隔油-氣浮-延時曝氣工藝處理香料廢水

何 濤

（威立雅（中國）環(huán)境服務有限公司, 上海 200041）

0 引言

香料產(chǎn)業(yè)作為精細化工領域的一個重要組成部分，產(chǎn)品廣泛地應用于日化行業(yè)和食品行業(yè)，特點是品種多、產(chǎn)量小、專用性強。特別是合成香料，生產(chǎn)過程中發(fā)生了一系列有機化學反應，產(chǎn)生了大量的有機物質(zhì)；另外生產(chǎn)過程中還需要經(jīng)常更換產(chǎn)品及清洗反應釜，因此產(chǎn)生的廢水具有水質(zhì)水量波動較大，CODCr濃度較高，污染物成份較復雜，難降解物質(zhì)較多，處理難度較大等特點。為了減少廢水對環(huán)境的污染，探求高效可行的香料廢水處理工藝，顯得十分必要。

1 工程概況

某香料公司主營合成香精香料及單體原料的開發(fā)和生產(chǎn)，主要產(chǎn)品分為日化香精及食用香精2大系列，其產(chǎn)品廣泛應用于食品、飲料、洗滌用品及化妝品等各行業(yè)。廠區(qū)的生產(chǎn)廢水主要由工藝廢水、設備沖洗水、包裝容器清洗水及地坪沖洗水4類構(gòu)成，廢水處理量設計為120 m3/d，廢水設計進水水質(zhì)及排放標準見表1。

表1 設計進水水質(zhì)及排放標準mg·L-1

2 處理工藝

2.1 廢水處理工藝選擇

目前，國內(nèi)外香料廢水處理的主要工藝有物化法和生化法[1-7]。物化法有：濕式空氣氧化法、催化氧化法、Fenton法等；生化法有：ASBR、缺氧-好氧、生物接觸氧化、CAST、加壓生物氧化、MBR等。由于香料廢水濃度高、成分復雜、水質(zhì)波動大，單一的廢水處理工藝很難達到排放要求,因此物化與生化的組合工藝是香料廢水處理技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

該廢水的水質(zhì)特征為：①油類及懸浮物含量較高；②有機物含量較高、成份較復雜；③ρ（BOD5）/ρ（COD）=0.4，廢水可生化。依據(jù)該廢水的水質(zhì)特征及排放要求，參考國內(nèi)外香料廢水的各種處理方法，本工程采用“隔油-氣浮-延時曝氣”工藝處理該廢水。

2.2 工藝流程及說明

工藝流程見圖1。

圖1 香料廢水處理工藝流程

生產(chǎn)廢水自流到隔油池，隔油池具有除油及集水功能，分為4個室，第1室與第2室內(nèi)安裝斜板，用于分離廢水中的大部分浮油，然后由可調(diào)式潷油器將浮油排至廢油收集罐，再由用戶重新回收利用。第3室用于穩(wěn)定隔油池前端的液位，第4室用作集水井，由潛水泵將收集的廢水提升至調(diào)節(jié)池。

調(diào)節(jié)池內(nèi)設有預曝氣系統(tǒng)，一方面對廢水進行攪拌混合，另一方面防止廢水中的懸浮物沉積后厭氧發(fā)臭。廢水在調(diào)節(jié)池中經(jīng)水質(zhì)、水量均衡后進入氣浮池。

氣浮池分成2格，前端進行pH值調(diào)節(jié)及混凝反應，后端用作氣浮區(qū)，主要去除廢水中剩余的油脂、懸浮物及部分有機物，氣浮出水進行好氧生物處理。

好氧生物處理采用延時曝氣活性污泥法，其特點是：曝氣時間長，可達24～48 h；泥齡長、負荷較低；有機物的去除效率較高，出水水質(zhì)較好。另外，曝氣池內(nèi)的微生物長期處于內(nèi)源呼吸階段，從理論上講，該工藝的活性污泥增長量等于衰減量，污泥的凈增量為零；實際上仍然會排出少量的剩余污泥，因此污泥產(chǎn)量較低。曝氣池混合液進入沉淀池進行固液分離，上清液自流入中間水池，沉淀污泥大部分回流至曝氣池，剩余污泥排至污泥池再處理。由于香料廢水中的主要污染物是有機物，缺少N，P等營養(yǎng)物質(zhì)，因此設置一套營養(yǎng)劑投加系統(tǒng)，根據(jù)氣浮池出水的CODCr值，按 ρ（CODCr）∶ρ（N）∶ρ（P） = （250 ～ 350） ∶5 ∶1比例，向曝氣池入口投加營養(yǎng)劑，以滿足微生物新陳代謝的需要。

