磁混凝— SBR 工藝在食品加工廢水處理中的應(yīng)用

陳 鴦

(閩西職業(yè)技術(shù)學院 實訓(xùn)實驗管理中心，福建 龍巖 364021)

食品加工的廢水中含有大量的油脂、懸浮物、重金屬離子、氮、磷化合物。［1］如果未經(jīng)處理直接排放，會造成水體的富營養(yǎng)化，大量消耗水中的溶解氧，使水中的生物缺氧死亡，且廢水中包含許多致病微生物，易使水體腐敗變臭，這些污染物若不進行適當?shù)奶幚恚我馀欧?，會對土壤和水環(huán)境造成很大的危害。

經(jīng)過傳統(tǒng)的污水處理工藝處理后，水中的COD、BOD 還是偏高，且對氨氮的去除效果不佳，已無法滿足新的排放標準。［2］SBR 工藝對氨氮和COD 的去除率高并且穩(wěn)定，再加上食品加工的廢水中有機物含量高，可生化性能好。［3］故考慮以SBR 工藝為主要的處理技術(shù)，實現(xiàn)廢水回用。根據(jù)食品加工廢水的特點，以福建某食品加工廠廢水為例，采用“磁混凝+SBR 工藝”為主線的工藝流程，對該食品加工廠的工業(yè)廢水和生活污水進行廢水的深度處理，以達到廢水回收利用的目的。

1 設(shè)計水量及水質(zhì)

該食品加工廠要求處理的食品加工廢水量為1200m3/d，水源來自該食品加工廢水和工廠生活污水，深度處理后的水質(zhì)應(yīng)達到《肉類加工工業(yè)水污染物排放標準(GB13457－92)》的一級排放標準。［4］進水水質(zhì)和排放標準見表1。

表1 進水水質(zhì)和排放標準Table.1 Inflow water quality and discharge standard

2 廢水處理工藝

2.1 工藝原理

磁分離技術(shù)是將磁性不同的物質(zhì)借助磁場力的作用進行分離。［5］食品加工廠廢水中具有順磁性(如鉑、鋁、氧等)或鐵磁性(如鐵、鈷、鎳)的污染物，在磁場力的作用下凝聚為大的顆粒后除去，而自身不具有磁性或弱順磁性的污染物，往廢水中投加磁種，利用絮凝技術(shù)將非磁性的污染物與磁種結(jié)合在一起，通過磁場吸附作用使污染物脫除。食品加工廠廢水中的成分絕大部分是非磁性的，經(jīng)過多次反復(fù)試驗得出，采用磁粉Fe3O4作為磁種，F(xiàn)eSO4作為絮凝劑效果好。廢水處理時加入絮凝劑FeSO4，使污染物粒子與水分離形成絮狀物，磁粉Fe3O4通過電子作用力和范德華力等結(jié)合在污染物的絮體內(nèi)，再利用PAM 的架橋作用，增大其尺寸和強化絮狀物的牢固程度，從而在磁場作用下，使絮凝體快速與水分離。通過磁混凝技術(shù)能很好地除去廢水中的動植物油、懸浮物，色度，磷酸鹽，細菌等，但對氨氮的去除率低，為了更好地處理食品加工廢水中的氨氮等污染物，采用混凝磁分離與SBR 工藝相結(jié)合。

SBR 工藝是一種間歇運行的活性污泥廢水處理工藝，其技術(shù)核心是SBR 反應(yīng)池。［6］SBR 反應(yīng)池按間歇曝氣方式進行，在好氧段經(jīng)硝化細菌，亞硝化細菌的協(xié)同作用，將氨氮通過硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮;有機物被氧化成二氧化碳和水;同時微生物能通過同化作用將硝酸鹽還原為氨氮轉(zhuǎn)化為細胞原生質(zhì)成分。在缺氧條件下，通過反硝化作用液態(tài)氮被轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮。經(jīng)過好氧、缺氧、厭氧3 個階段的合理配制，交替運行，實現(xiàn)了生物的去碳，脫磷除氮。

2.2 工藝流程

圖1 廢水處理流程圖Figure.1 Process flow diagram for wastewater treatment

廢水先經(jīng)過磁混凝處理，去除多數(shù)的油脂、懸浮物等有機負荷以后，再通過SBR 反應(yīng)池里的活性污泥進行生物處理，使出水達到排放標準。廢水處理流程如圖1。

食品加工廢水和工廠生活污水，經(jīng)過格柵過濾后，進入沉砂池，進行砂水分離。污水用排污泵提升至混合罐，利用浮球液體計控制泵的啟停，利用閥門和電磁流量計控制進水量，在混合罐內(nèi)，利用自動加藥器投入絮凝劑、助凝劑和納米級磁粉。磁粉在攪拌機的作用下增加了膠體顆粒間的碰撞，磁粉因吸附在絮體內(nèi)，形成微磁絮團，經(jīng)過混凝反應(yīng)后出水流入超磁分離設(shè)備，在高能磁場作用下，磁性絮團由磁盤打撈出水，使微磁絮團與水體分離，微磁絮團經(jīng)過永久磁場的磁回收器進行處理，磁種被回收循環(huán)使用，污泥進入污泥池，經(jīng)磁分離后的原水流入調(diào)節(jié)池，待提升泵將水送入SBR 反應(yīng)器，完成有機物的去除，生物脫磷除氮，污泥進入污泥池，最后的終端產(chǎn)水經(jīng)過消毒后可以直接排放或回用于食品加工生產(chǎn)用水。

3 主要工藝設(shè)計參數(shù)

