6000m3/d明膠廢水處理工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐

摘要：明膠廢水與常見(jiàn)的工業(yè)廢水有較大不同，其成分更加復(fù)雜，處理難度更大。以某明膠生產(chǎn)企業(yè)為例，結(jié)合廢水處理站設(shè)計(jì)處理規(guī)模和進(jìn)出水水質(zhì)，對(duì)不同廢水處理工藝進(jìn)行比選。經(jīng)比選，廢水處理站選用“初沉池+氣浮池+水解池+厭氧好氧生化池+二沉池”組合工藝處理明膠廢水。經(jīng)該工藝處理后，出水的化學(xué)需氧量、生化需氧量和氨氮等主要指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：明膠廢水；處理工藝；初沉池；氣浮池；厭氧好氧生化池

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）10-0-04

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Design and Practice of 6 000 m3/d Gelatin Wastewater Treatment Project

ZOU Daofeng

（Fujian Zhongyuan Environmental Protection Technology Co.， Ltd.， Fuzhou 350001， China）

Abstract： Gelatin wastewater is significantly different from common industrial wastewater， as its composition is more complex and the treatment difficulty is greater. Taking a gelatin production enterprise as an example， different wastewater treatment processes are compared and selected based on the design of the wastewater treatment plant’s treatment scale and the quality of the inflow and outflow water. After comparison， the wastewater treatment station adopts a combination process of “primary sedimentation tank + air flotation tank + hydrolysis tank + anaerobic oxic biochemical tank + secondary sedimentation tank” to treat gelatin wastewater. After treatment with this process， the main indicators of chemical oxygen demand， biochemical oxygen demand， and ammonia nitrogen in the effluent meet the design requirements and meet the first level standards of the Comprehensive Wastewater Discharge Standard （GB 8978—1996）.

Keywords： gelatin wastewater; treatment process; primary sedimentation tank; air flotation tank; anaerobic oxic biochemical tank

骨明膠是從骨頭中提取的一種無(wú)脂肪、高蛋白的食物，其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水主要來(lái)源于脫脂、浸酸、浸灰、中和、制膠和磷酸氫鈣生產(chǎn)等工序，成分復(fù)雜，處理難度大。某明膠生產(chǎn)企業(yè)于1994年建成600 t明膠生產(chǎn)線，后經(jīng)不斷改造，明膠生產(chǎn)能力現(xiàn)已達(dá)到1 500 t，主要產(chǎn)品有藥用明膠、食用明膠和副產(chǎn)品飼料級(jí)磷酸氫鈣等。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)要求，明膠生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢水經(jīng)處理設(shè)施處理后需要達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。為了保護(hù)周邊環(huán)境，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，該明膠生產(chǎn)企業(yè)配套建設(shè)廢水處理站。項(xiàng)目選用“初沉池+氣浮池+水解池+厭氧好氧（Anaerobic Oxic，AO）生化池+二沉池”組合工藝處理明膠廢水，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為6 000 m3/d。

1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

參考項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)及同類型企業(yè)情況，確定廢水處理站設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)，如表1所示。處理后，出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》

（GB 8978—1996）的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)有化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD）、氨氮（NH3-N）、懸浮物（Suspended Solids，SS）和pH值。其中，進(jìn)水pH值為8.0～12.5，出水pH值為6.0～9.0。

2 明膠廢水處理工藝設(shè)計(jì)

骨明膠生產(chǎn)過(guò)程中，廢水主要來(lái)源于脫脂、浸酸、浸灰、中和、制膠和磷酸氫鈣生產(chǎn)等工序[1]。明膠廢水水量與水質(zhì)波動(dòng)大。例如，浸灰工段排灰、磷鈣車間排水等工序通常具有間隙性，不同工序排水的水質(zhì)差異極大。廢水可生化性較好，含有大量來(lái)自原皮的可溶性蛋白、脂肪等有機(jī)物和甲酸等低分子添加劑，BOD/COD通常在0.4～0.5。浸酸工段和磷酸氫鈣生產(chǎn)工段產(chǎn)生的廢水呈酸性，主要含有Cl-、Ca2+和蛋白質(zhì)、核酸等有機(jī)物，其中，Cl-濃度高達(dá)20 000 mg/L。浸灰工段廢水呈堿性，含有大量Ca（OH）2、蛋白質(zhì)和氨基酸等有機(jī)物。Cl-濃度過(guò)高對(duì)生化處理有一定的抑制作用，廢水含有的蛋白質(zhì)、氨基酸也增加NH3-N達(dá)標(biāo)排放的處理難度[2]。廢水SS濃度高，易腐敗，污泥產(chǎn)生量大。每升廢水的SS濃度可高達(dá)數(shù)千毫克[3]。

