斜板隔油-渦凹氣浮-ABR-接觸氧化組合工藝處理油脂廢水

白王軍， 倪軍， 祝建中

（1.河海大學， 南京 210098； 2.河海大學 環(huán)境學院， 南京 210098）

油脂廢水中的動植物油以浮油、 分散油、 溶解油等形式存在， 其危害性是油脂在靜置后形成一層油膜， 從而隔絕空氣中的氧溶解到水體中， 使得水中溶解氧大幅減少， 導致水體中生物因缺氧而死亡， 同時也妨礙水生植物的光合作用， 最終影響水體自凈功能降低， 更有甚者致使整個水體變臭， 破壞地區(qū)水生態(tài)環(huán)境。

本文介紹了某油脂企業(yè)的廢水處理工程， 該工程根據油脂廢水的特點， 采用物化－生化組合處理工藝， 優(yōu)化運行參數后出水達到排放標準要求， 為油脂企業(yè)的廢水處理工程的設計和運行提供參考。

1 工程概況

安徽某油脂企業(yè)主要產品為菜籽、 玉米胚芽、米糠三大油料的植物油制取品等， 年生產規(guī)模為1.5 萬t， 生產工藝主要為油料預處理、 機械壓榨法取油、 浸出法制油、 油脂精煉、 油脂的改性與調制等工序。 油脂廢水主要產生于油脂生產車間各個生產過程中， 包括水化、 酸化、 中和、 脫膠、 脫臭、水洗、 過濾等生產環(huán)節(jié)。 廢水所含主要污染物除高濃度油脂外， 還含有磷脂、 皂等有機物以及酸、 堿和懸浮物等， 結果造成廢水中COD 和BOD5濃度都很高。 廢水特征主要為成分復雜， 水量、 水質波動性大， 含油量高， 碳氮質量比較低。

2 設計規(guī)模及進出水水質

2.1 設計規(guī)模

依據該企業(yè)提供的數據， 處理量為600 m3／d，處理設施運行時間每天按24 h 計， 則設計規(guī)模為25 m3／h。

2.2 設計進出水水質

該廢水來源于生產車間產生的生產廢水、 沖洗廢水以及廠區(qū)少量的生活污水。 根據環(huán)評和環(huán)保部門的要求， 出水水質需達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》的一級標準。 設計進出水水質見表1。

表1 設計進出水水質Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 廢水處理工藝

3.1 廢水處理工藝選擇

油脂廢水大多數為間歇性排放， 含有的污染物成分復雜， 水質水量波動幅度大， 從而導致難以有效處理， 且對廢水處理設施有較強沖擊。 目前， 按其作用原理和去除對象可分為物理化學法、 化學法和生物處理法， 雖然油脂廢水的處理工藝較多， 但生物處理仍是降解油脂廢水最重要、 最穩(wěn)定的一種工藝。 喬大磊等［1］采用CAF－EGSB－SBR 組合工藝處理植物油脂廢水， COD、 BOD5和SS 去除率分別可達95.0%、 95.3%、 88.9%； 賴萬東等［2］通過篩選高效降油菌進行除油試驗， 廢水中總油的去除率可達90.7% 以上； 劉妮妮等［3］采用隔油、 破乳、 絮凝、 氣浮和生化處理相結合的工藝有效降低了廢水中的COD 濃度和含油量； 李德勝［4］采用酸析－隔油－氣?。瑼／O－BAF 工藝處理油脂廢水， 出水指標達到GB 8978—1996 的二級標準。

目前， 油脂廢水處理的技術相對比較成熟，采用的主體工藝包括隔油－氣?。璘ASB－接觸氧化－混凝沉淀或隔油－氣浮－水解酸化－接觸氧化－混凝沉淀等處理單元。 如果廢水中COD 濃度不高， 則采用水解酸化或ABR 即可； 相反， 如果COD 濃度較高， 則選擇UASB 處理較為合適。 而對于油脂廢水中的動植物油、 SS 等污染物可以通過隔油－氣浮等物理單元進行去除， 以減輕后續(xù)污染負荷，從而縮短工藝流程， 節(jié)省日常運行費用。