格柵:柵條間距:15mm，柵條截面:80mm ×10mm，格柵有效高度:3m，設(shè)備寬度:1.6m。有效去除廢水的肉、羽、鱗等大量懸浮物。

沉砂池:有效容積1000m3，占地15m×15m×5.5m。撇除池上的漂浮狀油脂，有效防止油脂凝結(jié)時堵塞管道，砂石沉淀流入泥水池。

超磁分離器:單臺設(shè)備可實現(xiàn)處理量1000m3/h，占地9m×12m，磁盤為重力的640 倍，從微磁絮凝到泥水分離僅需3 分鐘。

調(diào)節(jié)池:有效容積1000m3，占地15m×15m×5.5m 廢水排放水量水質(zhì)波動大，設(shè)立調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量水質(zhì)，調(diào)節(jié)水溫，酸堿中和。

SBR 反應(yīng)池:分為兩組，每組SBR 處理水量為600m3/d，單池占地13m ×13m ×5.5m，有效水深5m，排水深2m，污泥負荷0.09－0.12kgBOD/(kgMLSS. d)，混合污泥濃度MLSS 2.8g/L，泥齡25－30d，單池運行周期為15h，進水期2h，反應(yīng)期9.5h，沉淀期1.5h，排水期2h。

消毒系統(tǒng):消毒藥劑為漂白精(2－4%溶液)，占地7m×7m×3m。

4 運行效果

該食品加工廢水處理工程經(jīng)過3 個月的調(diào)試系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，各項出水水質(zhì)都達到排放標準，廢水監(jiān)測結(jié)果見表2。

表2 廢水處理效果Table.2 The effect of wastewater treatment ρ/ (mg/L)

從這三個月的監(jiān)測結(jié)果可知，采用“磁混凝+SBR”工藝在食品加工廢水的處理上是可行的且實際運用效果很好。從表中可知，6 月份污染物質(zhì)進水濃度高，出水水質(zhì)反而好，有可能是因為6 月份的BOD/COD=0.5 高出7 月份(0.47)、8 月份(0.44)，可生化性更好，且微生物對有機物的降解與溫度有關(guān)，一般最適宜的溫度是15 ～30℃，7、8 月份的溫度較高，對生物降解有一定的影響。經(jīng)過SBR 反應(yīng)后的出水中PH:7－8，SS≤25mg/L，CODcr≤52.5mg/L，BOD ≤15.6mg/L，ρ (動植物油)≤16.1mg/L，ρ (NH3－N)≤10.6mg/L，水質(zhì)穩(wěn)定，達到企業(yè)的污水排放標準。

5 系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的問題

(1)曝氣時間控制不當，影響SBR 出水效果

系統(tǒng)剛運行時，曝氣時間太短，使SBR 中的溶解氧濃度偏低，微生物不能進行正常的新陳代謝，甚至死亡，出水水質(zhì)差。通過調(diào)整，當曝氣充氧到溶解氧濃度為2mg/L 時，出水效果好。

(2)PH 控制不佳，影響硝化反應(yīng)

硝化菌對pH 變化十分敏感，亞硝酸菌在pH 7.0－8.0 時活性最好，硝酸菌在pH 值為7.7－8.1 時活性最好。在硝化反應(yīng)中，由于氨氮被氧化成硝氮的過程中產(chǎn)生了H+，與水中的碳酸鹽、OH－等帶堿性的物質(zhì)發(fā)生作用，從而使反應(yīng)器中的PH 值下降，當pH 降到5.5 以下時，硝化反應(yīng)幾乎停止。所以要隨時監(jiān)控反應(yīng)器中的PH 值，且對進入SBR 反應(yīng)池的堿計量泵閥門保持小量開度，不能一味通過酸堿分析儀調(diào)整，這是由于反應(yīng)池中酸堿度分布不均，如果閥門開度過大，會造成局部堿度過高，影響硝化菌的活性。

6 結(jié)論

(1)采用“磁混凝+SBR 工藝”為主的工藝路線，對食品加工廢水的處理是可行的，將廢水進行深度處理后PH:7－8，SS≤25mg/L，CODcr≤52.5mg/L，BOD ≤15.6mg/L，ρ (動植物油)≤16.1mg/L，ρ (NH3－N)≤10.6mg/L，出水水質(zhì)穩(wěn)定，達到國家安全排放標準。

(2)采用磁混凝技術(shù)能使食品加工廢水的泥水快速分離，但對氨氮的去除率低，SBR 反應(yīng)器作為廢水處理的核心脫磷除氮工藝，對懸浮物、CODcr、BOD 及氨氮均有很好的處理效果，氨氮的去除率達到83%以上

(3)科學合理的預(yù)處理是保證SBR 工藝正常運行的必要條件，廢水經(jīng)過磁混凝分離，去除了食品加工廢水中的大量油脂，懸浮物和有機物，使CODcr≤500mg/L，BOD≤350mg/L，生物可生化性高，從而保證SBR 反應(yīng)器正常穩(wěn)定運行。采用磁混凝分離與SBR 工藝相結(jié)合，經(jīng)磁混凝分離后的出水完全能夠滿足SBR 工藝進水的水質(zhì)要求，再進行SBR 工藝深度處理廢水，具有更好的抗污性和穩(wěn)定性，實現(xiàn)廢水回用目的。

(4)“磁混凝分離+SBR 工藝”對食品加工廢水的處理，占地面積少，操作簡單，出水穩(wěn)定，SBR 本身適合于組合構(gòu)造，利于廢水處理廠的擴建和改造，具有普遍推廣意義。

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