introductory

國(guó)內(nèi)生物柴油行業(yè)近幾年發(fā)展較快，隨著國(guó)家環(huán)保政策要求越來(lái)越嚴(yán)格，各地、各企業(yè)對(duì)污水處理的重視程 度 也 在 逐 漸 提 高。生物柴油廢水水質(zhì)復(fù)雜，污染物濃度高，處理難度大［1～4］，很多企業(yè)污水難以達(dá)標(biāo)排放，尋找經(jīng)濟(jì)合理的生物柴油處理技術(shù)，已勢(shì)在必 行。以某生物柴油廢水處理實(shí)際工程為例，分析其處理工藝、設(shè)計(jì)參數(shù)以及運(yùn)行效果，可為相關(guān)廢水處理提供參考。

1 Project Overview

1.1項(xiàng)目概述北方某生物柴油廢水處理廠一期工程采用隔油/調(diào)節(jié)/UASB/好氧生 化 處 理，效 果 不 佳。為 保 證生物柴油廠能正常生產(chǎn)，在一期污水處理工程的北部建設(shè)了二期污水處理工程，一期工程作為備用。二期工程設(shè)計(jì)規(guī)模為300m3/d，采 用 隔 油/調(diào)節(jié)/電石 渣 中 和/壓 濾/兩 級(jí)UASB/AOO工 藝，進(jìn) 水主要為經(jīng)過(guò)預(yù)處理的含油廢水，水源來(lái)自車間廢水、原料池廢水、鍋爐房廢水、生活污水，要求處理后主要出水指標(biāo)COD≤300mg/L。

1.2廢水特點(diǎn)廢水主要 由 生 產(chǎn) 廢 水(原 料 水 雜 質(zhì)、工 藝 生 產(chǎn)水、工藝 生 產(chǎn) 甘 油、濃 硫 酸)、沖 刷 廢 水、鍋 爐 房 廢水、生活污水組成。①生產(chǎn)廢水排放量為20000m3/a(55m3/d) ，其中含硫酸10%，甘油40%，甲醇、短鏈有機(jī)物、脂肪酸、脂 肪 酸 甲 酯、油 脂 等2%，COD高 達(dá)(50～60)×104mg/L。②沖刷廢水為車間沖洗設(shè)備用水、循環(huán)水池更換水等，夏多冬少。③鍋爐房廢水為鍋爐房濃鹽水經(jīng)三效蒸發(fā)后水。④辦公室、食堂等生活污水，夏多冬少。以上廢 水 中，夏 季②、③、④有 時(shí) 可 達(dá)245m3/d;而冬天水量少時(shí)為45m3/d。據(jù)此確定處理總水量為300m3/d。

2設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)根據(jù)水質(zhì)資料，主要污染物質(zhì)來(lái)自生產(chǎn)廢水，設(shè)計(jì)按綜合廢水加權(quán)平均計(jì)算進(jìn)行處理，進(jìn)水COD≤110000mg/L、硫酸≤1．83%、甘油≤7．32%、pH值為1．5。出水標(biāo)準(zhǔn):COD≤300mg/L、BOD5≤60mg/L、氯離子≤250mg/L、硫酸鹽≤250mg/L、NH3－N≤10mg/L、總磷≤1mg/L。

