某味精廠生產(chǎn)味精15000t/a，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水具有SO42-高、COD高、氨氮高和pH值低等特點。如采用厭氧+好氧工藝(如UASB+SBR等)處理，因廢水中SO42-的大量存在，工藝將變得相當復雜，一次性投資很大。為此，作者采用好氧生物處理新工藝進行了處理味精廢水的試驗研究。
1 試驗方法及基本條件
1.1 工藝選擇
為避免原水中SO42-的影響采用好氧生物處理工藝，并以德國Claushtal工科大學物相傳遞研究所研制開發(fā)的HCR(High Performance Compact Reactor)為核心工藝，其流程如圖1所示。
中和絮凝沉淀池、HCR、脫氣池、二沉池、接觸氧化池的有效容積分別為50、15、5、40、50L，HCR、接觸氧化池的水力停留時間分別為(3～5)、(12～16)h，污泥停留時間為6～8h。
HCR反應器為兩端封閉的圓柱形容器，頂部安裝射流器并開有一排氣孔。反應器的部分出水、絮凝沉淀池出水及回流污泥通過循環(huán)泵加壓經(jīng)管道混合后進入HCR頂部的射流器，形成高速射流，同時由于負壓作用而吸入大量空氣。射流器的兩相噴頭將吸入的空氣切割成微小氣泡，從而在其下方形成高速泵流剪切區(qū)。富含溶解氧的污水經(jīng)導流桶流到反應器底部后又沿外桶壁向上反流，從而形成環(huán)流。在此過程中微氣泡和活性污泥充分接觸，獲得了很好的傳 質(zhì)效果(氧傳輸利用率高達50%)。
首先用石灰乳將廢水pH值中和至6.5～8，然后加入PAFC(聚合氯化鋁鐵)，絮凝沉淀0.5h(COD去除率為20%～30%)后上清液進入HCR。HCR出水經(jīng)脫氣池(主要脫去附著在活性污泥表面的CO2、空氣等)脫氣后進入沉淀池進行泥水分離，HCR可去除70%～80%的COD。沉淀池出水經(jīng)接觸氧化池處理后出水達到進入城市管網(wǎng)的排放要求。
1.2 操作條件
1.2.1 分析項目及方法
分析項目及方法如表1所示。
表1 分析項目及方法
|
項 目 |
分析方法 |
項 目 |
分析方法 |
|
COD |
重鉻酸鉀快速測定法 |
BOD5 |
標準稀釋倍數(shù)法 |
|
DO和水溫 |
便攜式溶氧儀測定 |
生物相 |
顯微鏡觀察 |
|
NH3-N |
滴定法 |
MLSS |
重量法 |
|
SO42- |
重量法 |
pH |
pH試紙 |
1.2.2 試驗用水
試驗用水為南寧味精廠的生產(chǎn)廢水，先用該廠離交工段中產(chǎn)生的高濃度有機廢水進行試驗，后再直接用各工段實際排放水量按比例配水進行試驗。其中，高濃度廢水的水質(zhì)如下：COD為25000mg/L，NH3-N為10000mg/L，BOD5為13000mg/L，SO42-為45000mg/L，pH=1.5～3。
2 結果及討論
以桂林市第四污水廠的活性污泥作為種泥，經(jīng)過培養(yǎng)馴化后投入HCR并啟動處理系統(tǒng)。僅7dHCR系統(tǒng)的容積負荷就從4 kgCOD/(m3·d)升至15kgCOD(m3·d)；18d以后容積負荷達到28.74kgCOD/(m3·d)，且系統(tǒng)運行穩(wěn)定。
2.1 絮凝去除效果
試驗把PAFC作為絮凝劑，進水COD濃度對其去除率的影響及絮凝前后COD的變化分別 見圖2、3。由圖2知，絮凝對COD的去除率相對穩(wěn)定，其值穩(wěn)定在25%～35%。絮凝前后的COD濃度相關直線斜率為0.6，相關系數(shù)＞0.9(圖3)。
2.2 HCR對COD的去除
2.2.1 容積負荷與去除率
試驗表明，當容積負荷為 9.7～72.4kgCOD/(m3·d)時HCR出水并沒有隨進水COD值的升高而上升，其對COD的去除率一直為75%～80%。這說明HCR去除COD的性能很穩(wěn)定、耐沖擊負荷能力強、COD負荷率高(比較后階段高達72.4kgCOD/(m3·d)且運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)有保證。
2.2.2? SO42-對COD去除率的影響
