CN103011515A

CN103011515A - 豆制品废水生化处理工艺及装置

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Publication number: CN103011515A
Application number: CN2012105545797A
Authority: CN
Inventors: 奕锦伟; 张淼佳; 刘慧�
Original assignee: HANGZHOU GREEN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU GREEN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明涉及豆制品废水生化处理工艺及装置。其工艺步骤和装置组成有：废水依序流经调节池、水解酸化池、厌氧池、生物同步降解池和泥水分离装置。水解酸化池将颗粒物和大分子水解成可溶性物质并降解COD；厌氧池产生甲烷的同时降解COD；生物同步降解池采用低溶氧曝气同步降解COD和N；生物同步降解池末端混合液回流到进水端，部分提升到泥水分离装置；泥水分离后的清水达标排放，污泥回流到水解酸化池的进水端；剩余污泥排入污泥处置系统。本发明有益效果：全程生化处理工艺和生物同步降解COD和N，处理出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准，解决豆制品废水处理N超标、污泥量大和成本高的问题。

Description

豆制品废水生化处理工艺及装置

技术领域

本发明涉及一种废水处理工艺及装置，具体指豆制品废水生化处理工艺及装置，是利用微生物同步降解豆制品废水COD和N的工艺及装置。

背景技术

豆制品废水是黄豆加工成豆制品过程中产生的废水。豆制品废水主要组成有：黄泔水、浸泡水、冲洗废水；豆制品废水主要污染物成分有：豆渣、油脂、蛋白质和纤维多糖等。豆制品废水主要特点是：COD和N的浓度很高，综合废水的COD_Cr5500～10000mg/L，BOD₅3000～5000mg/L，总氮200～500mg/L。豆制品废水处理不达标排放，将引发水体富营养化，影响其经济价值和社会价值。

豆制品废水处理，目前应用最广的工艺为“沉淀池或气浮池+厌氧池+好氧池+气浮池”，处理后出水COD_Cr100～200mg/L，氨氮40～90mg/L。对照《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准，COD和N超标，特别是N超标现象比较普遍，而且废水处理过程中排泥量大，处理成本高。其主要技术原因在于：

传统的A/O工艺及其延伸工艺及装置对高浓度COD和N并存的豆制品废水处理，局限性很大：一是硝化和反硝化置于不同的空间或时间，导致工艺流程长，废水在BOD₅降解到一定值以下(30mg/L)，才进行硝化反应，需要配置的生化池容积大，废水处理投资不足就会造成去除效率达不到设计要求；二是生物脱氮制约因素多，总氮去除效率低(小于80％)，造成处理后出水N指标超标。

豆制品废水的油脂和SS含量很高，会造成后续厌氧池三相分离器的堵塞或损坏，因此在生化处理前利用物化沉淀或气浮的方法，去除油脂和SS，使水质满足三相分离器的进水要求，这就产生大量的污泥，污泥成分主要是油脂和物化絮体，污泥排放量4～8吨污泥/千吨废水(含水率～80％)。

在废水处理过程中投加石灰、混凝剂、PAM、液碱等药剂，导致药剂费用增加和污泥处置费用增加，普遍反映废水处理费用2.5～3.0元/吨废水。

同步硝化反硝化理论(SND)和低溶氧控制技术，给生物脱氮提供了新的理论基础和技术手段，同时也产生了相应的生物脱氮装置，上世纪九十年代荷兰和比利时等国家研发了相应的CANON工艺及装置和OLAND工艺及装置。其核心是：生化池控制低溶解氧环境，在生化池内实现短程硝化和厌氧氨氧化、好氧硝化和好氧反硝化等生化反应，即同池同步脱氮。但由于这些工艺及装置控制低溶氧范围比较窄(0.1～0.5mg/L)，在高浓度COD和N并存的豆制品废水处理时，COD和N的降解效率不够理想。

发明内容

为了克服上述工艺及装置的缺陷，本发明的豆制品废水生化处理工艺及装置，在高浓度COD和N并存的豆制品废水处理时，通过改进生物同步脱氮工艺的曝气方式和提高低溶氧范围，在同池同步脱氮的基础上，强化COD降解功能，实现COD和N同池同步降解。

