厭氧好氧工藝治理檸檬酸廢水

1、厭氧好氧工藝治理檸檬酸廢水檸檬酸的生產(chǎn)是通過發(fā)酵工藝進(jìn)行的， 其排放的廢水含有高濃度的可生物降解有機(jī)物，這些有機(jī)物多以碳水化合物及其降解產(chǎn)物為主。世界各國對于檸檬酸廢水的處理大都采用厭氧好氧聯(lián)合處理工藝，而這一工藝的核心厭氧處理單元， 除了采用厭氧接觸工藝和厭氧濾 器外，應(yīng)用最多的還是 70 年代末開始用于食品發(fā)酵工業(yè)廢水處理的 UASB1999 年 10 月，某檸檬酸廠（現(xiàn)改名為某生化有限公司）檸檬酸廢水治理工程通過了山東省環(huán)保局主持的工程驗(yàn)收， 工程驗(yàn)收期間厭氧工段 CODCr 容積負(fù)荷 Nv8.0kgCODCr/(m3 ·d) ，去除率達(dá) 93.2%，工程 CODCr總?cè)コ蔬_(dá)

2、 98.0%。目前運(yùn)行穩(wěn)定， 效果良好?，F(xiàn)將該工程情況做簡要介紹。1 水質(zhì)、水量的確定根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有排水管路， 所排放的廢水主要包括濃廢水和淡廢水兩部分，濃廢水主要包括廢糖水原液和洗糖水。 排放廢水處理后要求達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) GB 89781996 味精工業(yè)二級標(biāo)準(zhǔn)，廢水水質(zhì)、水量及排放標(biāo)準(zhǔn)詳見表 1表1廢水水質(zhì)、水量及排放標(biāo)準(zhǔn)排放 水量CODcrBOD5SS氨氮PH值廢水 （m3/d)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)濃廢7005-5.516000650045060水淡廢7005.5-6.0150065040010水合計(jì) 14008750（均 3750（均 425（均35（均

3、值）值）值）值）標(biāo)準(zhǔn)6-930015020025值22.1 工藝流程由車間排放的濃廢水自流至濃水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié) pH 后由污水泵提升至 UASB反應(yīng)器，出水一部分回流至濃水調(diào)節(jié)池， 它與 UASB反應(yīng)器形成集調(diào)節(jié)、厭氧降解為一體的處理系統(tǒng)； 一部分自流至曝氣調(diào)節(jié)池與淡廢水混合，經(jīng)曝氣后由污水泵提升至沉淀池形成一級好氧系統(tǒng)； 此時(shí)沉淀池出水已近達(dá)標(biāo)， 再自流至接觸氧化池、 氣浮池進(jìn)行好氧生化和物化處理 ( 見圖 1)2.2設(shè)計(jì)參數(shù)的確定工程設(shè)計(jì)中著重強(qiáng)化厭氧處理單元， 同時(shí)好氧工段采用較低的負(fù)荷，以穩(wěn)定剩余污泥，減少污泥排放量，改善污泥脫水性能，具體設(shè)計(jì)參數(shù)見表 23 處理效果和處理成本3.1工程

4、屬省控污染治理項(xiàng)目， 山東省環(huán)保局委托泰安市環(huán)保監(jiān)測站于 1999 年 10 月 8 日 9 日進(jìn)行了為期兩天的現(xiàn)場采樣、監(jiān)測。監(jiān)測項(xiàng)目為 pH、CODCr、BOD5、SS、NH3-N、流量共 6 項(xiàng)，監(jiān)測頻率每天采樣 4 次，均測單樣，監(jiān)測結(jié)果見表3表處理設(shè)施設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)施名稱參數(shù)附屬設(shè)備備注現(xiàn)石灰投濃水調(diào)節(jié)HRT h簡易石灰加量池中和篩200kg/d3UASB反應(yīng) NV=8.0kgCOD/(m.d)N=7.5kw，污水泵一用一備三相分離器q=2.25-0.5m3/(m 2 .h)曝氣調(diào)節(jié)HRT=.5h3池NV=3.2kgCOD/(m.d)豎流式沉HRT=3.5h淀池q=1.0m3/(m 2.

