CN114702205A - 一种高磷食品工业废水处理方法及其处理*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高磷食品工业废水处理方法及其处理***，将废水排入混凝气浮池，进行物化预处理，将废水排入水解酸化池和水解酸化池进行生化除磷，监测废水进水端废水中的总磷，当废水进水端的废水总磷大于预设阈值时，采用除磷药剂对废水进行深度处理。本发明根据废水进水端废水中的总磷对废水进行处理，当总磷小于预设阈值时，采用混凝气浮池作为一级物化预处理，“水解酸化池‑接触氧化池”组成的二级生化除磷***进行处理，即可保证出水达到排放标准，避免盲目投入药剂，当总磷大于预设阈值时，增加除磷沉淀池作为三级化学除磷***，采用三段组合除磷工艺保证出水水质稳定达标，投资省、运行稳定、处理效率高。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体是一种高磷食品工业废水处理方法及其处理***。
背景技术
自然水体中的磷主要来自农药化肥、洗涤剂、工业生产和生活污水，当水体中磷的含量大于0.02mg/L就能引起富营养化，从而危害环境和人类健康。近年来，国内外对磷的排放要求愈加严格，普遍强调在水体中大规模控制磷的含量。目前处理含磷废水的主要方法包括化学沉淀法、结晶法、吸附法、氧化法、生物法等。其中化学沉淀法以其操作简单、除磷效率稳定等优点成为最实用有效的废水除磷方法，但也带来了二次污染和处理成本高的问题。生物除磷法经济环保，但是除磷效果不稳定且对无机磷的去除效果较差，无法保证达标排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高磷食品工业废水处理方法及其处理***，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高磷食品工业废水处理方法，所述方法包括以下步骤：
将废水排入混凝气浮池，调节混凝气浮池中溶液的pH值为弱碱性，使废水中的胶体物质通过混凝剂和絮凝剂的静电中和、黏附架桥作用形成大的矾花，并附着在溶气释放器产生的微小气泡上，上浮至水面被刮渣机刮除至污泥浓缩池；
将经混凝气浮池预处理后的废水排入水解酸化池，使废水与污泥颗粒充分接触发生水解酸化反应，将不容易生化降解的有机物大分子分解为小分子，排入接触氧化池，在接触氧化池中通过生物膜将废水中的有机污染物转变成二氧化碳、氮气和水，排入生化二沉池进行泥水分离；
监测废水进水端废水中的总磷，当废水进水端的废水总磷大于预设阈值时将生化二沉池的上清液流入除磷沉淀池，采用除磷药剂对废水进行深度处理。
进一步的，在水解酸化缺氧段控制较低的溶解氧，在缺氧反硝化段释放预设的碱度。
进一步的，部分废水不经过水解酸化池以预设流量缓慢直接流入接触氧化池。
进一步的，添加除磷剂、碱、阴离子PAM中的一种或多种组合药剂对废水进行深度处理。
进一步的，监测废水出水端的废水总磷，根据出水端的废水总磷调整加药剂量。
进一步的，根据出水端的废水总磷调整加药剂量包括：添加初始计量，当出水端的废水总磷大于预设总磷时，重复调高初始计量直至出水端的废水总磷等于预设总磷以得到加药剂量。
进一步的，当出水端的废水总磷小于预设总磷时，重复调低初始计量直至出水端的废水总磷等于预设总磷以得到加药剂量。
一种高磷食品工业废水处理***，包括依次通过管道连接的混凝气浮池、水解酸化池、接触氧化池、生化二沉池、除磷沉淀池、污泥浓缩池，所述废水进水端设置有用于监测进水端废水中总磷的进水总磷在线检测仪，所述混凝气浮池内设置有用于产生微小气泡以附着矾花的溶气释放器，所述混凝气浮池的顶部设置有用于刮除矾花至所述污泥浓缩池的刮渣机，所述接触氧化池中装设有长满生物膜的填料，废水由下而上与长满生物膜的填料接触，所述进水总磷在线检测仪检测到废水总磷大于预设阈值时将生化二沉池的上清液流入除磷沉淀池。
进一步的，所述废水处理***还包括曝气装置，所述曝气装置包括罗茨风机以及微孔曝气器，所述罗茨风机与微孔曝气器相连接，所述微孔曝气器设置于所述接触氧化池内。
