新型AO工藝在淀粉污水處理工程的應(yīng)用

姜博

（上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200240）

工程實(shí)例

新型AO工藝在淀粉污水處理工程的應(yīng)用

姜博

（上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200240）

食用變性淀粉生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污水屬于高濃度有機(jī)污水，適宜采用厭氧-好氧的處理工藝。2007年，筆者為杭州某新建淀粉公司設(shè)計(jì)了1套采用改良型EGSB厭氧反應(yīng)器——AnaEG反應(yīng)器和將接觸氧化與曝氣生物濾池功能融為一體的BioAX反應(yīng)器相結(jié)合的厭氧-好氧處理系統(tǒng)。6年多的運(yùn)行結(jié)果表明，這種處理系統(tǒng)具有占地面積小、處理效果穩(wěn)定、剩余污泥量少的優(yōu)點(diǎn)，污水經(jīng)處理后水質(zhì)可達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

變性淀粉生產(chǎn)污水；厭氧-好氧處理；改良型反應(yīng)器

食用變性淀粉是制造方便面等快餐食品常用的原料，其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污水具有懸浮物濃度高、COD高的特點(diǎn)，是典型的高濃度有機(jī)污水。2007年，杭州某著名食品集團(tuán)企業(yè)在建設(shè)食用變性淀粉原料供應(yīng)基地時(shí)，因受廠區(qū)施工土地面積狹窄、衛(wèi)生條件要求高、處理后污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求高等條件的制約，采用了筆者提出的污水處理設(shè)計(jì)方案，核心厭氧-好氧設(shè)備均采用新型反應(yīng)器。以下就污水處理工藝的設(shè)計(jì)及6年多來(lái)的運(yùn)行情況進(jìn)行說(shuō)明。

1 污水水質(zhì)及水量

1.1 污水來(lái)源

本工程項(xiàng)目所處理的污水主要來(lái)源為變性淀粉生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的污水，主要包括水洗工藝中排放的污水、淀粉脫水時(shí)產(chǎn)生的工藝水以及在轉(zhuǎn)換生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)生產(chǎn)設(shè)備的清洗水。

1.2 主要水質(zhì)指標(biāo)

本工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)污水處理量為1 500m3/d。污水水質(zhì)主要指標(biāo)：CODCr為10 000～15 000mg/L，濁度為55～65NTU，pH為6～7。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)不低于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其中CODCr≤100mg/L。

2 處理工藝

2.1 工藝流程

本工程項(xiàng)目所處理的高濃度有機(jī)污水的可生化性較好，因而采用成本低廉、運(yùn)行效果穩(wěn)定的厭氧-好氧處理工藝。本工程采用的厭氧-好氧處理系統(tǒng)為改良型EGSB厭氧反應(yīng)器——AnaEG反應(yīng)器與將接觸氧化與曝氣生物濾池功能融為一體的BioAX反應(yīng)器的結(jié)合系統(tǒng)，具體的工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程與設(shè)計(jì)單元

在工程設(shè)計(jì)建造中，為防止污水中的非溶解淀粉等大量懸浮性物質(zhì)對(duì)整套工藝設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，首先在初沉池對(duì)大量懸浮性物質(zhì)進(jìn)行沉淀處理。考慮到車(chē)間排放的污水水質(zhì)和水量隨時(shí)間和工序的不同變化很大，在進(jìn)入AnaEG系統(tǒng)前設(shè)調(diào)節(jié)池對(duì)水質(zhì)和水量進(jìn)行調(diào)節(jié)以及對(duì)有機(jī)物進(jìn)行預(yù)酸化，以提高AnaEG反應(yīng)器效率。AnaEG反應(yīng)器為中溫厭氧反應(yīng)器，而進(jìn)水水溫較低，因此通過(guò)投配池對(duì)污水進(jìn)行加熱處理，從而保證進(jìn)水水溫。污水在經(jīng)由AnaEG反應(yīng)器去除大部分有機(jī)物之后，進(jìn)入BioAX反應(yīng)器對(duì)污染物進(jìn)行進(jìn)一步的降解，然后再進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離，上清液達(dá)標(biāo)后進(jìn)行排放。二沉池中的污泥部分回流，剩余污泥、沉淀污泥和厭氧反應(yīng)污泥一同排入污泥池。