當進水COD維持在8000～10000mg/L、SO42-為16000～26118mg/L時，HCR對COD去除率始終為76.98%～82.34%，說明 SO42-的存在并不影響系統(tǒng)對COD的去除。
2.3 其他因素影響分析
2.3.1 溶解氧
當HCR中溶解氧濃度為2～3.3mg/L時，COD去除率較低(60%)，隨著溶解氧(DO)濃度的上升，COD去除率也上升，當溶解氧濃度＞6mg/L時，COD去除率可達到85%。由試驗也知，當溶解氧濃度＞4mg/L后，COD去除率的增長趨勢不十分明顯。因此，HCR中溶解氧濃度維持在3.3～4.5mg/L即可，進水COD濃度高，溶解氧濃度可適當高一點。
2.3.2 污泥濃度
污泥濃度與COD去除率關系見表2。
由表2可知，當HCR進水COD在5710～13800mg/L、活性污泥濃度在13～20g/L時，污泥濃度與容積負荷呈一定的正相關關系。此時微生物降解COD速度較快，對COD去除率較高。當污泥濃度＜13g/L時，如果進水COD濃度高，由于微生物量太少，水中的COD不能被有效降解，使HCR去除COD的能力降低；而當污泥濃度＞20g/L時，由于微生物量多，消耗氧氣量大，此時要防止溶氧量不足而導致好氧生物死亡。因此，反應器內(nèi)活性污泥濃度保持在13～20g/L為宜。
表2 污泥濃度與?COD?去除率的關系
|
樣 號 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
HCR進水COD濃度(mg/L) |
2800 |
4800 |
5710 |
6384 |
6793 |
7517 |
8387 |
9357 |
8452 |
|
污泥濃度(g/L) |
10.23 |
4800 |
12.12 |
14.65 |
15.47 |
16.63 |
16.94 |
17.01 |
17.22 |
|
COD去除率(%) |
85.26 |
81.66 |
83.68 |
81.39 |
79.39 |
77.48 |
75.37 |
73.13 |
76.17 |
|
樣號 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|
HCR進水COD濃度(mg/L) |
99.80 |
99.59 |
10244 |
8374 |
11054 |
13054 |
11624 |
12000 |
13800 |
|
污泥濃度(g/L) |
17.45 |
17.84 |
18.1 |
18.71 |
20.1 |
21.01 |
21.5 |
23.83 |
24.3 |
|
COD去除率(%) |
79.23 |
78.13 |
76.98 |
70.77 |
73.38 |
73.24 |
70.37 |
67.39 |
66.2 |
2.4 接觸氧化【生活污水處理設備】池處理效果
試驗結果表明，經(jīng)HCR處理后的廢水可生化性仍較好，接觸氧化池對COD的去除率達65%～80%，平均為71.46%。一般出水?COD＜450mg/L能滿足進入城市管網(wǎng)的排放要求。
2.5 整個系統(tǒng)對COD的去除
經(jīng)整個工藝處理后味精廢水中的COD可降至400mg/L左右，總去除率為93%～98%(平均為95%以上)，具有良好的去除效果。對于中濃度的味精廢水可以直接處理達標排放，對10000mg/L以上的高濃度味精廢水經(jīng)處理后也可達到進入南寧城市管網(wǎng)的排放要求。
3 結論
�、� 味精廠廢水可采用以HCR為核心的好氧生物方法進行處理。該工藝不需對其中的SO42-進行預處理，且容積負荷和污泥負荷都很高，COD去除率達93%以上，出水能達到進入城市管網(wǎng)的排放要求。
�、� HCR處理南寧味精廠廢水所產(chǎn)生的剩余污泥中蛋白質(zhì)含量較高，可回收作飼料蛋白，在治理污染的同時獲得了顯著的經(jīng)濟效益。
�、� 該工藝技術上可行、設計緊湊、結構合理、占地面積少、水力停留時間較短。
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