进一步的，所述废水出水端还设置用于监测出水端废水中总磷的出水总磷在线检测仪。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明根据废水进水端废水中的总磷对废水进行处理，当废水进水端的废水总磷小于预设阈值时，采用混凝气浮池作为一级物化预处理，“水解酸化池-接触氧化池”组成的二级生化除磷***进行处理，即可保证出水达到排放标准，避免盲目投入药剂，当废水进水端的废水总磷大于预设阈值时，增加除磷沉淀池作为三级化学除磷***对废水进行深度处理，采用三段组合除磷工艺以保证出水水质稳定达标，具有投资省、运行稳定、处理效率高的优点。
附图说明
图1为本发明高磷食品工业废水处理***结构图；
图2为本发明高磷食品工业废水处理方法流程图；
图3为无加药***运行时进出水TP在线监测数据；
图4为加药运行时进出水TP在线监测数据。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
水产加工企业在生产加工对虾等水产品过程中，产生了高浓度的有机废水，该废水中含有大量磷、悬浮物、油脂、碎料、高水溶性蛋白等污染物质，具有可生化性良好、易腐败等特点。水中的溶解性有机磷浓度在50～220mg/L之间，化学需氧量(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、固体悬浮物(SS)这些污染物浓度均较高，具有较高的可生化性。
目前该加工厂每日废水产生量约为200m3/d，考虑企业日后发展需要，设计废水处理量为400m3/d。废水处理后排入厂外污水管网，执行GB8978-1996《污水综合排放标准》中的三级标准，其中氨氮(NH3-N)和总磷(TP)执行GB/T 31962-2015《污水排入城镇下水道水质标准》。进水水质及出水排放标准见表1。
表1进出水水质
如图1所示，本实施例提供一种高磷食品工业废水处理***，包括依次通过管道连接的埋地集水池、曝气调节池1、混凝气浮池2、水解酸化池3、接触氧化池4、生化二沉池5、除磷沉淀池6、污泥浓缩池7、污泥叠螺机8、曝气装置，同时设置有加药***，所述废水进水端和出水端分别设置有用于监测进水端和出水端废水中总磷的进水总磷在线检测仪10和出水总磷在线检测仪11；
所述埋地集水池的废水进水口上设置有栅格，所述曝气调节池1主要功能为调节水量水质，调节池3中装有鼓风装置，可起到预曝气的作用，所述混凝气浮池2是为了分离废水中的油脂，因此加药***包括混凝剂桶91、PAM药桶92、碱药桶93，调节混凝气浮池2中溶液pH值为弱碱性，使废水中的胶体物质通过混凝剂和絮凝剂的静电中和、黏附架桥作用，形成大的矾花，所述混凝气浮池2内设置有用于产生微小气泡以附着矾花的溶气释放器，所述混凝气浮池2的顶部设置有用于刮除矾花至所述污泥浓缩池的刮渣机，因进水中含大量悬浮物、动植物油脂、胶体物质等，为避免埋地调节池内沉淀、板结、日后清池不安全等因素，本实施例采用“格栅-小容积集水池-混凝气浮池”作为一级处理，代替普通隔油池的人工捞油，卫生安全，减少人力成本，提高作业卫生环境，同时减少油脂包裹住生化菌种表面而影响生化***的正常运行；
将经混凝气浮池2预处理后的废水排入水解酸化池3，使废水与污泥颗粒充分接触发生水解酸化反应，将不容易生化降解的有机物大分子分解为小分子，所述接触氧化池4中装设有长满生物膜的填料，废水由下而上与长满生物膜的填料接触，将废水中的有机污染物转变成二氧化碳、氮气和水，排入生化二沉池5，由于进入接触氧化池4的有机物浓度高，所述曝气装置包括罗茨风机12以及微孔曝气器13，所述罗茨风机12与微孔曝气器13相连接，所述微孔曝气器13设置于所述接触氧化池4内，选用“罗茨风机+微孔曝气器组合”进行曝气，可提高氧的利用率，提高有机物去除率，并减少能耗，为降低污水处理成本，可以增加在线do仪，严格控制曝气量，使接触氧化池4的do浓度控制在2mg/L左右，可以节约运行的电费，“水解酸化-接触氧化”组成的二级生化处理工艺不仅能降解水中有机物，并有脱氮除磷的作用。废水在生化二沉池5内进行泥水分离，并将沉淀污泥根据沉降性、泥龄控制，排出一定的剩余污泥至污泥浓缩池7，从而达到生化除磷目的，剩余污泥先进入污泥浓缩池7依靠重力沉淀作用进行泥水分离，然后进入污泥调节槽，为了改善污泥的脱水性能，加药***还包括阳离子聚丙烯酰胺药桶94，加阳离子聚丙烯酰胺(PAM)改善了污泥的脱水性能，再用污泥叠螺机8脱水，脱水后泥饼外运处置；
