CAF-EGSB-SBR組合工藝應(yīng)用于植物油脂廢水處理

喬大磊，黃玉兵

（1.安徽省紡織工業(yè)設(shè)計(jì)院，合肥 230001；2.合肥藍(lán)翔環(huán)?？萍加邢薰荆戏?230002）

CAF-EGSB-SBR組合工藝應(yīng)用于植物油脂廢水處理

喬大磊1，黃玉兵2

（1.安徽省紡織工業(yè)設(shè)計(jì)院，合肥 230001；2.合肥藍(lán)翔環(huán)保科技有限公司，合肥 230002）

針對(duì)植物油脂廢水有機(jī)物、懸浮物以及植物油濃度高，水質(zhì)波動(dòng)大，水力沖擊負(fù)荷強(qiáng)等特點(diǎn)，采用CAF－EGSB－SBR組合工藝處理。分析了該工藝的系統(tǒng)協(xié)調(diào)性和調(diào)試運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題并提出了解決方法。工程實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝對(duì)CODCr、BOD5和SS去除率分別可達(dá)95.0%、95.3%、88.9%，出水水質(zhì)可滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

植物油脂廢水；CAF；EGSB；SBR

1 工程概況

某植物油生產(chǎn)企業(yè)主要產(chǎn)品有國(guó)標(biāo)一級(jí)和二級(jí)菜油、精煉棉油、高級(jí)烹飪調(diào)和油、色拉油等。廢水主要來自油脂生產(chǎn)車間的浸出、物理和化學(xué)精煉過程中的連續(xù)堿煉、水化、酸化、中和、脫膠、脫臭、脫色、水洗、過濾等工序，以及生活污水與地表沖洗廢水。植物油脂廢水具有有機(jī)物、懸浮物以及植物油濃度高，水質(zhì)波動(dòng)大，水力沖擊負(fù)荷強(qiáng)等特點(diǎn)。據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，企業(yè)排出水須達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。采用渦凹?xì)飧。–AF）－厭氧膨脹顆粒污泥床（EGSB）－序批式活性污泥法（SBR）組合工藝處理該植物油生產(chǎn)企業(yè)廢水，出水水質(zhì)滿足GB 8978—1996三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后，排入市政污水管網(wǎng)。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)、水量

該企業(yè)生產(chǎn)廢水排放水量平均為50 m3／d。廢水中除含有高濃度油脂外，還含有磷脂、皂角等有機(jī)物以及酸、堿、鹽和固體懸浮物，CODCr和BOD5的質(zhì)量濃度非常高，峰值達(dá)到10 000 mg／L和5 500 mg／L，屬高濃度有機(jī)廢水。廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2.2 工藝選擇

油脂廢水處理技術(shù)目前較為成熟，工藝主體路線一般為隔油、氣浮、生物處理［1］，但油脂廢水由于生產(chǎn)工藝不同，其水質(zhì)特征差異很大，必須考慮工藝組合的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，工藝選擇的合理性決定了處理效果的穩(wěn)定性和工程經(jīng)濟(jì)性。工藝中的隔油池油泥、氣浮浮渣及生物處理系統(tǒng)的剩余活性污泥處理費(fèi)用占整個(gè)工藝費(fèi)用的比例較大，減少此部分處理費(fèi)用，將是提高廢水處理工程經(jīng)濟(jì)性的重要措施。解決這個(gè)問題需從兩方面著手，一是前處理選取產(chǎn)泥量少的物理化學(xué)工藝，如氣浮替代混凝沉淀；二是生物處理方面選用產(chǎn)泥量少的生物膜法或SBR法，并前置厭氧工藝，加強(qiáng)污泥自身的氧化。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Design influent water quality and revelant discharge standand

針對(duì)該廢水特點(diǎn)，本工程確定采用CAF－EGSBSBR組合處理工藝，其主體工藝仍為厭氧與好氧相結(jié)合的處理方式，工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程Fig.1 Process flow of wastewater treatment

