L-脯氨酸生產(chǎn)項目廢水深度處理工程設(shè)計與研究

文_李若晨 尚云菲 王曉

1 德州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所有限公司 2 德州市生態(tài)環(huán)境局臨邑分局

1 工程概況

工程總投資估算為606.56 萬元，占地1102m2，企業(yè)現(xiàn)狀年廢水排放量為18 萬t，前期已經(jīng)有污水處理設(shè)施，設(shè)計能力Q=800m3/d。

深度處理設(shè)計規(guī)模為：Q=800m3/d。經(jīng)過深度處理過后的廢水回用于生產(chǎn)工藝、清洗車間地面及清理設(shè)備。

原污水處理設(shè)施的出水標(biāo)準(zhǔn)（深度處理設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)）：CODcr≤100mg/L、BOD5≤20mg/L、SS ≤70mg/L、NH3-N ≤15mg/L、pH6 ～9。

根據(jù)當(dāng)?shù)仄髽I(yè)及環(huán)保部門要求，深度處理工程出水水質(zhì)執(zhí)行《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》：CODcr≤60mg/L、BOD5≤10mg/L、NH3-N ≤10mg/L。

2 生產(chǎn)與治污現(xiàn)狀分析

2.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1.1 生產(chǎn)工藝流程（詳見圖1）

圖1 L-脯氨酸工藝流程圖

2.1.2 廢水產(chǎn)生工序

本項目產(chǎn)生污水的工序主要有：①生產(chǎn)發(fā)酵罐冷卻水與空氣壓縮機(jī)冷卻水；②發(fā)酵罐的洗罐水、離交廢液以及過濾清洗水；③生活污水。其中生產(chǎn)發(fā)酵冷卻水與空氣壓縮機(jī)冷卻水，建造水池及安裝冷卻塔，將冷卻水循環(huán)使用不外排。其他廢水排入污水處理站進(jìn)行處理。

2.2 治污現(xiàn)狀

現(xiàn)有廢水處理站一座，采用物化＋生化處理工藝。首先污水經(jīng)廠區(qū)管道匯集后至調(diào)節(jié)池，然后再由提升泵提升，依次經(jīng)過一沉pH 調(diào)節(jié)池、二沉pH 調(diào)節(jié)池、兼氧生化池、二沉池及CASS 池進(jìn)行處理。預(yù)處理和生化工序排出的污泥進(jìn)入污泥濃縮池內(nèi)，脫水后的泥餅外運(yùn)處置。

現(xiàn)有污水處理設(shè)施設(shè)計處理能力為800m3/d，處理后的廢水達(dá)到《山東省南水北調(diào)沿線水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB37-2006）一般保護(hù)區(qū)要求，現(xiàn)狀污水處理設(shè)施的出水COD及氨氮年平均排放濃度分別為85mg/L、8.5mg/L，處理后的廢水達(dá)標(biāo)排放。本次廢水深度治理工程規(guī)模為800m3/d，年處理能力22.5 萬m3，深度處理后10.5 萬m3/a 回用于生產(chǎn)，實際排放污水可以減少到12 萬m3/d，排放水質(zhì)也顯著提高，經(jīng)廢水深度處理后可以做到達(dá)標(biāo)排放。

2.3 用水現(xiàn)狀

脯氨酸生產(chǎn)中主要用水的工序是發(fā)酵罐冷卻、空氣壓縮機(jī)冷卻、發(fā)酵罐洗罐、反滲透、過濾清洗等。現(xiàn)狀用水除發(fā)酵罐冷卻水與空氣壓縮機(jī)冷卻水收集冷卻后直接循環(huán)利用外，其他工序其本都采用原水，耗水量較大。

考慮到廢水經(jīng)深度處理后可以回用于生產(chǎn)，企業(yè)決定把每天800m3廢水采用占地較少的深度處理工藝處理后回用于生產(chǎn)，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)水的效果，把生產(chǎn)中的廢水經(jīng)深度處理后達(dá)到《城市污水再利用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（DB/T19923-2005）及相應(yīng)的企業(yè)要求的標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的水質(zhì)控制指標(biāo)為：CODcr≤60mg/L，BOD5≤10mg/L，NH3-N ≤15mg/L。

項目實施后除反滲透等工序?qū)λ|(zhì)較嚴(yán)格采用原水外，其他對水質(zhì)要求較寬松的工序在不影響生產(chǎn)質(zhì)量的前提下可使用回用水，本工程實施后，可節(jié)省47%的原水用水量。

3 工藝流程設(shè)計

3.1 工藝流程確定

根據(jù)工程的水質(zhì)特點及出水要求，本工程設(shè)計采用絮凝沉淀、超濾與二氧化氯消毒相結(jié)合的處理工藝，工藝流程見圖2。

圖2 廢水深度處理工藝流程

3.2 工藝單體去除效率分析（詳見表1）

表1 工藝流程單體去除效率分析

3.3 工藝單體設(shè)計

3.3.1 集水池

主要作用：收集原污水處理站出水，通過提升泵將污水提升至絮凝沉淀池。采用鋼混結(jié)構(gòu)，設(shè)計水量800m3/d，停留時間0.5h，有效容積20m3，設(shè)計尺寸3.5m×2.0m×3.5m，有效水深3.0m；其中主要設(shè)備為提升泵，參數(shù)為：35m3/h、7m、2.2kW、數(shù)量：2 臺（1 用1 倍），控制方式：根據(jù)集水池水位，由水位開關(guān)控制提升泵運(yùn)行。