所述进水总磷在线检测仪10检测到进水端废水总磷大于预设阈值时将生化二沉池5的上清液流入除磷沉淀池6，采用除磷药剂对废水进行深度处理，因此加药***还可以包括除磷剂药桶95、碱药桶96、阴离子PAM药桶97，同时出水总磷在线检测仪11监测废水出水端的废水总磷，根据出水端的废水总磷调整加药剂量。
如图2所示，本实施例还提供一种高磷食品工业废水处理方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将废水排入混凝气浮池，调节混凝气浮池中溶液的pH值为弱碱性，使废水中的胶体物质通过混凝剂和絮凝剂的静电中和、黏附架桥作用形成大的矾花，并附着在溶气释放器产生的微小气泡上，上浮至水面被刮渣机刮除至污泥浓缩池；
S2：将经混凝气浮池预处理后的废水排入水解酸化池，使废水与污泥颗粒充分接触发生水解酸化反应，将不容易生化降解的有机物大分子分解为小分子，排入接触氧化池，在接触氧化池中通过生物膜将废水中的有机污染物转变成二氧化碳、氮气和水，排入生化二沉池进行泥水分离；
S3：监测废水进水端废水中的总磷，当废水进水端的废水总磷大于预设阈值时将生化二沉池的上清液流入除磷沉淀池，采用除磷药剂对废水进行深度处理。
具体的，废水经过混凝气浮池2时，加药***调节混凝气浮池2中溶液pH值为弱碱性，使得高分子混凝剂能发挥良好的功能，废水中的胶体物质通过混凝剂和絮凝剂的静电中和、黏附架桥作用，形成大的矾花，并附着在溶气释放器产生的微小气泡上，上浮至水面被刮渣机刮除至污泥浓缩池，经混凝气浮池2预处理分离油脂后的废水排入水解酸化池3，通过多点布水***使废水与污泥颗粒充分接触发生水解酸化反应，将不容易生化降解的有机物大分子分解为小分子，排入接触氧化池4，该池水力停留时间约9h，容积负荷约1kg/(m3·d)，为了达到良好的生化除磷效果，在水解酸化缺氧段控制较低的溶解氧，让回流的污泥在该段释磷较完全，以便在好氧段获得较高的吸磷效率；同时，在缺氧反硝化段释放一定的碱度，起到补充硝化段碱度的作用，降低运行成本，接触氧化池4的池水力停留时间约18h，容积负荷约2kgBOD5/(m3·d)，在接触氧化池4中装设生物组合填料，废水由下而上与长满生物膜的填料接触，在生物膜的作用下，废水中的有机污染物转变成二氧化碳、氮气和水，排入生化二沉池5，在接触氧化池4中，氧气气泡最小时，氧被活性污泥中微生物利用的效率最高，由于进入接触氧化池4的有机物浓度高，本实施例选用“罗茨风机+微孔曝气器”组合进行曝气，可提高氧的利用率，提高有机物去除率，并减少能耗；监测废水进水端废水中的总磷，当废水进水端的废水总磷大于预设阈值时将生化二沉池5的上清液流入除磷沉淀池6，针对总磷在生化***去除率不高、效果不稳定的缺点，通过加药***添加高效除磷剂、碱、阴离子PAM等除磷药剂对废水进行化学除磷以对废水进行深度处理，使总磷达标排放，同时CODCr等污染物浓度可进一步下降。本实施例通过小实验比较铁盐、铝盐和石灰三种除磷剂的效果，发现在同样投加比下，复合铁盐除磷剂的效果比氢氧化钙、铝盐等去除率更高，并且铁盐作为除磷的絮凝剂对受纳水体的影响比铝盐和石灰要小，更值得推广。