2.1 廢水處理工藝比選

明膠廢水的Ca2+濃度較高，不宜采用生物膜法進(jìn)行處理，宜采用活性污泥法進(jìn)行處理[4]。廢水有機(jī)氮含量較高，工藝設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮脫氮。目前，廢水處理常用的脫氮工藝主要有氧化溝工藝、序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor activated sludge process，SBR）和AO工藝等[5]。

2.1.1 氧化溝工藝

氧化溝工藝采用延時(shí)曝氣，水力停留時(shí)間長(zhǎng)，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，具有良好的脫氮功能。但是，受曝氣設(shè)備（主要使用轉(zhuǎn)碟、轉(zhuǎn)刷和表曝機(jī)）的限制，一般氧化溝水深不能太深，因此占地面積較大。項(xiàng)目地處我國(guó)北方地區(qū)，冬季天氣比較寒冷，盡量采用鼓風(fēng)曝氣方式來(lái)保持生化池水溫，而氧化溝主要使用轉(zhuǎn)碟、轉(zhuǎn)刷和表曝機(jī)供氧，不能在冬季將水溫控制在較高水平，影響硝化效果。因此，項(xiàng)目不考慮采用氧化溝工藝。

2.1.2 SBR工藝

SBR工藝具有一定的脫氮功能，但硝化和反硝化過(guò)程在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，只能通過(guò)不同時(shí)間采用不同工序營(yíng)造硝化和反硝化環(huán)境，受環(huán)境因素干擾較大，硝化和反硝化速率不宜控制，因此實(shí)際運(yùn)行往往達(dá)不到理想的脫氮效果。此外，SBR工藝采用間歇曝氣，明膠廢水在曝氣過(guò)程中會(huì)生成大量的CaCO3，易對(duì)曝氣器造成堵塞[6]。

2.1.3 AO工藝

AO工藝硝化和反硝化過(guò)程分開(kāi)在兩個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，各反應(yīng)器工藝條件較易控制，脫氮效果穩(wěn)定。經(jīng)綜合考慮，項(xiàng)目采用基于活性污泥法的AO工藝進(jìn)行脫氮[7]。為了加快蛋白質(zhì)水解和大分子分解，AO工藝前端添加厭氧水解工序[8]。經(jīng)設(shè)計(jì)，項(xiàng)目選用以AO工藝為核心的“初沉池+氣浮池+水解池+AO生化池+二沉池”組合工藝處理明膠廢水，工藝流程如圖1所示。

2.2 處理工藝說(shuō)明

浸酸車間、磷鈣車間和浸灰車間產(chǎn)生的廢水由明渠輸送，經(jīng)格柵去除骨粒等粗大物，然后自流至灰水集水池。需要注意的是，集水池布設(shè)曝氣裝置，防止污泥沉淀。之后，出水通過(guò)提升泵提升至預(yù)沉池，沉淀去除大部分石灰等懸浮物，清水自流進(jìn)入綜合廢水集水池。脫脂車間、提膠車間等產(chǎn)生的廢水由明渠輸送，經(jīng)格柵去除骨粒等粗大物，然后自流至綜合廢水集水池。同樣，集水池布設(shè)曝氣裝置，防止污泥沉淀。之后，出水通過(guò)提升泵提升至預(yù)曝氣調(diào)節(jié)池，通過(guò)預(yù)曝氣均質(zhì)后由泵提升至初沉池。初沉池投加硫酸，發(fā)生中和反應(yīng)，出水進(jìn)入初沉池，以除去大部分懸浮物和不溶性有機(jī)物，并且采用聚丙烯酰胺作為助凝劑，以提高共沉淀效果。

初沉池出水自流進(jìn)入氣浮池，投加混凝劑聚合氯化鋁、絮凝劑聚丙烯酰胺，經(jīng)過(guò)攪拌反應(yīng)，除去廢水中油脂類等不易下沉物質(zhì)。污水經(jīng)氣浮池上方的刮渣機(jī)刮去浮渣后進(jìn)入送入集泥池進(jìn)行脫水處理。氣浮池廢水自流進(jìn)入AO生化池，在水解池中將大分子有機(jī)物水解成小分子有機(jī)物，以提高有機(jī)物去除效率，同時(shí)有機(jī)氮通過(guò)水解轉(zhuǎn)換為氨氮。在后續(xù)缺氧池和好氧池中，利用系統(tǒng)活性污泥的微生物作用去除大部分溶解態(tài)有機(jī)污染物，并通過(guò)生物硝化與反硝化作用脫氮。水解池和缺氧池布設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)，好氧池布置可提升曝氣器，混合液經(jīng)內(nèi)回流泵回流至缺氧池。好氧池混合液經(jīng)二沉池沉淀后，出水達(dá)標(biāo)排放。預(yù)沉池和初沉池沉淀污泥直接排入集泥池，二沉池剩余污泥經(jīng)濃縮池濃縮后排入集泥池，集泥池污泥由污泥輸送泵送入污泥脫水機(jī)進(jìn)行機(jī)械脫水，干泥外運(yùn)后安全填埋。濃縮池上清液、脫水機(jī)濾液及沖洗水返回綜合廢水集水池循環(huán)使用。