預處理后續(xù)的生化處理單元目前應用最多的是SBR 工藝和接觸氧化工藝。 SBR 法是集調節(jié)、 初沉、 生物降解和終沉排水等功能于一體的組合工藝， 無需污泥回流系統(tǒng)［5］， SBR 的基本操作從時序上依次為進水、 反應、 沉淀、 出水和閑置5 個過程， 并組成一個周期［6］； 接觸氧化法則具有工藝相對成熟、 去除污染物負荷高、 耐沖擊能力強及產生污泥量少等優(yōu)點， 且具有成功處理油脂廢水的實例［7－8］。 接觸氧化相對SBR 有很多設計和運行上的優(yōu)點， 鄔容偉等［9］采用混 凝氣浮-UASB-接觸氧化-混凝沉淀組合工藝處理油脂廢水， 其運行數據表明接觸氧化工藝的處理效果較佳。

3.2 廢水處理工藝流程

在油脂廢水處理的過程中， 雖然有很多不同的工藝組合， 但需結合實際情況， 并考慮廢水的水質特征。 本工程根據進出水的特點， 采用的主體工藝為斜板隔油－渦凹氣?。瑼BR－接觸氧化， 具體的廢水處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 廢水處理工藝流程Fig. 1 Wastewater treatment process

油脂廢水首先經格柵池攔截廢水中大的雜物，防止堵塞水泵的葉輪； 之后廢水流入CPI 斜板隔油池去除浮油、 分散油和少量乳化油， 減輕后續(xù)工藝單元的油負荷； 廢水再用泵提升至渦凹氣浮機， 此階段廢水中含有較多以乳化油的形式存在的油脂，同時廢水中含有的懸浮物無法通過前序工藝去除，因此在渦凹氣浮機中設置加藥系統(tǒng)以投加混凝劑PAC 和助凝劑PAM， 去除廢水中含有的乳化油和懸浮物［10-11］， 以保障后續(xù)工藝的安全運行， 同時可以進一步降低生化負荷。

經上述預處理后的廢水自流至調節(jié)池進行水質、 水量調節(jié)， 然后泵至后續(xù)處理： 首先進入ABR 池， 通過厭氧水解作用將比較難降解的大分子轉化成小分子， COD、 BOD5濃度大幅降低， 提高了廢水的可生化性， 更有利于后續(xù)生化過程的處理； 之后自流進入接觸氧化池， 由于生物膜上的各類生物相非常豐富， 在接觸氧化池內BOD5進一步得到降解， 且由于生物膜由外向內微生物的不同， 也會有硝化菌和反硝化菌的存在， 可以在降解BOD5的同時消減TN。 最后廢水進入二沉池，進行泥水分離， 分離后的污泥排至污泥濃縮池，上清液則進入消毒池經消毒后排放至水體。

廢水預處理過程中產生的浮渣、 ABR 池底泥和接觸氧化池生物污泥自流進入污泥濃縮池， 進行混合重力濃縮后， 經污泥泵打入污泥脫水機進行脫水， 脫水污泥外運妥善處置， 污泥濃縮池的上清液和脫水機的壓濾水回流至調節(jié)池。 格柵產生的浮渣進行清運， 隔油池的油進行收集回收。同時， 工程設置事故池， 用于發(fā)生事故時廢水暫存，事故解除后則少量、 分批次進入廢水處理系統(tǒng)。

4 主要構筑物及設計參數

（1） 粗格柵。 1 臺， 不銹鋼304 材質， 格柵池內深度為5 000 mm， 寬度為800 mm， 柵間隙為20 mm。 機械式循環(huán)齒耙清污機材質為不銹鋼304，機械粗格柵根據液位差計控制自動運行。

（2） CPI 斜板隔油池。 1 座， 鋼筋混凝土結構，外形尺寸為6 000 mm × 3 000 mm × 3 300 mm， 有效水深2.8 m， 有效容積為50 m3， 停留時間為2 h，最大表面負荷為1.4 m3／（m2·h）。

（3） 渦凹氣浮機。 2 套， 采用方形碳鋼防腐，外形尺寸為4 800 mm × 2 000 mm × 1 800 mm， 有效水深1.0 m， 總停留時間為23 min。 配套設1 臺風機、 4 臺溶氣釋放器、 2 臺刮渣機。

（4） 調節(jié)池。 1 座， 鋼筋混凝土結構， 外形尺寸為10 000 mm×6 000 mm×5 500 mm， 有效水深5.0 m， 有效容積為300 m3， 停留時間為12 h。 調節(jié)池內設置UPVC 材質穿孔曝氣攪拌裝置1 套； 轉鼓細格柵1 套， 直徑為800 mm， 柵距為3 mm， 配套螺旋輸送機1 臺， 轉鼓細格柵根據液位差計自動運行。