本实施例中，如表2所示，废水经管网收集进入污水处理***，测得进水的CODCr含量为3620mg/L，动植物油量320mg/L，氨氮126mg/L，总磷(TP)86mg/L。经埋地集水池隔油、沉淀处理后，CODCr和氨氮含量略有下降，经混凝气浮池2处理后可去除50％的CODCr，30％的氨氮，95％的动植物油和50％的TP。接着，废水进入由“水解酸化池-接触氧化池”组成的二级生化除磷***，有机物和氨氮的去除率可达到90％以上，生物排泥除磷效率在50～70％。由于生化除磷需要多排泥，而生化***又得保持一定的生化菌种，因此，对这类高进水总磷项目，二级生化除磷无法确保总磷稳定达标排放，为满足日益严格的排放标准，最后采用高效除磷药剂对废水进行深度处理，可进一步去除30～50％的CODCr和85％以上的TP。最终污水处理***对CODCr、氨氮、动植物油和总磷的去除率分别达到97.7％，97.6％，99.9％和96.5％。除了TP外，CODCr、氨氮已经达到《污水综合排放标准》的一级排放标准。通过增加除磷药剂，可以使出水TP<0.5mg/L，出水水质可以达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级排放标准。从表2可以发现，本实施例对CODcr的去除效果很好，导致出水碳源不足，影响纳管后城镇污水处理厂的处理效果，因此本实施例将部分原废水不经过水解酸化池3直接进入接触氧化池4，以预设的流量缓慢流入，例如以1～2m3/h的流量缓慢进入，并根据实际运行情况调整流量。这样可以在保证出水达标的同时，增加出水的碳源并降低处理的成本。
表2调试运行结果(单位：mg/L)
本实施例在企业日常运行时，由于进水总磷较高且变化大，为避免盲目投药，在废水进水端和出水端分别设置有监测进水端和出水端废水中总磷的进水总磷在线检测仪10和出水总磷在线检测仪11，根据废水进水端废水中的总磷对废水进行处理，当废水进水端的废水总磷小于预设阈值时，采用混凝气浮池作为一级物化预处理，“水解酸化池-接触氧化池”组成的二级生化除磷***进行处理，当废水进水端的废水总磷大于预设阈值时，增加除磷沉淀池作为三级化学除磷***对废水进行深度处理，例如，当企业少量或无水产品加工时，如图3所示，废水进水端废水中的TP在1～15mg/L范围内波动，此时仅靠生物除磷而无需化学除磷，即可保证出水达到TP<8mg/L的排放标准。从图3可知，无加药***运行时，出水TP浓度随着进水TP浓度变化而变化，根据监测数据计算得到工程的除磷效率40～90％，均值约为60％；当企业正常进行水产品加工，如图4所示，废水进水端废水中的TP15～130mg/L，为达到TP<8mg/L的排放标准，必须添加除磷药剂，如上述的铁盐除磷剂。由于加入除磷剂后废水呈酸性，需加碱调节pH值为7.5；同时为提高除磷效率，需要添加PAM，使絮体增大而易于沉淀，从图4可知，出水TP浓度与进水TP浓度无关。根据监测数据计算得到除磷效率65～95％，均值约为87％。
本实施例运行时夏季平均气温为22～28℃，冬季平均气温为17～22℃，冬季进水温度略低，会影响生化处理效率。因此，运行时通过控制冬季污泥浓度比夏季高一点以弥补水温造成的影响。若该食品加工厂进水B/C比值较高，水温对工程运行的影响不大。
本实施例工程总投资包括废水处理、污泥处理和臭气处理的工程建设、设备购买和人员培训，费用合计约100万元。污水处理站设兼职操作工1名，污水处理费用每吨3～5元。为降低污水处理成本，通过精细控制除磷药剂的投加量能够减少化学药剂成本，可以根据出水端的废水总磷调整加药剂量，具体的，添加初始计量，当出水端的废水总磷大于预设总磷时，重复调高初始计量直至出水端的废水总磷等于预设总磷以得到加药剂量，当出水端的废水总磷小于预设总磷时，重复调低初始计量直至出水端的废水总磷等于预设总磷以得到加药剂量，例如，设置预设总磷为3mg/L，设置铁盐除磷剂的初始投加量为100ppm，检测出水端废水中的初始总磷为3.6mg/L大于预设总磷，调高铁盐除磷剂的投加量为110ppm，检测出水端废水中的初始总磷为3.4mg/L大于预设总磷，再次调高铁盐除磷剂的投加量为120ppm，检测出水端废水中的初始总磷为3.2mg/L大于预设总磷，再次调高铁盐除磷剂的投加量为130ppm，检测出水端废水中的初始总磷为3mg/L等于预设总磷，即得到铁盐除磷剂的加药剂量为130ppm；也可以用比较便宜的PAC代替铁盐除磷剂，但除磷的效果会差一些。