5、h)接觸氧化3HRT=20hNV=1.0kgCOD/(m.d)池器均勻布水器微孔曝氣器污水泵微孔曝氣器組合填料溶氣系統(tǒng)、設(shè)備自制共 300只N=7.5kw,二用一備污泥回流比R=30%-35%共 500只3共 800m氣浮池3加藥系統(tǒng)處理量 Q=60m/h等N=55kw,利機(jī)房2風(fēng)機(jī)用原有建建筑面積 =200m筑物污泥濃縮3污泥濃縮因資金所有效容積 =200m池機(jī)限未上均質(zhì)池3泥漿泵有效容積 =25m污泥干化2池干化面積 =200m表 3 污水處理工程監(jiān)測結(jié)果監(jiān)測指標(biāo)監(jiān)測點(diǎn)位5SS氨氮流量CODcr BODPH3(mg/L) (mg/L)(mg/L) （mg/L) （m/d ）最高5.89 2

6、0400816447269.0890值濃廢最低4.66 11000439539149.2430水入值口平均5.43 16388655542161.0675值最高5.47 638526233926.0871淡廢值水入最低4.34 18266893.9644口值平均5.212750值最高7.54 22020.91040.6971656值最低6.80 12611.2560.3381124總排 值口平均7.12 17015.6770.4651425值標(biāo)準(zhǔn)6-9 30015020025值監(jiān)測結(jié)果表明，治理工程設(shè)計(jì)合理，處理效果明顯，排污口廢水中的污染物達(dá)到國家規(guī)定的相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)

7、。3.2工程總投資 307 萬元，處理成本主要包括動力費(fèi)，人員工資、福利，藥劑費(fèi)，工程折舊和設(shè)施維修費(fèi)等，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表4工程工程規(guī)投資模（萬3（m/d)元）表工程經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)總處理 直接費(fèi)COD削減工程成本用定員電耗占地總量2（元 （元 （人）（kw.h/m3)（m)3）（t/d ）m)m140030732001.200.591910.20.934工程設(shè)計(jì)中結(jié)合水力澄清池和IC 厭氧反應(yīng)器的特點(diǎn)對進(jìn)液布水2系統(tǒng)進(jìn)行了精心的研究， 采用 8 套均勻布水系統(tǒng)（每套服務(wù)面積36m，可獨(dú)立操作運(yùn)行， 通過人工控制可靈活調(diào)節(jié)各布水系統(tǒng)水力負(fù)荷，也可使整個(gè)系統(tǒng)形成脈沖進(jìn)水）；為提高局部進(jìn)水點(diǎn)的流速，

8、增強(qiáng)系統(tǒng)布水均勻性，設(shè)計(jì)采用較小的開孔比（15%）以形成污泥與進(jìn)液間充分的接觸、最大限度地利用反應(yīng)器內(nèi)的污泥和有效容積，防止反應(yīng)器內(nèi)形成溝流和死角；對于三相分離器，設(shè)計(jì)成雙層分離隔板，采用適宜的表面負(fù)荷q=0.25 0.5m3/(m 2·h) 和較低的出水堰負(fù)荷qL=0.08 0.16L/(m ·s) ，使三相分離器能保留盡可能多的污泥和排由于工程在設(shè)計(jì)中較好地解決了均勻布水、三相分離等問題，UASB反應(yīng)器的出水水質(zhì)澄清、 呈青灰色（感官與城市生活污水相似） ，COD去除率高（平均去除率達(dá)94.9%）, 啟動周期短、調(diào)試迅速（三個(gè)月），污泥床內(nèi)形成了顆粒污泥（質(zhì)軟、有韌性，