本发明的技术方案，包括豆制品废水生化处理工艺及装置，分别介绍如下：

本发明豆制品废水生化处理工艺，包括以下工艺步骤：

(1)废水经调节池提升到水解酸化池，将颗粒物和大分子水解成可溶性物质并降解COD；

(2)流入厌氧池，产生甲烷降解COD，再流入生物同步降解池，同步降解COD和N；

(3)生物同步降解池末端的混合液部分回流到进水端，部分提升到泥水分离装置，泥水分离后的清水达标排放，污泥回流到水解酸化池；

(4)废水处理过程中产生的剩余污泥排入污泥处置系统。

步骤(1)所述的调节池，水力停留时间8～12h。

步骤(1)所述的水解酸化池，生化停留时间8～12h。

步骤(2)所述的厌氧池，生化停留时间24～36h，进水端投加碱液，控制进水pH6.5～7.5。

步骤(2)所述的生物同步降解池，溶解氧范围0.1～1.2mg/L，生化停留时间36～48h。

步骤(3)所述的混合液回流，回流比20～30倍。

步骤(4)所述的剩余污泥排入污泥处置系统，剩余污泥为水解酸化池和泥水分离装置排放的生化污泥，污泥处置系统按常规设计。

本发明的豆制品废水生化处理装置，是豆制品废水生化处理工艺的工程化应用。其装置组成和工艺步骤如下：

所述的豆制品废水生化处理装置，按废水流经顺序包括：调节池、水解酸化池、厌氧池、生物同步降解池和泥水分离装置。

所述的调节池，设置机械格栅机和网板微滤机。

所述的水解酸化池，选用UBF(复合型厌氧流化床)，顶部设置废气处置系统，上部设置斜管或斜板，中间挂生物填料，底部设置泥斗和排泥管路。

所述的厌氧池，选用EGSB(厌氧膨胀颗粒污泥床)，进水端设置pH自控系统，池顶设置沼气收集、处理、利用装置。

所述的生物同步降解池，曝气管选用微孔曝气软管，曝气管间距110～220mm，混合液回流选用气动提升装置，优选的以空气为动力的气提水泵。

所述的泥水分离装置，选用超滤膜。

本发明有益效果：一是污泥排放量小：全程生化处理工艺，将现有的物化沉淀池或气浮池改成水解酸化池，同时采用生物同步降解技术，生化池控制污泥浓度高，每千吨废水产泥0.8～1.2吨(含水率80％)，较传统工艺减少70％以上。二是COD和N同池同步降解，且降解效率提升：COD_Cr去除率大于90％，氨氮去除率大于90％，总氮去除率大于80％，出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准。三是废水处理成本低：工艺不需要投加石灰、混凝剂、PAM等药剂，并采用低溶氧曝气，废水处理成本1.8～2.0元/吨废水，较传统工艺减少30％以上。

附图说明

图1，是本发明豆制品废水生化处理工艺及装置具体实施方式的流程示意图；

图2，是本发明豆制品废水生化处理工艺及装置具体实施方式的平面示意图；

图3，是图2的A-A剖面图。

附图中各标记的说明：

1-调节池，2-水解酸化池，3-厌氧池，4-生物同步降解池，5-混合液回流气动提升装置，6-泥水分离装置，7-污泥处置系统，8-曝气区在线溶氧仪，9-曝气管，10-风机，11-风机风管。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式进行阐述：

参见图1、图2和图3，豆制品废水生化处理工艺及装置，处理废水的步骤及装置如下：

(1)废水经调节池1提升到水解酸化池2，将颗粒物和大分子水解成可溶性物质并降解COD；

(2)流入厌氧池3，产生甲烷降解COD，再流入生物同步降解池4，同步降解COD和N；

(3)生物同步降解池4末端的混合液部分回流到进水端，部分提升到泥水分离装置6，泥水分离后的清水达标排放，污泥回流到水解酸化池2；

(4)废水处理过程中产生的剩余污泥排入污泥处置系统7。

步骤(1)所述的调节池1，水力停留时间8～12小时，其作用是调节水量和均匀水质。在调节池前设置机械格栅机和网板微滤机，通过机械格栅机去除废水中的垃圾和豆壳，通过网板微滤机去除破碎大豆和豆渣。