本发明根据废水进水端废水中的总磷对废水进行处理，当废水进水端的废水总磷小于预设阈值时，采用混凝气浮池作为一级物化预处理，“水解酸化池-接触氧化池”组成的二级生化除磷***进行处理，即可保证出水达到排放标准，避免盲目投入药剂，当废水进水端的废水总磷大于预设阈值时，增加除磷沉淀池作为三级化学除磷***对废水进行深度处理，采用三段组合除磷工艺以保证出水水质稳定达标，具有投资省、运行稳定、处理效率高的优点。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高磷食品工业废水处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将废水排入混凝气浮池，调节混凝气浮池中溶液的pH值为弱碱性，使废水中的胶体物质通过混凝剂和絮凝剂的静电中和、黏附架桥作用形成大的矾花，并附着在溶气释放器产生的微小气泡上，上浮至水面被刮渣机刮除至污泥浓缩池；
将经混凝气浮池预处理后的废水排入水解酸化池，使废水与污泥颗粒充分接触发生水解酸化反应，将不容易生化降解的有机物大分子分解为小分子，排入接触氧化池，在接触氧化池中通过生物膜将废水中的有机污染物转变成二氧化碳、氮气和水，排入生化二沉池进行泥水分离；
监测废水进水端废水中的总磷，当废水进水端的废水总磷大于预设阈值时将生化二沉池的上清液流入除磷沉淀池，采用除磷药剂对废水进行深度处理。
2.根据权利要求1所述的高磷食品工业废水处理方法，其特征在于：在水解酸化缺氧段控制较低的溶解氧，在缺氧反硝化段释放预设的碱度。
3.根据权利要求1所述的高磷食品工业废水处理方法，其特征在于：部分废水不经过水解酸化池以预设流量缓慢直接流入接触氧化池。
4.根据权利要求1所述的高磷食品工业废水处理方法，其特征在于：添加除磷剂、碱、阴离子PAM中的一种或多种组合药剂对废水进行深度处理。
5.根据权利要求1或4所述的高磷食品工业废水处理方法，其特征在于：监测废水出水端的废水总磷，根据出水端的废水总磷调整加药剂量。
6.根据权利要求5所述的高磷食品工业废水处理方法，其特征在于：根据出水端的废水总磷调整加药剂量包括：添加初始计量，当出水端的废水总磷大于预设总磷时，重复调高初始计量直至出水端的废水总磷等于预设总磷以得到加药剂量。
7.根据权利要求6所述的高磷食品工业废水处理方法，其特征在于：当出水端的废水总磷小于预设总磷时，重复调低初始计量直至出水端的废水总磷等于预设总磷以得到加药剂量。
8.一种高磷食品工业废水处理***，其特征在于：包括依次通过管道连接的混凝气浮池、水解酸化池、接触氧化池、生化二沉池、除磷沉淀池、污泥浓缩池，所述废水进水端设置有用于监测进水端废水中总磷的进水总磷在线检测仪，所述混凝气浮池内设置有用于产生微小气泡以附着矾花的溶气释放器，所述混凝气浮池的顶部设置有用于刮除矾花至所述污泥浓缩池的刮渣机，所述接触氧化池中装设有长满生物膜的填料，废水由下而上与长满生物膜的填料接触，所述进水总磷在线检测仪检测到废水总磷大于预设阈值时将生化二沉池的上清液流入除磷沉淀池。
9.根据权利要求1所述的高磷食品工业废水处理***，其特征在于，所述废水处理***还包括曝气装置，所述曝气装置包括罗茨风机以及微孔曝气器，所述罗茨风机与微孔曝气器相连接，所述微孔曝气器设置于所述接触氧化池内。
10.根据权利要求1所述的高磷食品工业废水处理***，其特征在于：所述废水出水端还设置用于监测出水端废水中总磷的出水总磷在线检测仪。
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| 国家环境保护总局科技标准司编著: "《城市污水处理及污染防治技术指南》", vol. 1, 30 June 2001, 中国环境科学出版社, pages: 259 * |
| 朱月海编著: "投药与混合技术", vol. 1, 中国环境科学出版社, pages: 275 * |
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