正常情況下，進入中間水池的出水已經(jīng)能夠達到排放要求，可以直接排至市政污水管網(wǎng)。如果生產(chǎn)異常，導致廢水濃度嚴重超出設計范圍，則中間水池出水被提升進入袋式過濾器，進一步去除污水中的懸浮物等雜質(zhì)，延長后續(xù)吸附工藝的運行周期。袋式過濾器出水進入活性炭過濾器進行吸附處理，出水達標排放。

氣浮池產(chǎn)生的含油浮渣及曝氣池產(chǎn)生的剩余污泥排至污泥池，在污泥池中經(jīng)曝氣攪拌濃縮后，由氣動泵送至板框壓濾機進行脫水處理。脫水后，濾餅定期外運處置；濾液排入調(diào)節(jié)池再處理。

3 主要構(gòu)筑物及設計參數(shù)

（1）隔油池

隔油池為地下式構(gòu)筑物，具有隔油和集水功能，尺寸為5 000 mm×3 700 mm×3 500 mm，有效容積為50 m3。隔油池內(nèi)設置FRP斜板隔油，斜板長度為1 400 mm,間距為12 mm，傾角為45°，有效容積為5.5 m3。集水井內(nèi)設置提升泵2臺，1用1備，流量為20 m3/h，揚程為12 m，功率為2.2 kW。

（2）調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池為半地下式構(gòu)筑物，尺寸為10 000 mm×3 000 mm×4 300 mm，有效容積為120 m3，池內(nèi)設有1套預曝氣攪拌系統(tǒng),預曝氣鼓風機風量為4.32 m3/min，風壓為49 kPa，功率為7.5 kW。另外設2臺提升泵，1用1備，流量為8 m3/h，揚程為11 m，功率為1.7 kW。

（3）氣浮池

氣浮池為地上式構(gòu)筑物，設計進水流量為5～6 m3/h，尺寸為4 600 mm×1 200 mm×1 850 mm，有效容積為8 m3。氣浮池前端為pH值調(diào)節(jié)及混凝反應區(qū)，配置1臺攪拌機，轉(zhuǎn)速為100 r/min，功率為0.37 kW；pH值調(diào)節(jié)范圍為7.5～8.5，混凝劑PAC投加量為80 mg/L。后端為氣浮區(qū)，表面負荷為2.6 m3/(m2·h)，回流比為 30% ～ 60%；設置 1臺刮渣機，轉(zhuǎn)速為5 r/min，功率為0.37 kW；2臺溶氣回流泵，1用1備，流量為3.5 m3/h，揚程為40 m，功率為1.5 kW。

（4）延時曝氣池

延時曝氣池為半地下式構(gòu)筑物，尺寸為10 000 mm×6 000 mm×4 500 mm，有效容積V=240 m3，停留時間為48 h，ρ(MLSS)=3 000 mg/L，污泥負荷Lr=0.17 kg/(kg·d)，ρ(DO)=2.0 ～ 2.5 mg/L。 設置 2 臺鼓風機供氣，1用1備，鼓風機風量為4.32 m3/min，風壓為49 kPa，功率為7.5 kW。采用KKI215微孔曝氣頭，數(shù)量為144個。

（5）沉淀池

沉淀池為半地下式構(gòu)筑物，設計采用豎流式沉淀池，尺寸為Φ3 500 mm×4 500 mm，表面負荷為0.52 m3/(m2·h)，沉淀時間為 3.0 h。池內(nèi)設置 1臺中心傳動刮泥機，轉(zhuǎn)速為0.2 r/min，功率為0.55 kW。污泥回流泵為2臺，1用1備，流量為10m3/h，揚程為10m，功率為0.75 kW，污泥回流比為100%～150%。

（6）中間水池

中間水池為半地下式構(gòu)筑物，尺寸為3 800 mm×2 700 mm×4 500 mm，有效容積V=32 m3。池內(nèi)設置2臺提升泵，1用1備，流量為10 m3/h，揚程為21 m，功率為3 kW，。

（7）袋式過濾器

過濾器設置2臺，1用1備。外殼采用304不銹鋼制作，尺寸為Φ220 mm×650 mm。濾袋選擇耐腐蝕性強的材料，過濾孔徑為50 μm。

（8）活性碳過濾器

過濾器采用碳鋼防腐，尺寸為Φ1 200 mm×4 000 mm，選擇優(yōu)質(zhì)顆?；钚蕴甲鳛闉V料，濾料粒徑0.80～1.20 mm，濾料厚度1 200 mm，濾速5 m/h。