（5） 提升泵池。 1 座， 鋼筋混凝土結構， 外形尺寸為5 000 mm × 4 000 mm × 5 500 mm。 設置廢水提升泵3 臺， 2 用1 備； 超聲波液位控制器1套， 根據水位高程自動控制調整提升泵的啟停。

（6） ABR 池。 1 座2 組， 鋼筋混凝土結構， 外形尺寸為10 000 mm×5 700 mm×5 500 mm， 有效水深5.0 m， 水力停留時間為11.4 h。 ABR 池采用等間距敞口并增設立體彈性填料， 填料高度為3.0 m；同時為保障均勻上向流布水， 在ABR 池底部設置穿孔配水渠， 頂部設置三角堰集水槽。 ABR 反應器分隔成6 隔室， 容積負荷為1.0 kg［COD］／（m3·d）， 污泥質量濃度為15 g／L。

（7） 接觸氧化池。 1 座2 組， 鋼筋混凝土結構， 外 形 尺 寸 為11 000 mm × 6 000 mm × 5 200 mm， 有效水深為4.5 m， 有效容積為300 m3， 設計停留時間為12 h， 污泥質量濃度為5 000 mg／L， 容積負荷為2.0 kg／（m3·d）， 溶解氧質量濃度為2.5 ～3.5 mg／L， 氣水比為（15 ～20）∶1。 池內安裝立體彈性填料， 直徑為150 mm， 填料高度為3.0 m， 采用穿孔管曝氣。

（8） 二沉池。 設置形式為斜管沉淀池， 1 座，鋼筋混凝土結構， 外形尺寸為5 000 mm × 5 000 mm×4 500 mm， 有效水深3.0 m， 設計停留時間為3.0 h， 表面負荷為1.0 m3／（m2·h）。

（9） 消毒池。 1 座， 鋼筋混凝土結構， 外形尺寸為2 900 mm×2 000 mm×3 000 mm， 有效水深2.5 m，停留時間為35 min。 采用二氧化氯消毒。

（10） 鼓風機房及配電室。 1 座， 磚混結構， 平面尺寸為8 000 mm×4 000 mm。 設置羅茨鼓風機2臺， 1 用1 備； 配電自控系統(tǒng)1 套。

（11） 污泥濃縮池。 1 座， 鋼筋混凝土結構，直徑為5 000 mm， 有效水深3.0 m。

（12） 污泥脫水間。 1 座， 磚混結構， 平面尺寸為6 000 mm×4 000 mm。 設置污泥脫水機、 加藥設備、 污泥泵、 無軸螺旋輸送器等。

（13） 事故池。 1 座， 鋼筋混凝土結構， 外形尺寸為10 000 mm×6 000 mm×5 500 mm， 有效水深5.0 m， 有效容積為300 m3。

5 運行效果

經過近2 個月的單機調試， 以及3 個月的聯(lián)動調試后投入運行， 各處理單元的去除率基本達到設計要求， 最終的出水指標平均值為： COD 95.2 mg／L， BOD523.8 mg／L， SS 62.0 mg／L， 動植物油7.0 mg／L， 出水水質達到GB 8978—1996 中的一級標準。 各處理單元的出水水質檢測數據見表2。

表2 各處理單元的出水水質及去除率Tab. 2 Effluent water quality and pollutants removal rate of each treatment unit

6 主要技術經濟指標

該工程的總建設費用為230.0 萬元， 其中土建費用120.0 萬， 設備及材料費用80.0 萬元， 安裝費及相關技術服務費30.0 萬。

該 工 程 的 運 行 費 用 為1.50 元／m3， 包 括 電 費0.8 元／m3， 藥劑（PAC、 PAM）費用0.21 元／m3， 人工費0.34 元／m3， 污泥處置費0.15 元／m3。

7 結語

（1） 從運行實踐可知， 該工程采用斜板隔油－渦凹氣浮－ABR－接觸氧化組合工藝處理油脂廢水是可行的。 經過該工藝處理后， 出水各指標平均值為： COD 95.2 mg／L， BOD523.8 mg／L， SS 62.0 mg／L，動植物油7.0 mg／L， 出水水質達到GB 8978—1996中的一級標準。

（2） 該工程采用的CPI 斜板隔油和渦凹氣浮，克服了浮油、 分散油、 乳化油、 少量溶解油難以去除的問題， 可以有效防止油脂過高對后續(xù)單元的影響。