9、粒徑在 0.5 1.5mm生化處理（厭氧、好氧單元）始終處于較高的處理水平，固液分離效果明顯，總排口CODCr去除率達(dá) 98.5%，BOD5去除率達(dá) 99.6%，SS去除率達(dá) 97.3%，氨氮去除率達(dá)99.0%工程厭氧處理系統(tǒng)對溫度變化適應(yīng)性強(qiáng)。整個(gè)調(diào)試期間水溫在2555 間變化，厭氧處理單元都能達(dá)到滿意的處理效果。由于生產(chǎn)過程中排放的廢水水溫較高（80 ），根據(jù)氣溫變化，可通過調(diào)節(jié)淡廢水水量將厭氧反應(yīng)池內(nèi)的水溫控制在適宜的范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)中不需另考慮工程厭氧處理系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。生產(chǎn)過程中排放的廢水量大、呈周期性變化，濃廢水CODCr濃度從 40000mg/L 到 5000mg/L 不3等，

10、每班（ 8h）為一變化周期，瞬時(shí) COD容積負(fù)荷從 3kgCOD/(m·d)到 35 kgCOD/(m3·d) 變化，但只要日平均容積負(fù)荷約為83·d) ，厭氧出水水質(zhì)就能穩(wěn)定在 1 000 mg/L 左右，因此，kgCOD/(mCr總排口出水水質(zhì)波動不大。接觸氧化池出水中有機(jī)污染物多以溶解狀態(tài)存在，經(jīng)氣浮處理COD去除率不高（ 15%），故企業(yè)實(shí)際運(yùn)行中氣浮設(shè)施基本不開，只有當(dāng)接觸氧化池出水COD200mg/L 時(shí)才啟動氣浮設(shè)施，實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用較表 4由于進(jìn)水 COD以溶解狀態(tài)存在，且絕大多數(shù) COD是通過厭氧反應(yīng)去除的，而好氧工段采用 較低的負(fù)荷，雖然調(diào)節(jié)曝氣池

11、容積負(fù)荷3較高3.2 kgCOD/（m·d）, 但因活性污泥濃度較高 MLSS=6500mg/L），其污泥負(fù)荷并不高 0.49 kgCOD/（kgMLSS·d），故剩余污泥排放3量較低，沉淀池每天排放污泥20m，厭氧剩余污泥自調(diào)試以來( 半年 )3共排放 80m。5 經(jīng)驗(yàn)與總結(jié) 檸檬酸廢水濃度高，厭氧反應(yīng)池處理效果的好壞是整個(gè)工程造價(jià)和運(yùn)行成本高低的關(guān)鍵， 為此本工程采用并強(qiáng)化了運(yùn)行穩(wěn)定、 效果優(yōu)良的 UASB厭氧處理技術(shù)，以最大程度 地提高厭氧處理元的 CODCr以瓜干為原料的發(fā)酵廢水通過生化處理可以達(dá)到較高的 COD 去除率，但廢水中的色度很難解決， 最終出水經(jīng)混凝氣浮

12、也難以達(dá)到滿意的效果，物化工段色度去除率 30%，氯氧化或臭氧氧化因成本過高未采用，因此工程最終出水澄清但呈黃色，與淡茶水相似。檸檬酸廢水 pH較低、呈酸性，在進(jìn)入 UASB前（特別是調(diào)試初期）應(yīng)對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，使廢水呈中性。原設(shè)計(jì)采用變速中和濾塔調(diào)節(jié)來水 pH，由于企業(yè)資金緊張，故嘗試在濃水調(diào)節(jié)池上改用簡易石灰篩網(wǎng)。實(shí)踐表明，該設(shè)施運(yùn)行簡單、 效果穩(wěn)定、成本較低，宜于在中、小型廢水治理工程中使用。厭氧好氧交替工藝生物除磷及活性污泥特殊染色近年來，水體磷污染狀況日益嚴(yán)重，由此導(dǎo)致了水體富營養(yǎng)化。除磷是水污染治理的重要課題， 是克服富營養(yǎng)化的關(guān)鍵。 生物除磷比化學(xué)除磷運(yùn)行費(fèi)用低，不造成二次污染，除