生產(chǎn)廢水經(jīng)收集后自流進(jìn)入格柵井，通過格柵分離出較大的漂浮物和雜質(zhì)后進(jìn)入隔油池，隔除部分浮油后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，池中設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)，實(shí)現(xiàn)均質(zhì)均量的同時(shí)，防止雜質(zhì)沉降，均質(zhì)廢水由提升泵經(jīng)由管式混合器送入CAF裝置，氣浮裝置中設(shè)有在線pH計(jì)自動(dòng)控制酸堿的投加，在管式混合器中加入適量NaOH／HCl、PAC、PAM，經(jīng)充分反應(yīng)后進(jìn)一步分離廢水中不易沉淀的懸浮物和油脂，氣浮出水自流進(jìn)入預(yù)酸化池中，廢水在該池中進(jìn)行預(yù)酸化，預(yù)酸化池中設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)攪拌均化水質(zhì)，同時(shí)投加NaHCO3保持一定的堿度（pH＝7.5～8.5）和通過蒸汽加熱系統(tǒng)維持最適溫度（30～39℃）。經(jīng)預(yù)處理后的廢水由配水泵送入EGSB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧消化，在反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)三相分離器實(shí)現(xiàn)固－液－氣三相分離，厭氧消化出水經(jīng)回流水罐自流至SBR池進(jìn)行好氧生化處理，部分出水由泵回流至EGSB配水口，以降低進(jìn)水負(fù)荷對(duì)厭氧的沖擊，同時(shí)增加堿度及水溫。SBR池設(shè)有在線DO監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)控曝氣池溶解氧含量，廢水經(jīng)好氧生化處理后上清液通過潷水器達(dá)標(biāo)排放。隔油池浮油清撈拌煤焚燒，氣浮浮渣、沉淀物排入污泥濃縮池中，EGSB及SBR池中剩余活性污泥排入污泥池中充分混合，混合均勻后由污泥泵送入箱式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，脫水后污泥外運(yùn)處置。污泥濃縮池上清液回流至調(diào)節(jié)池。

2.3 主要處理構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

（1）格柵井。尺寸為1 000 mm×500 mm×1 500 mm，地下鋼砼結(jié)構(gòu)，設(shè)置人工格柵1臺(tái)，柵距20 mm。

（2）隔油池。尺寸為2500mm×1000mm×3500 mm，地下鋼砼結(jié)構(gòu)，HRT為3.6h，設(shè)置污泥泵1臺(tái)。

（3）調(diào)節(jié)池。尺寸為3000mm×3000mm×3500 mm，地下鋼砼結(jié)構(gòu)，HRT為13.0 h，內(nèi)置潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái)，提升泵2臺(tái)，浮球液位計(jì)2套。

（4）事故池。尺寸為3000mm×3000mm×3500 mm，地下鋼砼結(jié)構(gòu)，設(shè)置提升泵1臺(tái)，浮球液位計(jì)2套。

（5）CAF裝置。尺寸為2 500 mm×1 200 mm× 1 500 mm，內(nèi)置在線pH計(jì)、曝氣機(jī)、刮沫機(jī)、螺旋輸送器、控制柜等，前端設(shè)置DN 50 mm管式混合器。

（6）預(yù)酸化池。尺寸為4 000 mm×2 000 mm× 3 500 mm，地下鋼砼結(jié)構(gòu)，HRT為11.5 h，設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為15.0 kg［CODCr］／（m3·d）。內(nèi)置潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái)，提升泵2臺(tái)，浮球液位計(jì)2套，在線pH 計(jì)1臺(tái)，蒸汽加熱系統(tǒng)1套。

（7）EGSB反應(yīng)器。尺寸為Ф2000mm×10000 mm，地上鋼制結(jié)構(gòu)，HRT為15.0 h，設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為8.0 kg［CODCr］／（m3·d）。內(nèi)置布水系統(tǒng)1套；三相分離器1套；集水系統(tǒng)1套；排泥、排渣系統(tǒng)1套；取樣系統(tǒng)，1套；進(jìn)水電磁流量計(jì)1套。

（8）SBR生化池。2座切換運(yùn)行，運(yùn)行周期為12.0 h，其中進(jìn)水2.0 h，曝氣8.0 h，沉淀1.0 h，潷水1.0 h，尺寸為5 000 mm×4 000 mm×4 500 mm，半地上鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)置鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，曝氣裝置1套，潷水器1套，污泥泵1臺(tái)。

3 工藝調(diào)試運(yùn)行

整個(gè)工程調(diào)試的關(guān)鍵在于EGSB和SBR池的啟動(dòng)運(yùn)行效果。

3.1 EGSB調(diào)試啟動(dòng)

EGSB調(diào)試啟動(dòng)可分為接種馴化、提高負(fù)荷和連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行3個(gè)階段［2］。接種污泥取自附近污水處理廠剩余污泥。接種馴化階段先進(jìn)水至反應(yīng)器體積的1／3，然后投加污泥，靜置2 d，使污泥適應(yīng)后開始間隔進(jìn)水，且間隔時(shí)間由小變大，水量控制在0.5～1.0 m3／h，pH值控制在6.5～8.0，反應(yīng)器內(nèi)溫度波動(dòng)不大于3℃，此時(shí)反應(yīng)池負(fù)荷為0.5～1.0 kg［CODCr］／（m3·d）。當(dāng)反應(yīng)器負(fù)荷上升到2.0～4.0 kg［CODCr］／（m3·d）時(shí)，洗出污泥量增大，顆粒污泥開始形成。從接種馴化到此階段一般需要20～40 d時(shí)間，此時(shí)容積負(fù)荷大約為設(shè)計(jì)負(fù)荷的50%。從50%提高到全負(fù)荷運(yùn)行，采用逐步增加進(jìn)料數(shù)量和縮短進(jìn)料間隔時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，主要依靠測(cè)定揮發(fā)性脂肪酸（VFA），并控制其質(zhì)量濃度不大于500 mg／L。當(dāng)VFA的質(zhì)量濃度超過500～1 000 mg／L時(shí)，厭氧反應(yīng)器呈現(xiàn)酸化狀態(tài)，超過1 000 mg／L表明已經(jīng)酸化，需立即停止進(jìn)料，進(jìn)行菌種馴化。這個(gè)階段需要20～40 d時(shí)間來完成。