3.3.2 折板絮凝沉淀池

主要作用：利用絮凝劑的絮凝作用， 沉淀去除水中懸浮物和色度。采用矩形鋼混結(jié)構(gòu)， 分為折板絮凝池和斜板沉淀池。其中折板絮凝池，反應(yīng)時間10.5min，絮凝反應(yīng)池容積7.0m3，有效水深3.0m，池體尺寸2.0m×1.0m×3.4m，池數(shù)：1 座，分2 格；其中主要設(shè)備有折板填料與管道混合器，折板填料：為折板式絮凝反應(yīng)填料， 依據(jù)速度梯度不同分A、B、C 三種折板類型，A 型折板設(shè)計流速0.25 ～0.35m/s、B型折板設(shè)計流速0.15 ～0.25m/s、C 型折板設(shè)計流速0.10-0.15m/s；管道混合器：流量35m3/h，管徑DN200。

斜板沉淀池：表面負(fù)荷1.5m3/m2·h，停留時間2h，有效容積108m3，尺寸6.0m×4.0m×4.5m。主要設(shè)備為刮吸泥機(jī)、出水槽與斜板填料，刮泥機(jī)長度4.0m，跨度4.3mm，總功率（0.37+0.22）kW，根據(jù)泥位由可編程控制或人工控制；出水槽堰總長4.0m；斜板填料的斜板長1.2m，斜板水平傾角60°。

3.3.3 超濾車間

主要功能：超濾車間由倉庫、機(jī)修車間、設(shè)備間、值班控制室等組成，用于放置超濾水處理設(shè)備。采用地上式磚混結(jié)構(gòu)，平面尺寸32.0m×18.0m，層高7.0m，主要設(shè)備有加壓泵、精密過濾器、超濾主機(jī)等。

加壓泵設(shè)備參數(shù)為：流量35m3/h，揚(yáng)程37m，功率5.5kW，設(shè)有2 臺（1 用1 備）；精密過濾器采用立式；超濾主機(jī)處理能力35m3/h，設(shè)備功率1.5kW，配套清洗系統(tǒng)。

3.3.4 消毒回用水池

主要功能：由于處理后的水回用，考慮企業(yè)用水的特點，建設(shè)消毒回用水池加以消毒并調(diào)節(jié)蓄水，以達(dá)到消毒和回用的要求。采用鋼混結(jié)構(gòu)，設(shè)計水量800m3/d，停留時間1h，池體容積43m3，設(shè)計尺寸3.5m×3.5m×3.5m，有效水深3.0m。主要設(shè)備為回用清水泵，流量35m3/h，揚(yáng)程10m，功率2.2kW，設(shè)有2 臺（1 用1 備），控制方式為根據(jù)消毒回用水池水位及生產(chǎn)前集水池水位，由水位開關(guān)控制回用水泵運(yùn)行。

3.3.5 綜合機(jī)房

綜合機(jī)房由設(shè)備間、值班控制室、儲藥間組成，采用地上式框架結(jié)構(gòu)，設(shè)備間內(nèi)設(shè)回用清水泵、絮凝加藥裝置，并設(shè)電動葫蘆1 臺，用于藥品運(yùn)送，平面尺寸為8.1m×6.6m，主要設(shè)備有PAC 加藥裝置、PAM 加藥裝置及電動葫蘆。

PAC 加藥裝置：投藥能力3.5kg/h，配制濃度10%，配套功率2.2kW，設(shè)有2 套；PAM 加藥裝置：投藥能力0.07kg/h，配制濃度0.2%，配套功率1.0kW，設(shè)有2 套（1 用1 備）；電動葫蘆：起重量1t，起升高度5m，配電功率1.5+0.2kW，設(shè)有2 套（1 用1 備）。

3.3.6 綜合機(jī)房

采用地上式磚混結(jié)構(gòu)，平面尺寸8.1m×6.6m，主要設(shè)備為二氧化氯發(fā)生器，有效氯產(chǎn)量50g/h，功率1.0kW，數(shù)量：設(shè)有2 臺（1 用1 備），配套設(shè)備有動力水泵、原料罐、化料器、水射器等，控制方式采用流量前潰同余氯配合控制。

4 結(jié)語

經(jīng)研究分析可知，采用“絮凝沉淀、超濾與二氧化氯消毒”相結(jié)合的處理工藝，可以使得達(dá)標(biāo)排放，項目實施后，每年CODcr每年減排15.3t，BOD5每年減排3.3t，NH3-N 每年減排2.2t?？蓭磔^大的生態(tài)環(huán)境效益和社會效益。