13、磷效率高。本文以 SBR藝為手段研究了周期循環(huán)變化的厭氧好氧交替工藝（AlternationofAerobic/Anaerobic Process，簡稱 AAA工藝）的生物除磷技術(shù)，使其在低能耗、低成本的條件下， 既能穩(wěn)定高效除磷， 又能去除有機(jī)物。對采用活性污泥直接染色， 通過顯微鏡鏡檢活性污泥細(xì)胞內(nèi)PHB、Polyp 的狀況，來監(jiān)測生物除磷效果的方法進(jìn)行了研究。1 厭氧好氣交替工藝生物除磷試驗(yàn)1.1 實(shí)驗(yàn)裝置（見圖 1）1.2實(shí)驗(yàn)方法AAA法的運(yùn)行可分為進(jìn)水、厭氧攪拌、好氧曝氣、沉淀、排水和閑置六個(gè)階段，通過控制反應(yīng)時(shí)間等條件來強(qiáng)化聚磷菌過量攝取過程的完成。1.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本組實(shí)驗(yàn)?zāi)M AA

14、A工藝生物除磷技術(shù)， 采用葡萄糖基質(zhì)作為唯一碳源，在不同碳磷比下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，見表1。表 1 不同碳磷比生物除磷數(shù)據(jù) mg·L-1好好序厭氧 厭氧 厭氧 厭氧 好氧 好氧氧氧出指標(biāo)配水0.0h0.5h1.0h1.5h1.0h2.0h3.04.0號水hhCOD256.225.216.152.140.55.747.443.39.37.5103704813-12.914.019.523.314.26.85.76.4PO4P9.12776099.78118COD506.450.432.343.297.153.95.666.61.60.08571757523-14.515.215.218.020

15、.811.04.92.42.2PO4P2176548.36458COD560.444.151.56.754.351.147.645.46.46.80060033-12.512.919.423.824.317.110.34.31.81.6PO4P80670061554 COD392.319.242.232.70.360.543.437.33.33.75428303-10.213.414.316.53.31.31.0PO -41.008.046.23P1323260取表 1 中第 1、3 組數(shù)據(jù)的厭氧段作圖為圖2。試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過1.5h 厭氧后，磷的釋放基本達(dá)到最大，此時(shí) COD降解也基本完成

16、。好氧階段在 34h 內(nèi)就可以達(dá)到最大的磷吸收量，以后再增加好氧時(shí)間，出水磷濃度不再降低，這說明此時(shí)無論是污泥的內(nèi)源基質(zhì)還是外源基質(zhì)均已消耗殆盡。 由此綜合考慮除磷效果和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，本實(shí)驗(yàn)確定厭氧時(shí)間為 1.5h ，好氧時(shí)間為 4h。2 活性污泥直接特殊染色監(jiān)測研究在活性污泥法中， 聚磷菌是生物除磷的主要完成者，許多研究者都發(fā)現(xiàn)聚磷菌體內(nèi)能聚集聚磷（Poly phosphate ）即 Poly p 和聚羥基丁酸（ poly hydroxybutyrate）即 PHB（細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)儲存能量的脂質(zhì)內(nèi)含物）。通常，在厭氧條件下，污泥菌膠團(tuán)的聚磷逐漸消失， PHB逐漸增多。在好氧條件下，PHB迅速減少，聚