步骤(1)所述的水解酸化池2，选用UBF(复合型厌氧流化床)，生化停留时间8～12h，其作用是将废水中的颗粒物和大分子水解成可溶性物质，降解COD，减少污泥排放。以水解酸化池2替代传统的物化沉淀池或气浮池，废水中的大豆纤维素和多糖水解为葡萄糖，植物蛋白水解为氨基酸，脂类转化成脂肪酸，水解产物都溶于水，出水SS符合后续厌氧池3的三相分离器要求。水解酸化池2为底部进水，控制水流上升流速0.8～1.2m/h；COD_Cr去除容积负荷3～5KgC OD/m³.d；水解酸化池2的池高10～12m，顶部设置废气处置系统，上部设置斜管或斜板，中间挂生物填料，底部设置泥斗和排泥管路，采用重力式间歇性排泥，剩余污泥排入污泥处置系统7，折合干污泥0.2～0.4吨/千吨废水(含水率80％)；出水重力流进入厌氧池3。

步骤(2)所述的厌氧池3，选用EGSB(厌氧膨胀颗粒污泥床)，生化停留时间24～36h，其作用是产生甲烷的同时降解COD。经过前段水解酸化的出水，在厌氧池3完成厌氧反应的最后一个阶段，产甲烷菌利用乙酸、氢气和二氧化碳产生甲烷气体，降解COD。在厌氧池3的顶部，气、固、液三相被分离，沼气回收利用，出水一部分循环，另一部分进入后续生化系统，剩余污泥储存外卖或排入水解酸化池2。厌氧池3的池高13～15m，池顶有盖，并配套沼气收集、处理、利用装置；适当提高进水pH值有利于产甲烷细菌的脱碳作用，控制pH6.5～7.5，配套液碱投加和pH自控系统；厌氧池3为底部进水，适当增加废水内循环流速可以改善泥水混合，控制水流上升流速2～4m/h；COD_Cr去除容积负荷5～10KgCOD/m³.d；出水部分用泵提升循环，循环水泵扬程大于24m；出水重力流到生物同步降解池4；剩余污泥储存外卖或排入水解酸化池2。

步骤(3)所述的生物同步降解池4，曝气区的进水端采用多点布水与回流混合液混合，通过曝气区在线溶氧仪8控制溶解氧范围0.1～1.2mg/L，生化停留时间36～48h，MLSS7000～8500mg/L，COD_Cr去除容积负荷0.8～1.6KgCOD/m³.d，氨氮去除容积负荷O.1～0.4Kg氨氮/m³.d。生物同步降解池4的作用是同步降解COD和N。生物同步脱氮工艺及低溶氧控制技术设定的“低溶氧”范围比较窄(取值0.1～0.5mg/L)，在豆制品废水处理时，由于供氧总量的不足，对高浓度COD的氧化不够充分，COD降解效率低，需要延长生化停留时间或增加生化池容量，因此，在低溶氧水平下，适当提高曝气区溶解氧控制范围(0.1～1.2mg/L)，即保证同步脱氮的同时，又提高COD降解。生物同步降解池4的低溶氧控制，表明微生物处于“兼氧”和“好氧”的临界环境中，微生物种群丰富，对有机物的降解机理更多元化。“兼氧”环境中：兼氧异养菌将有机碳和氮杂环等大分子水解成小分子、缺氧反硝化菌将NO₂ ^-和NO₃ ^-还原成N₂、厌氧氨氧化菌将氨氧化成N₂；“好氧”环境中：好氧异养菌将有机碳氧化成CO₂、好氧硝化菌将氨氧化成NO₂ ^-和和少量NO₃ ^-、好氧反硝化菌将氨氧化成N₂。通过上述系列生化反应，实现COD和N同池同步降解。

步骤(3)所述的生物同步降解池4的曝气区，底部安装曝气管9接风机风管11，曝气管9安装间距80～350mm，优选的110～220mm，曝气管9的高密度铺设使得气泡上升流速慢(0.2～0.6m/s)，气泡无功散发减少，可以提高溶氧效率，降低电耗，同时可以避免强曝气对微生物絮体的剪切，污泥凝聚性好、絮体大、密实度适中；曝气管9选用微孔曝气软管，直径50～65mm，软管上开孔直径小，单位长度开孔数多，上升气泡直径小(Φ2～4mm)，在絮体表面粘附着的小气泡有利于有氧呼吸和碳、氮的氧化，而絮体内部的溶解氧不足和碳源的充足有利于反硝化作用的发生，提高COD和N的降解效率。