（9）污泥池

V=23 m3。池內(nèi)設置2臺氣動隔膜污泥泵，1用1備，流量為1 m3/h，揚程為60 m。污泥池與調(diào)節(jié)池共用1臺鼓風機供氣，池內(nèi)設有1套曝氣攪拌系統(tǒng)。

4 調(diào)試及運行狀況

工程調(diào)試的重點在于氣浮池調(diào)試和延時曝氣池內(nèi)活性污泥的培養(yǎng)及馴化。

4.1 氣浮池調(diào)試

氣浮調(diào)試過程中，經(jīng)過多次試驗，確定了以下運行參數(shù)：pH值范圍為7.5～8.5，PAC投加量約80 mg/L，溶氣泵出口壓力為0.35～0.4 MPa，回流比為40%～50%?，F(xiàn)場觀察，氣浮池達到以下運行效果：在氣浮混凝區(qū)，絮體形成良好；在氣浮接觸區(qū)，減壓釋放后的溶氣水呈乳白色，氣泡分散度高且比較均勻；在氣浮分離區(qū)，絮體能夠被微細氣泡浮起，浮渣刮除干凈，氣浮出水澄清。以上現(xiàn)象說明氣浮池運行正常，調(diào)試完成。

4.2 活性污泥的培養(yǎng)及馴化

取市政污水廠的脫水污泥約4t（含水率約80%），作為接種污泥按，投入延時曝氣池中，投入之前用細篩網(wǎng)將泥漿中的雜質(zhì)去除。污泥投加完畢，鼓風悶曝3 d。接著采用連續(xù)進水、連續(xù)曝氣的方式，向曝氣池中連續(xù)加入生活污水，運行1周左右，逐漸恢復污泥的活性。然后逐漸按設計負荷的20%～30%為宜，小流量連續(xù)進入生產(chǎn)廢水，并投加一定劑量的營養(yǎng)鹽，控制曝氣池中ρ（DO）為2～2.5 mg/L。當沉淀池出水水質(zhì)穩(wěn)定后再增加進水流量，提高負荷。重復以上步驟，直至最后達到設計負荷，此時活污泥的培養(yǎng)與馴化工作基本完成?；钚晕勰嗟呐囵B(yǎng)及馴化過程大約需要1個月時間。

4.3 運行結(jié)果

經(jīng)過一段時間的穩(wěn)定運行后，從曝氣池取泥水混合樣觀察，污泥沉降速度快；鏡檢發(fā)現(xiàn)大量的菌膠團、累枝蟲、鐘蟲及輪蟲等。通過污泥性狀、生物相及出水水質(zhì)判斷，活性污泥系統(tǒng)運行良好，各工藝單元運行正常。水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果見表2。

表2 進出水監(jiān)測結(jié)果平均值

5 經(jīng)濟分析

該工程占地面積為300 m2，總投資約300萬元，綜合噸水運行成本為3.83元，其中電費為2.75元/m3，藥劑費0.25元/m3，人工費為0.83元/m3。

6 結(jié)語

（1）采用“隔油-氣浮-延時曝氣”工藝處理香料廢水，對CODCr，BOD5，SS及動植物油的去除率分別為：96.9%,98.9%,87.5%,97.6%，出水能夠達到排放標準。

（2）由于香料生產(chǎn)廢水為間歇式排水，水質(zhì)水量波動較大，設計一個較大的調(diào)節(jié)池，對于后續(xù)工藝的穩(wěn)定運行非常關(guān)鍵。

（3）由于香料廢水中缺乏N，P等營養(yǎng)元素，因此應根據(jù)曝氣池進水水質(zhì)及時投加營養(yǎng)劑，防止曝氣池內(nèi)因缺乏N，P而出現(xiàn)污泥膨脹。

（4）在延時曝氣池內(nèi)，應控制ρ（DO）的范圍為2～2.5 mg/L，防止曝氣池內(nèi)因DO濃度過高或不足而出現(xiàn)污泥膨脹。

（5）由于氣浮產(chǎn)生的浮渣含有較多的油脂，采用板框壓濾脫水較為困難。通過投加石灰乳和PAM進行污泥調(diào)質(zhì)后，污泥脫水性能得到極大改善，解決了含油污泥脫水困難的問題。