2.2工藝流程及主要構(gòu)筑物

2.2.1工藝流程工藝流程見(jiàn)圖1。

高濃度生產(chǎn)廢水首先進(jìn)入平流隔油池，經(jīng)隔油后油水分離，采用撇油機(jī)將油撇入集油池回用，廢水自流入濃水調(diào)節(jié)池1;池頂設(shè)置自吸泵，間歇性將廢水提升入中和池，在攪拌機(jī)攪拌下，加入電石廢渣中和水中硫酸，生成硫酸鈣沉淀，并調(diào)節(jié)廢水pH值到7左右;調(diào)節(jié)完成后將混合液泵入廂式壓濾機(jī)，濾餅收集后運(yùn)出廠區(qū)。壓濾后的濾液自流入 濃 水 調(diào) 節(jié) 池2，與 其 他 水調(diào)節(jié)池中其他水混入總調(diào)節(jié)池，總調(diào)節(jié)池還接收回流出水和好氧排放的剩余污泥，經(jīng)摻混后的各類污水通過(guò)提升泵送入一級(jí)UASB，通過(guò)厭氧生化反應(yīng)降解水中有機(jī)物，一級(jí)UASB出水自流入中間水池，經(jīng)提升后進(jìn)入二級(jí)UASB，二級(jí)UASB出水自流入初沉池，失活或過(guò)量厭氧污泥在初沉池沉淀后通過(guò)污泥泵泵入中和池排放。初沉池上清液自流入好氧生化處理系統(tǒng)的池，與二沉池1來(lái)的回流污泥摻混后進(jìn)入O池，在O池中通過(guò)好氧微生物在人工充氧狀態(tài)下降解水中有機(jī)物，出水經(jīng)二沉池1泥水分離后，活性污泥回流，上清液自流入二 級(jí)O池，繼續(xù)發(fā)生好氧生化反應(yīng)，經(jīng)二沉池2泥水分離，污泥回流，出水進(jìn)入出水池排放或進(jìn)行深度處理。部分出水經(jīng)提升進(jìn)入總調(diào)節(jié)池以平衡進(jìn)水COD濃度，從而保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.2工藝選擇①平流隔油池生物柴油廢水中含有大量浮油會(huì)對(duì)后續(xù)生化處理系統(tǒng)產(chǎn) 生 毒 害 作 用。《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014—2006，2016年版)規(guī)定了生物處理構(gòu)筑物進(jìn)水中有害 物 質(zhì) 允 許 濃 度，其 中 石 油 類 為50mg/L。因此設(shè)計(jì)廢水先進(jìn)入平流隔油池進(jìn)行隔油處理，以去除廢水中的浮油。浮油中COD含量很高，去除浮油的同時(shí)，也去除了大量COD。②調(diào)節(jié)池生物柴油廢水的水量和水質(zhì)隨時(shí)間變化較大，會(huì)對(duì)生化系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊作用。為保證后續(xù)構(gòu)筑物及設(shè)備的連續(xù)性和穩(wěn)定性，需對(duì)廢水的水質(zhì)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)處理。③中和池考慮到廠區(qū)要求防爆，污水處理采用電石渣中和+沉淀的預(yù)處理工藝，而不采用焚燒法。生物柴油廢水中的硫酸鹽含量很高，在厭氧條件下會(huì)產(chǎn)生硫化氫，對(duì)后續(xù)生化系統(tǒng)中的微生物產(chǎn)生毒害作用，同時(shí)過(guò)高的鹽分也會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)，因此需要先沉淀去除硫酸鹽。由于電石渣當(dāng)?shù)厝〔娜菀祝覂r(jià)格低廉，本項(xiàng)目選擇投加電石渣沉淀去除硫酸鹽。④Chamber Filter Press電石渣中和工藝產(chǎn)生的硫酸鈣沉淀及時(shí)通過(guò)廂式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，以減少過(guò)多的沉淀物對(duì)后續(xù)系統(tǒng)的影響。⑤UASBUASB反應(yīng)池污泥濃度高、有機(jī)負(fù)荷高、水力停留時(shí)間長(zhǎng)，利用厭氧微生物對(duì)高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行降解處理，處理效果好且成本低，尤其適用于可生化性較好的高濃度有機(jī)廢水的處理，常作為后續(xù)好氧生物處理的預(yù)處理。⑥AOO生化池利用缺氧池中的反硝化菌脫氮去除總氮，同時(shí)利用兼氧菌將廢水中部分不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為溶解性的有機(jī)物，部分難降解的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子的易降解有機(jī)物，從而去除部分COD并提高廢水的可生化性。利用好氧微生物的代謝作用將小分子有機(jī)物降解去除。好氧池中設(shè)置有曝氣系統(tǒng)，一方面提供好氧微生物新陳代謝過(guò)程所需要的溶解氧，另一方面起到了混合攪拌的作用，使微生物和污染物充分接觸，強(qiáng)化生化反應(yīng)的傳質(zhì)過(guò)程。由于廢水中氮、磷的含量較低，主要去除的污染物為可生化性有機(jī)物，因此將常規(guī)AAO生化池改為AOO生化池。⑦二沉池生化池出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離，同時(shí)使部分活性污泥回流至生化池，維持生化池中的活性污泥濃度穩(wěn)定。