步骤(3)所述的混合液回流，回流比20～30倍。生物同步降解池4末端的混合液回流到进水端，其作用是改善进水条件，增加污泥浓度。微生物特征化明显，提高COD和N的去除率，减少污泥排量。混合液回流气动提升装置5，优选的以空气为动力的气提水泵。混合液回流提升高度很小(0.1～0.3m)，混合液回流气动提升装置5比较机电水泵的超液位提升，理论上节省电耗5倍以上。在具体实施时，可通过调整混合液回流气动提升装置5的进气阀门来控制回流量和回流比，也可通过检测生物同步降解池4进水端的水质来调整回流量和回流比，混合液回流气动提升装置5的气源来自风机10。

步骤(4)所述的泥水分离系统6，选用超滤膜，超滤膜清水达标排放，污泥部分回流到到水解酸化池2进水端，少部分进入污泥处置系统7脱水外运，折合干污泥0.6～0.8吨/千吨废水(含水率80％)。豆制品废水COD和N浓度高，废水可生化性好，污泥产率大，污泥浓度高，MLSS7000～8500mg/L，采用斜管或斜板澄清的方法，出水带泥现象比较严重，因此选用超滤膜分离，膜处理清水COD稳定。

实施例，某豆制品厂废水处理

废水处理原工艺及装置为“调节池+物化沉淀池+厌氧池+好氧池+物化气浮池”，出水氨氮和总氮超标，污泥产量大，处理成本高。应用本发明进行工艺调整实践。

调整后的工艺及装置：“调节池+UBF池+EGSB池+生物同步降解池”。

调整后的工艺及装置参数：UBF池：生化停留时间12h，出水COD_Cr8450mg/L，COD_Cr去除率16％，COD_Cr去除容积负荷3.1KgCOD/m³.d；EGSB池：生化停留时间26h，pH6.8，出水COD_Cr1960mg/L，COD_Cr去除率77％，COD_Cr去除容积负荷6.0KgCOD/m³.d；生物同步降解池：生化停留时间46h，溶解氧范围0.1～1.2mg/L，MLSS 7600～8360mg/L，COD_Cr去除率96％，COD_Cr去除容积负荷1.0KgCOD/m³.d，氨氮去除率99％，氨氮去除容积负荷0.2Kg氨氮/m³.d；混合液回流设备为气提水泵，回流比24倍；泥水分离采用外置管式超滤膜。工艺及装置调整前后指标比较参见表1。

表1某豆制品厂废水处理工艺及装置调整比较

上表显示，本发明工艺及装置COD_Cr去除率高(99％)，氨氮去除率高(99％)，总氮去除率高(92％)，出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准，而且污泥(含水率～80％)排放量减少70％，废水处理成本降低32％。

Claims

1.豆制品废水生化处理工艺，其特征在于处理步骤如下：

(4)废水处理过程中产生的剩余污泥排入污泥处置系统。

2.根据权利要求1所述的豆制品废水生化处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)的水解酸化池，生化停留时间8～12h。

3.根据权利要求1所述的豆制品废水生化处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)的厌氧池，生化停留时间24～36h，进水端投加碱液，控制进水pH6.5～7.5。

4.根据权利要求1所述的豆制品废水生化处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)的生物同步降解池，溶解氧范围0.1～1.2mg/L，生化停留时间36～48h。

5.根据权利要求1所述的豆制品废水生化处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)的混合液回流，回流比20～30倍。

6.根据权利要求1所述的豆制品废水生化处理工艺，应用于工程的豆制品废水生化处理装置，其特征在于：按废水流经顺序包括：调节池、水解酸化池、厌氧池、生物同步降解池和泥水分离装置。

7.根据权利要求6所述的豆制品废水生化处理装置，其特征在于：所述的水解酸化池，选用UBF(复合型厌氧流化床)，顶部设置废气处置系统，上部设置斜管或斜板，中间挂生物填料，底部设置泥斗和排泥管路。

8.根据权利要求6所述的豆制品废水生化处理装置，其特征在于：所述的厌氧池，选用EGSB(厌氧膨胀颗粒污泥床)，进水端设置pH自控系统，池顶设置沼气收集、处理、利用装置。

9.根据权利要求6所述的豆制品废水生化处理装置，所述的生物同步降解池，曝气管选用微孔曝气软管，曝气管间距110～220mm，其特征在于：所述的生物同步降解池，混合液回流选用气动提升装置，优选的以空气为动力的气提水泵。

10.根据权利要求6所述的豆制品废水生化处理装置，其特征在于：所述的泥水分离装置，选用超滤膜。