2.2 主要設(shè)計(jì)單元概況

主要設(shè)計(jì)單元概況如表1所示。

表1 主要設(shè)計(jì)單元概況

集水池位于車(chē)間排水口，用于儲(chǔ)存從車(chē)間來(lái)的污水，并利用水泵向加藥反應(yīng)池供水。集水池內(nèi)提升泵采用防堵塞型污水泵，它可以通過(guò)集水池內(nèi)的液位高低變化自動(dòng)啟停，同時(shí)可以防止水泵堵塞影響后續(xù)處理單元。加藥反應(yīng)池用于去除污水中的淀粉質(zhì)懸浮物和可能含有的酸或次氯酸鈉。污水經(jīng)水泵提升后進(jìn)入加藥反應(yīng)池，所加藥劑為液堿和亞硫酸鈉。調(diào)節(jié)池通過(guò)曝氣攪拌，使池內(nèi)污水混合均勻，懸浮物不發(fā)生沉淀，并同時(shí)起到防止污水發(fā)生臭氣的作用。投配池內(nèi)的污水通過(guò)設(shè)在外部的進(jìn)水泵打入?yún)捬醴磻?yīng)器進(jìn)行處理，同時(shí)池內(nèi)污水通過(guò)加入蒸汽進(jìn)行升溫。AnaEG反應(yīng)器為EGSB反應(yīng)器，與固定床厭氧反應(yīng)器UASB相比，運(yùn)行過(guò)程中顆粒污泥層處于膨脹狀態(tài)，傳質(zhì)效果好，布水更易均勻，有機(jī)物去除率高，能夠承受更高的進(jìn)水濃度及容積負(fù)荷。AnaEG反應(yīng)器高度可以為UASB反應(yīng)器的2倍以上，可有效節(jié)約占地面積。AnaEG反應(yīng)器采用環(huán)狀布水器，頂部共有3個(gè)三相分離器，三相分離器為專(zhuān)利產(chǎn)品。實(shí)際運(yùn)行表明，AnaEG反應(yīng)器性能先進(jìn)可靠，可有效實(shí)現(xiàn)固、液、氣三相分離，對(duì)高濃度有機(jī)污水有良好的處理效果〔1-4〕。BioAX反應(yīng)器將接觸氧化與曝氣生物濾池的功能融為一體，利用好氧菌的代謝原理，進(jìn)一步去除厭氧處理裝置出水中殘留的溶解性COD。污泥池主要功能為將排出的剩余污泥輸送至污泥脫水設(shè)備，并在運(yùn)行初期通過(guò)污泥泵向反應(yīng)器輸入接種污泥。

2.3 AnaEG反應(yīng)器

AnaEG反應(yīng)器示意如圖2所示。

圖2 AnaEG反應(yīng)器工藝流程示意

該反應(yīng)器由上海交通大學(xué)張振家教授發(fā)明設(shè)計(jì)（專(zhuān)利技術(shù)），是EGSB反應(yīng)器的改進(jìn)型。反應(yīng)器中顆粒污泥與污水接觸更加充分，反應(yīng)器中不存在死區(qū)，整體水力分布均勻。反應(yīng)器中顆粒污泥膨脹狀態(tài)呈上下不均勻分布，在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)酸相與產(chǎn)甲烷相兩相厭氧消化過(guò)程，因此對(duì)有機(jī)負(fù)荷與pH有較好的抗沖擊性，同時(shí)處理效率也高于常規(guī)反應(yīng)器。

2.4 BioAX反應(yīng)器

BioAX反應(yīng)器示意如圖3所示。該反應(yīng)器是對(duì)傳統(tǒng)生物接觸氧化法的改進(jìn)，根據(jù)中心管氣升式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行改進(jìn)，在傳統(tǒng)的生物接觸氧化法的基礎(chǔ)上增加了內(nèi)循環(huán)管，促進(jìn)了污水在反應(yīng)器內(nèi)的宏觀循環(huán)。BioAX反應(yīng)器進(jìn)水在曝氣氣流作用下沿循環(huán)管內(nèi)側(cè)上升，到達(dá)反應(yīng)區(qū)頂部后由于重力作用，沿降流區(qū)向下流動(dòng)，到達(dá)反應(yīng)器底部后再進(jìn)入升流區(qū)。BioAX反應(yīng)器中污水流動(dòng)均勻，無(wú)死角，不易發(fā)生短流現(xiàn)象，保證了降解效率。此外，微生物不易流失，水中SS含量低。