2.3主要構(gòu)筑物和設(shè)備設(shè)計(jì)處理水量為300m3/d，其中針對(duì)生產(chǎn)廢水的預(yù)處理物化處理段(從隔油池至濃水調(diào)節(jié)池2)設(shè)計(jì)處理能力 為10m3/h，在物化處理段后針對(duì)綜合廢水(生產(chǎn)廢水預(yù)處理后+其他廢水)設(shè) 計(jì) 處 理 能力為40m3/h。①隔油池。1座，半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(防腐處理) ，設(shè)計(jì)尺寸:23m×3m×5m。主要設(shè)備:鏈板式刮油刮泥機(jī)1臺(tái)，N=1．5W，刮板移動(dòng)速度為1m/min。②中和池。1座，半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(防腐處理) ，設(shè)計(jì)尺寸:5m×3m×5m。主要設(shè)備:槳式攪拌機(jī)2臺(tái)，N=6．0kW;排泥螺桿泵2臺(tái)，Q=22m3/h，H=800kPa，吸程為2．0m;廂式壓濾機(jī)2臺(tái)，Q=2．88m3/h，過(guò) 濾 面 積 為180m2;污 泥 運(yùn) 輸 機(jī)1臺(tái)，帶寬0．6m，長(zhǎng)9m;電石渣投加翻斗機(jī)1臺(tái)，V=0．5m3。③總調(diào)節(jié)池。1座，半地下鋼混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)有效HＲT=23h，設(shè)計(jì)尺寸:18m×3m×5m。主要設(shè)備:廢水提升泵2臺(tái)(1用1備，1臺(tái)變頻) ，耐腐蝕、無(wú)堵塞，Q=40m3/h，H=100kPa，N=2．2kW;潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)，N=1．5kW，葉輪直徑260mm，不銹鋼材質(zhì)，耐酸腐蝕。④UASB。主體設(shè)備為成套設(shè)備，含 布 水 系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、三相分離器等附屬部分。碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為15m×18m，2座;設(shè)計(jì)尺寸為直接10m×15m，2座。主要配套設(shè)備:加熱系統(tǒng)4套，與二級(jí)澄清池共用，利用廠區(qū)原有蒸汽源，由業(yè)主將蒸汽管道接入池體內(nèi)即可，設(shè)計(jì) 工 作 水 溫 為35°C。回 流 泵6臺(tái)(4用2備) ，Q=40m3/h，H=100kPa，N=2．2kW。沼氣火炬1套，Q=400m3/h。水封罐4套，D=1m，H=1．8m。⑤A池。1座，半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸:9．5m×2．5m×5m。主要設(shè)備:潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái)，N=8．5kW，葉輪直徑260mm。⑥O池。半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，2座，設(shè)計(jì)尺寸:30m×12m×5m。主要設(shè)備:羅茨鼓風(fēng)機(jī)6臺(tái)(4用2備) ，Q=36m3/min，ΔP=48．8kPa，N=45kW。微孔曝 氣 頭2880套，260mm，氣 量 為1．98m3/(個(gè)·h)。生物填料及填料架1套，彈性填料1275m3。⑦二沉池。半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，2座，設(shè)計(jì)尺寸:6m×2．5m×5．0m。主要設(shè)備:污泥回流泵4臺(tái)(2用2備) ，Q=40m3/h，H=100kPa，N=2．2kW。

3運(yùn)行效果生物柴油廢水處理廠建成后，經(jīng)過(guò)半年多的運(yùn)行，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)針對(duì)廢水處理廠建成后的處理效果進(jìn)行分析，具 體 見(jiàn) 圖2。當(dāng) 生物柴油廢水處理廠平均進(jìn)水COD、硫 酸 鹽、氨 氮 和總磷分別為93305、14144、6．8和0．8mg/L時(shí)，相應(yīng)出水指標(biāo)分別為247(206～274)、218(178～241)、0．3(0．1～0．4)和0．4(0．3～0．6)mg/L，去除率分別為99．7%、98．5%、95．6%和50%，出水水質(zhì)滿足設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)電石渣沉淀對(duì)廢水中的硫酸鹽進(jìn)行預(yù)處理，可有效降低硫酸鹽及其厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的硫化氫對(duì)后續(xù)生化系統(tǒng)的毒害影響。由于生物柴油的可生化性較好，在電石渣沉淀預(yù)處理去除大部分硫酸鹽的基礎(chǔ)上，再采用UASB和AOO生化處理工藝，可取得較好的處理效果。

4處理成本生物柴油廢水處理廠的處理成本主要為電費(fèi)、藥劑費(fèi) 以 及 人 工 費(fèi)。廢水處理廠裝機(jī)功率約180kW，運(yùn)行電費(fèi)約8．20元/m3。運(yùn)行中投加藥劑主要為電石渣和PAM，藥 劑 費(fèi) 約0．20元/m3，人 工 費(fèi) 約0．20元/m3。

5結(jié)論①通過(guò)電石渣預(yù)沉法去除生物廢水中的硫酸鹽，可有效降低硫酸鹽及其厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的硫化氫對(duì)后續(xù)生化系統(tǒng)的毒害影響。②采 用 電 石 渣 中 和/壓 濾/兩 級(jí)UASB/AOO工藝處理生物柴油廢水，COD、硫酸鹽、氨氮和總磷的平均去除率分別可達(dá)99．7%、98．5%、95．6%和50%，耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。③采用上述工藝處理生物柴油廢水，運(yùn)行費(fèi)用較低，電費(fèi)約8．20元/m3，藥劑費(fèi)約0．20元/m3，人工費(fèi)約0．20元/m3。

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