3.2 SBR調(diào)試啟動(dòng)

活性污泥培養(yǎng)馴化的方法一般分為間歇投水培養(yǎng)、階段培養(yǎng)、滿載培養(yǎng)與接種培養(yǎng)。對(duì)于普通活性污泥法可以采用任一種方法均可達(dá)到活性污泥培養(yǎng)成熟的目的。但對(duì)于SBR，由于其運(yùn)行程序化，自動(dòng)化程度高，手動(dòng)操作困難等原因［3］，該工藝不宜采用間歇投水培養(yǎng)法和階段培養(yǎng)法。從而選用滿載（連續(xù)操作式全流量）培養(yǎng)方法，即按照實(shí)際全流量進(jìn)水培養(yǎng)。同時(shí)采用增加BOD5濃度（投加糞便污水使活性污泥盡快增殖），控制曝氣量和曝氣時(shí)間，既不同的進(jìn)展階段隨著活性污泥的量和污泥活性的增強(qiáng)，調(diào)整曝氣強(qiáng)度，在防止供氧不足的同時(shí)，更要注意污泥過氧化。

3.3 調(diào)試期間遇到的問題

調(diào)試期間，EGSB是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的成敗，對(duì)調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題總結(jié)如下：

（1）污泥生長(zhǎng)過于緩慢。原因主要是營(yíng)養(yǎng)與微量元素不足，進(jìn)料預(yù)酸化程度過高，污泥負(fù)荷過低，此時(shí)應(yīng)增加進(jìn)液營(yíng)養(yǎng)與微量元素濃度，減少預(yù)酸化程度，增加反應(yīng)器負(fù)荷。

（2）顆粒污泥洗出。應(yīng)增大污泥負(fù)荷以及內(nèi)部水循環(huán)，以增大水對(duì)顆粒的剪切力，使得顆粒尺寸減小。

（3）絮狀污泥和表面松散的顆粒污泥形成并洗出。應(yīng)降低進(jìn)液中的懸浮物濃度，降低預(yù)酸化程度，增強(qiáng)廢水與污泥混合的強(qiáng)度。

（4）顆粒污泥破裂分散。產(chǎn)生的原因有多種，比如負(fù)荷或進(jìn)液濃度的突變，預(yù)酸化程度突然增加，使產(chǎn)酸菌呈饑餓狀態(tài)，過強(qiáng)的機(jī)械力作用等。應(yīng)采用稀釋進(jìn)液，降低負(fù)荷和上流速度，以降低水流的剪切力對(duì)于污泥的影響。

4 運(yùn)行處理效果分析

針對(duì)此類廢水有機(jī)物及懸浮物濃度過高影響后續(xù)單元處理負(fù)荷的難點(diǎn)，采用前置CAF工藝，CAF是專門為去除工業(yè)和城市污水中的油脂、膠狀物及固體懸浮物而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。石油類、固體懸浮物的去除率超過80%，BOD5及CODCr的去除率可達(dá)60%以上，而普通溶氣氣浮系統(tǒng)對(duì)BOD5及CODCr的去除率只能達(dá)35%左右［4］，因此，前置CAF可大大降低后續(xù)處理負(fù)荷。為了使EGSB充分發(fā)揮其厭氧降解的效果，在EGSB前設(shè)置了預(yù)酸化池，預(yù)酸化池內(nèi)置生物填料，可以在池內(nèi)培養(yǎng)出大量的水解酸化菌群，脂肪可被水解成短鏈的脂肪酸，蛋白質(zhì)被降解成低級(jí)多肽結(jié)構(gòu)，利用填料上生長(zhǎng)的厭氧微生物實(shí)現(xiàn)廢水的水解酸化，消除了脂肪及長(zhǎng)鏈脂肪酸對(duì)后續(xù)EGSB中厭氧菌群的抑制作用，并使蛋白質(zhì)及脂肪的水解產(chǎn)物在后續(xù)EGSB內(nèi)有足夠時(shí)間徹底降解，消除了污泥上浮的隱患，使得后續(xù)EGSB及SBR工藝得以穩(wěn)定運(yùn)行［5］。

