(GB25461-2010)的表2直接排放限值要求，采用本发明前后的废水出水水质对比见表1。
表1广西某木薯淀粉厂采用本发明前后出水效果对比
| 编号 | 项目 | 采用本发明前 | 采用本发明后 | 排放限值* |
| 1 | pH值 | 6～8 | 6～8 | 6～9 |
| 2 | SS | 10～20mg/L | 10～20mg/L | ≤30mg/L |
| 3 | 化学需氧量(CODcr) | 100～200mg/L | 20～40mg/L | ≤100mg/L |
| 4 | 五日生化需氧量(BOD5) | 30～40mg/L | 5～15mg/L | ≤20mg/L |
| 5 | 氨氮 | 20～30mg/L | <2mg/L | ≤15mg/L |
| 6 | 总磷 | 4～8mg/L | <1mg/L | <1mg/L |
*《淀粉工业水污染物排放标准》(GB25461-2010)中表2新建企业水污染物直接排放浓度限值。
实施例2
广西某木薯淀粉厂原采用UASB-SBR法组合工艺处理生产废水，生产废水经处理后出水COD浓度为80～150mg/L，BOD5浓度为10～30mg/L，SS浓度为10～20mg/L，氨氮浓度为5～10mg/L，总磷浓度为4～8mg/L，COD、BOD5、总磷的出水浓度均不能稳定达到《淀粉工业水污染物排放标准》(GB25461-2010)中表2直接排放限值要求。
采用本发明所述的ABIC-生物接触氧化法-混凝组合工艺对木薯淀粉生产废水进行处理，将经过格栅和沉砂池预处理后的木薯清洗废水和木薯渣压滤水、经过初沉池预处理后的一次分离废水和二次分离废水分别排入调节池混合搅拌，调节混合废水pH值至6～8之内、温度至38～40℃。调节池出水泵入ABIC，维持ABIC内温度为35℃，设定水力停留时间为36h，使废水和反应器内厌氧微生物进行充分厌氧反应。ABIC出水引入生物接触氧化池，向池内曝气以保持溶解氧处于2mg/L以上，水力停留时间设置为24h，使废水与池内好氧微生物进行充分好氧反应。生物接触氧化池出水流入混凝沉淀池中，投加絮凝剂聚合氯化铝1.6g/L，助凝剂聚丙烯酰胺1mg/L，充分搅拌混合后静置沉淀，水力停留时间设置为2h。混凝沉淀池最终出水COD浓度为30～50mg/L，BOD5浓度为10～20mg/L，SS浓度为10～25mg/L，氨氮浓度为1～5mg/L，总磷浓度低于1mg/L，完全满足《淀粉工业水污染物排放标准》(GB25461-2010)的表2新建企业水污染直接排放限值要求，采用本发明前后的废水出水水质对比见表2。
表2广西某木薯淀粉厂采用本发明前后出水效果对比
*《淀粉工业水污染物排放标准》(GB25461-2010)中表2新建企业水污染物直接排放浓度限值。
Claims (1)
1.一种木薯淀粉生产废水ABIC-生物接触氧化法-混凝处理组合工艺，采用预处理+厌氧微生物法+好氧微生物法工艺，主要工艺步骤为：
⑴木薯淀粉生产废水经过滤、沉淀后进入调节池；
⑵向调节池投加化学药剂调节混合废水pH值及温度；
⑶调节池出水泵入厌氧折流内循环反应器ABIC进行厌氧反应；
⑷厌氧反应完成后出水进入生物接触氧化池进行好氧处理；
⑸生物接触氧化池出水流入混凝沉淀池，投加絮凝剂和助凝剂并充分搅拌后静置沉淀，进一步去除悬浮物后，上层清液可达标向外排放或回用于生产；
其特征是：
木薯清洗废水和木薯渣压滤水经格栅过滤、沉砂池沉淀，去除废水中的木薯皮、木薯渣、泥沙后进入调节池；一次分离废水和二次分离废水排入初沉池回收利用轻质淀粉和蛋白质后也进入调节池；
向调节池投加化学药剂调节混合废水pH值为6～8，温度为30～40℃，调节池的水力停留时间为4h；
厌氧折流内循环反应器ABIC进行厌氧反应的温度为35℃，上下波动不超过1℃；确保反应器内溶解氧浓度低于0.2mg/L；水力停留时间为12～48h；
生物接触氧化池中废水曝气维持溶解氧浓度始终高于2mg/L；水力停留时间为12～24h。
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