2.3 工藝單元設(shè)計(jì)參數(shù)

格柵渠設(shè)置2座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單池尺寸為8.45 m×0.80 m×1.50 m（長(zhǎng)×寬×高）?；宜卦O(shè)置1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為360 m3，尺寸為15.00 m×8.45 m×3.50 m（長(zhǎng)×寬×高）。預(yù)沉池設(shè)置1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為360 m3，直徑為14 m，高度為5.0 m，表面負(fù)荷為0.82 m3/（m2·h）。綜合廢水集水池設(shè)置

1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為360 m3，尺寸為15.00 m×8.45 m×3.50 m（長(zhǎng)×寬×高）。預(yù)曝氣調(diào)節(jié)池設(shè)置1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為5 800 m3，尺寸為46.2 m×23.0 m×6.0 m（長(zhǎng)×寬×高），水力停留時(shí)間為23.2 h。加藥反應(yīng)池設(shè)置1座，分為3格，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為80 m3，尺寸為4.5 m×3.3 m×6.5 m（長(zhǎng)×寬×高），水力停留時(shí)間為20 min。

初沉池設(shè)置2座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為900 m3，單池直徑為14 m，高度為6.5 m，表面負(fù)荷為0.82 m3/（m2·h）。反應(yīng)池設(shè)置2座，每座分為3格，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為80 m3，單池尺寸為5.5 m×3.0 m×3.0 m（長(zhǎng)×寬×高），水力停留時(shí)間為20 min。氣浮池設(shè)置2座，每座分為3格，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為165 m3，單池尺寸為12.0 m×5.5 m×3.0 m（長(zhǎng)×寬×高），表面負(fù)荷為1.9 m3/（m2·h）。水解缺氧池設(shè)置2座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單池有效容積為2 100 m3，單池尺寸為22.5 m×14.5 m×7.0 m（長(zhǎng)×寬×高），單池水力停留時(shí)間為16.8 h，污泥濃度為4 000 mg/L，硝化液回流比為300%，污泥回流比為100%。

好氧池設(shè)置2座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為5 400 m3，單池尺寸為37.5 m×22.5 m×7.0 m（長(zhǎng)×寬×高），單池水力停留時(shí)間為43.0 h，污泥濃度為4 000 mg/L，NH3-N和BOD負(fù)荷保持在較低水平。二沉池設(shè)置1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為1 700 m3，直徑為25.0 m，高度為4.0 m，表面負(fù)荷為0.51 m3/（m2·h）。污泥濃縮池設(shè)置1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為450 m3，直徑為12.0 m，高度為4.5 m。集泥池設(shè)置1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為600 m3，尺寸為15 m×12 m×

4 m（長(zhǎng)×寬×高）。

3 實(shí)際運(yùn)行效果

經(jīng)調(diào)試，該廢水處理站的實(shí)際運(yùn)行效果如表2、

表3所示。項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理規(guī)模為6 000 m3/d，總投資為1 518.15萬(wàn)元，占地面積為8 000 m2，噸水運(yùn)行費(fèi)用為2.56元，主要由人工費(fèi)、電費(fèi)和藥劑費(fèi)組成，直接運(yùn)行費(fèi)用匯總?cè)绫?所示。其中，電費(fèi)單價(jià)為

0.7元/（kW·h），日用電量為14 942.93 kW·h。藥劑主要有兩種，即聚丙烯酰胺和濃硫酸。聚丙烯酰胺單價(jià)為20 000元/t，噸水消耗量為0.01 kg；濃硫酸單價(jià)為400元/t，噸水消耗量為0.8 kg。人員工資標(biāo)準(zhǔn)為4 500元/人，定員12人。實(shí)際運(yùn)行顯示，“初沉池+氣浮池+水解池+AO生化池+二沉池”組合工藝可用于處理明膠廢水，在技術(shù)和運(yùn)行費(fèi)用方面都可行。明膠廢水中SS濃度高，易腐敗，污泥產(chǎn)生量大，污泥處理要充分考慮系統(tǒng)處理能力。

4 結(jié)論

項(xiàng)目通過(guò)分析明膠廢水特性，對(duì)比不同處理工藝，結(jié)合實(shí)際情況，采用“初沉池+氣浮池+水解池+

AO生化池+二沉池”組合工藝處理明膠廢水。項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理規(guī)模為6 000 m3/d，總投資為1 518.15萬(wàn)元，占地面積為8 000 m2，噸水運(yùn)行費(fèi)用為2.56元。實(shí)際運(yùn)行顯示，出水水質(zhì)可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》

（GB 8978—1996）的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

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