4.1 工藝各階段對(duì)CODCr的去除效果

為了考察該工藝各階段對(duì)于有機(jī)污染物的去除效果，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行過程中跟蹤監(jiān)測(cè)CODCr濃度，結(jié)果見圖2。

圖2 工藝各階段對(duì)CODCr的去除效果Fig.2 Effect of each process stage on CODCrremoval

由圖2可見，原水經(jīng)預(yù)處理后，CAF段對(duì)CODCr的去除率平均為46.0%，平均出水CODCr的質(zhì)量濃度為4198.2mg／L，自流進(jìn)入預(yù)酸化池，預(yù)酸化池實(shí)際容積負(fù)荷為7.25 kg［CODCr］／（m3·d）。廢水經(jīng)預(yù)酸化后，EGSB對(duì)CODCr平均去除率達(dá)到72.0%，平均出水CODCr的質(zhì)量濃度為1 176.7 mg／L，其實(shí)際容積負(fù)荷為6.65 kg［CODCr］／（m3·d）。SBR段的CODCr平均去除率為66.7%，平均出水CODCr的質(zhì)量濃度為391.5mg／L。

4.2 系統(tǒng)對(duì)于各類污染物的去除效果

調(diào)試完成后，系統(tǒng)正式進(jìn)入連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)果表明，系統(tǒng)處理效果良好，最終出水滿足并優(yōu)于GB8978—1996三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)見表2。

表2 各工藝階段廢水出水指標(biāo)Tab.2 Indexes of effluent water from each process stage

5 工程經(jīng)濟(jì)與成本分析

工程總投資69.26萬元，包括構(gòu)筑物土建費(fèi)用40萬元及設(shè)備費(fèi)用近30萬元。工程運(yùn)行費(fèi)用包括：人工工資1.06元／m3，電耗1.50元／m3，藥劑費(fèi)0.68元／m3，則日常廢水處理運(yùn)行費(fèi)用3.24元／m3。

6 結(jié)語(yǔ)

采用CAF－EGSB－SBR組合工藝處理植物油脂廢水，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后各項(xiàng)出水水質(zhì)指標(biāo)完全滿足GB 8978—1996三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，滿足設(shè)計(jì)要求。

本工藝以EGSB和SBR為核心處理單元，與其它同類型處理工藝相比，在確保處理效果的同時(shí)，大大減少了占地面積。

系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，EGSB實(shí)際容積負(fù)荷為6.65 kg［CODCr］／（m3·d），預(yù)酸化池實(shí)際容積負(fù)荷為7.25 kg［CODCr］／（m3·d），均未達(dá)到設(shè)計(jì)值，說明還有減小池容降低土建費(fèi)用的空間。

［1］劉精今，陳竹新.植物油脂廢水處理工藝經(jīng)濟(jì)性分析［J］.江蘇環(huán)境科技，2001，14（2）：21-22.

［2］胡紀(jì)萃.廢水厭氧生物處理理論與技術(shù)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

［3］張自杰.排水工程（下冊(cè)）（第四版）［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

［4］鄒茂榮，李長(zhǎng)青，張葦.渦凹?xì)飧。–AF）在石化廢水處理中的應(yīng)用［J］.工業(yè)用水與廢水，2000，31（4）：34-35.

［5］陳威，施武斌，龔松，等.EGSB－A／O－MBR工藝處理規(guī)模化豬場(chǎng)廢水［J］.給水排水，2014，40（3）：45-47.

Treatment of wastewater containing vegetable oil and fat by CAFEGSB-SBR combined process

QIAO Da－lei1，HUANG Yu－bing2
（1.Design Institute of Textile in Anhui Province,Hefei 230001,China; 2.Hefei Lanxiang Environmental Protection Technology Co.,Ltd.,Hefei 230002,China）

In view of the characteristics of wastewater containing vegetable oil and fat such as: high concentrations of organic matters,suspended solids and vegetable oil,great fluctuation of water quality,high hydraulic loading,and so on,a combined process of CAF-EGSB-SBR was adopted for its treatment.The existing problems of the said process during the system coordination and debugging were analyzed with the solution methods pointed out at the same time.The project running effect showed that,the removal rates of CODCr,BOD5and SS reached 95.0%,95.3% and 88.9% respectively,the effluent water quality could meet the specification for grade 3 in GB 8978—1996 Integrated Wastewater Discharge Standard.

wastewater containing vegetable oil and fat; CAF; EGSB; SBR

X703.1

B

1009－2455（2016）01－0066－04

喬大磊（1984－），男，安徽鳳陽(yáng)人，助理研究員，注冊(cè)公用設(shè)備工程師（給水排水），碩士研究生，主要從事污水處理與建筑給排水工作，（電子信箱）65146712＠qq.com。

2015-10-28（修回稿）