圖3 BioAX反應(yīng)器工藝流程示意

3 運(yùn)行分析

3.1 運(yùn)行效果分析

本工程完成調(diào)試后，6年來(lái)的運(yùn)行效果穩(wěn)定，主要單元的處理效果如表2所示。

表2 主要單元的處理效果

實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，初沉池通過(guò)沉淀可有效去除不溶性的COD，而淀粉污水中的大部分可溶性有機(jī)物在AnaEG反應(yīng)器中被降解。AnaEG反應(yīng)器負(fù)荷約為12 g/（L·d）。

3.2 投資構(gòu)成

工程總投資包括土建、設(shè)備及其他3個(gè)部分。土建部分投資為153.58萬(wàn)元，設(shè)備部分投資為379.36萬(wàn)元，其他部分投資為97.5萬(wàn)元，合計(jì)工程總投資為630.44萬(wàn)元。

3.3 運(yùn)行費(fèi)用

按要素成本估算法進(jìn)行成本估算，所有原材料、燃料及動(dòng)力價(jià)格均以現(xiàn)價(jià)為基礎(chǔ)。估算電費(fèi)為0.60元/（kW·h），用電量為2025.6 kW·h/d，電費(fèi)為1215.36元/d；藥劑、蒸汽等費(fèi)用為300元/d；人工費(fèi)按照1 500元/（人·月）計(jì)算，設(shè)計(jì)定員為5人，人工費(fèi)為250元/d。合計(jì)費(fèi)用為1 765.36元/d，處理成本為1.18元/t。

4 結(jié)論

工程運(yùn)行結(jié)果表明，AnaEG反應(yīng)器作為工藝核心單元，對(duì)COD的去除率在90%以上，減輕了后續(xù)單元的處理壓力，有助于后續(xù)BioAX反應(yīng)器的正常運(yùn)行，并且節(jié)約了大量的動(dòng)力消耗，是生產(chǎn)性EGSB反應(yīng)器成功運(yùn)行的范例。

從6年多的運(yùn)行效果綜合分析，本工程項(xiàng)目成功克服了土地面積狹窄、廠區(qū)衛(wèi)生條件要求高的限制，具有占地面積小、處理效果穩(wěn)定、剩余污泥量極少、維護(hù)管理簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)成功將EGSB厭氧反應(yīng)器與以活性污泥為主體的好氧生物處理工藝相結(jié)合，充分發(fā)揮了兩者各自的優(yōu)勢(shì)。變性淀粉生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水經(jīng)該處理系統(tǒng)處理后可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的要求，采用該組合工藝處理淀粉污水具有良好的環(huán)境效益及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

［1］張振家.廢水高效厭氧處理裝置及方法：中國(guó)，1174815［P］. 1998-03-04.

［2］張振家，周偉麗，林榮忱.膨脹顆粒污泥床處理玉米酒精槽液的生產(chǎn)性試驗(yàn)［J］.環(huán)境科學(xué)，2001，22（4）：44-46.

［3］李克勛，張振家，張揚(yáng)，等.厭氧-好氧處理變性淀粉生產(chǎn)廢水工程實(shí)例［J］.工業(yè)水處理，2003，23（6）：53-55.

［4］李克勛，張振家，張揚(yáng)，等.變性淀粉生產(chǎn)廢水處理工程設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)沼氣，2003，21（2）：17-19.

Application ofa new type of AO process to the starch wastewater treatmentengineering

Jiang Bo
（SchoolofEnvironmentalScienceand Engineering，Shanghai Jiaotong University，Shanghai200240，China）

The wastewater produced in the production of denatured starch is a kind of high-concentration organic wastewater，and anaerobic-aerobic process issuitable for its treatment.In 2007，a setofanaerobic-aerobic treatment system，containingmodified EGSB anaerobic reactor-AnaEG reactor and BioAX reactor which combineswith contactoxidation and aeration biological filter functionsasan integrated onewasdesigned for a newly-built starch company in Hangzhou，China，by thewriter.The results show thatafter having been operated formore than 6 years，the system hasmany advantages，such assmalloccupied areas，stable treatmenteffectand less excesssludge.Thewater quality of treated effluentcanmeet the FirstGrade requirementspecified in thenationaleffluentdischarge standard.

wastewater from denatured starch production；anaerobic-aerobic treatment；modified reactor

X703.1

B

1005-829X（2016）06-0094-03

姜博（1991—），碩士。電話(huà)：13818191244，E-mail：jiangbo.happy32@163.com。

2016-02-18（修改稿）