17、磷迅速增加。厭氧條件下合成的PHB越多，則好氧條件下聚磷合成量越大，除磷效果越佳 1 。在厭氧條件下， 活性污泥聚磷菌細(xì)胞體內(nèi)有大量PHB迅速合成。進(jìn)入好氧區(qū)內(nèi)， 聚磷菌消耗大量內(nèi)含物 PHB顆粒和外源機(jī)質(zhì)，產(chǎn)生細(xì)菌質(zhì)子移動力，簡稱 pmf。pmf 在釋磷和吸磷時(shí)，即磷在細(xì)胞內(nèi)外的轉(zhuǎn)移過程中起決定性作用。 為了維持 pmf 的恒定，聚磷菌通過消耗 pmf 把胞外的磷以中性或電陽性的形式主動運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)合成三磷酸腺甙（ ATP），合成聚磷酸鹽。在好氧狀態(tài)下，細(xì)胞儲存的 PHB降解代謝，為生物合成提供碳， 并通過 TCA循環(huán)（三羧酸循環(huán)）產(chǎn)生 ATP，為合成細(xì)胞物質(zhì)及細(xì)胞活動和聚磷酸鹽的大量合成提

18、供能量。因而在好氧條件下，活性污泥聚磷菌細(xì)胞吸收磷，使廢水中磷高效去除?；钚晕勰嗑哿拙?xì)胞中的 PHB和 Poly p 顆粒在生物除磷中發(fā)揮了重要的作用，在生物除磷工藝中， 對活性污泥樣品中的 PHB和 Poly y 顆粒進(jìn)行染色，發(fā)現(xiàn)在厭氧區(qū)（氧化還原電位在 -140mV以下）污泥細(xì)胞內(nèi) PHB顆粒迅速、大量增加，聚磷酸鹽顆粒迅速減少；在好氧區(qū)（氧化還原電位在 100mV以上）污泥細(xì)胞內(nèi) PHB顆粒迅速減少，聚磷酸鹽顆粒迅速增加。 因此可以通過對活性污泥直接染色， 觀測活性污泥細(xì)胞的 PHB和聚磷顆粒的變化，從而判斷生物除磷效果。細(xì)胞是無色、透明的，在光學(xué)顯微鏡下，不易看清細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，

19、故通常要對活性污泥進(jìn)行分高純化，然后用染料染色，以增強(qiáng)菌體與背景的反差，便于在光學(xué)顯微鏡下觀察，步驟繁瑣，時(shí)間長且成本高。PHB和聚磷作為細(xì)菌細(xì)胞的內(nèi)含物在光學(xué)顯微鏡下無法觀察，但由于其在生物除磷系統(tǒng)中的重要作用， 本實(shí)驗(yàn)采用了一種特殊的染色方法，可將活性污泥直接染色， 在光學(xué)顯微鏡下清楚地觀測到活性污泥細(xì)胞內(nèi)的 PHB及聚磷顆粒。2.1 PHB 染色取活性污泥于載玻片上制成膜，用0.3 的乙烯乙二醇蘇丹黑溶液染色 515min；沖洗并風(fēng)干；在二甲苯溶液中浸沾數(shù)次，提出并風(fēng)干；用 0.5 的堿性藏紅染料溶液反染色510s；沖洗、風(fēng)干，顯微鏡觀察。PHB染色結(jié)果為顯示蘭黑色顆粒，其細(xì)胞質(zhì)部分顯粉紅色，鏡檢照片見圖 3。2.2 Polyp 染色取活性污泥于載玻片上制成膜，用甲基藍(lán)溶液染色1030s；自來水沖洗，風(fēng)干，顯微鏡觀察。Poly p 染色結(jié)果為顯示深藍(lán)色顆粒，其細(xì)胞質(zhì)部分顯示為淺藍(lán)色，鏡檢照片見圖4。2.3活性污泥直接染色結(jié)果對活性污泥直接染色的研究結(jié)果表明，在好氧厭氧交替生物除磷中，污泥吸收和釋放磷的基本情況與污水中的溶解氧及氧化還原電位有著一定的關(guān)系。在厭氧過程中，當(dāng)氧化還原電位低于-140mV此時(shí)污水中溶解氧含量很低，對污水中活性污泥進(jìn)行染色能發(fā)現(xiàn)大量的PHB存在，