CN103524001A - 高油脂食品加工废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高油脂食品加工废水处理方法，它是将废水通过依次进行的下述工序的处理而得到达标排放水，处理工序为：除渣、ABR厌氧处理、气浮、曝气生物滤池生化（简称为BAF生化）、混凝、过滤、消毒、污泥处理以及气体处理。本发明针对食品加工废水中油脂浓度高的水质特点，先通过ABR反应器多分格的构造形式去除动植物浮油，再通过投加石灰和PAC，使废水中动植物油等有机污染物形成絮体，废水中的磷酸根与钙离子和铝离子反应生成磷酸盐沉淀去除，然后通过气浮池产生大量的微细气泡，促使残余的油脂粘附于杂质絮体颗粒上，形成比重小于水的絮体上浮水面，从而去除大部分动植物油脂等有机污染物，不仅使得油类指标达标，而且降低后续BAF生化处理的负荷。
Description
技术领域
本发明涉及一种高油脂废水处理方法，特别是涉及一种基于ABR厌氧技术、气浮技术和BAF技术的高油脂食品加工废水处理方法，属于环境工程的水污染治理领域。
背景技术
食品工业原料广泛，制品种类繁多，加工过程要使用大量水，因此有很多废物作为污水的形式排放。排出废水的水量、水质差异很大。废水中主要污染物有：(1)漂浮在废水中固体物质，如菜叶、果皮、碎肉、禽羽等；(2)悬浮在废水中的物质有油脂、蛋白质、淀粉、胶体物质等；(3)溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等，特别是磷化合物和氮化合物含量高；(4)原料夹带的泥砂及其他有机物等；(5)致病菌毒等。由于食品种类繁多，原料来源广泛，食品加工污水具有悬浮物、油脂含量高，重金属离子多，COD和BOD数值大，水量变化幅度大，氮、磷化合物含量高，水温较高等水质特点。
目前，食品加工废水处理方法主要有：（1）物理处理法：主要有筛滤、撇除、调节、沉淀、气浮、离心分离、过滤、微滤等。（2）化学处理法：主要有中和、混凝、电解、氧化还原、离子交换、膜分离法等。（3）生物处理法：主要好氧法、厌氧法、稳定塘、土地处理以及由上述方法的组合。
食品加工废水的处理方法有多种，但一种方法单独处理往往效果不佳，需要针对不同工业废水的水质特点，以及污染物的成分不同，采取多种技术联合处理，才能取得理想的处理效果。
发明内容
本发明的目的在于针对高油脂食品加工废水处理方法中所存在的设计工艺流程长、处理系统结构过于复杂、运行费用高、处理后的排放废水不达标等缺陷，提供一种基于ABR厌氧技术、气浮技术和BAF技术相结合，去除油脂、COD、氨氮和磷的效果好，成本较低，处理系统简单的高油脂食品加工废水处理方法。
本发明所述高油脂食品加工废水处理方法包括以下步骤：
（1）除渣
高油脂食品加工废水经管道收集后进入粗格栅和细格栅，先通过粗格栅去除废水中的粗大的浮漂物，然后通过细格栅进一步去除水中大部分不可溶解性的悬浮物，产生的隔渣打包外运，防止悬浮物对后续管、泵以及构筑物堵塞；正常运行情况下，废水进入集水池；发生突发事件时废水则进入事故池，通过事故池以储存事故生产时排放水，以便后续稀释处理后再进入集水池，防止高浓度负荷对后续处理工艺的冲击；
（2）ABR厌氧处理
集水池出水经提升泵提升进入ABR反应器，一方面利用ABR反应器的多分格结构去除浮油；另一方面，经过ABR反应器中厌氧菌、兼氧菌的吸附、发酵、产甲烷共同作用下将有机酸分解成甲烷和二氧化碳，降低COD；
（3）气浮
ABR反应器出水流入混凝池，在搅拌条件下先投加石灰，再加入PAC进行混凝处理，最后调节PH后进入气浮池进行气浮分离，通过气浮除油除磷，并进一步降低SS；
（4）曝气生物滤池生化（简称为BAF生化）
气浮池出水进入曝气生物滤池，通过生物氧化降解作用对废水进行净化，进一步除去COD、氨氮和总氮，同时起到过滤的作用进一步去除SS，得到净化废水；
（5）混凝
BAF出水先自流进入混凝反应池，投加PAC，进行化学除磷，以确保总磷达标；
（6）过滤
混凝反应池的出水自流进入滤布滤池进行过滤分离，完成总磷的去除；
（7）消毒
滤布滤池出水进入接触池进行二氧化氯消毒，对废水进行杀菌消毒；同时接触池兼作反洗水池。
（8）污泥处理
步骤（2）ABR厌氧处理的ABR反应器、步骤（3）气浮中的混凝池产生的沉淀（即污泥）和步骤（3）气浮中的气浮池产生的浮渣（即污泥）都通过管道进入污泥池，然后依次经过机械浓缩槽和污泥脱水机的脱水作用使得污泥减容，脱水后干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤（1）除渣中的集水池；
（9）气体处理
步骤（2）厌氧处理中ABR反应器厌氧微生物产生的沼气经沼气脱硫及焚烧系统处理后的尾气进入尾气除臭系统处理；同时，步骤（1）除渣中的集水池和步骤（3）气浮中的气浮池产生的气体也都与进入尾气除臭系统处理。
更为具体地：
上述步骤（3）气浮中石灰的投加量为5~75ppm。
上述步骤（3）气浮中PAC的投加量为5~60ppm。
上述步骤（3）气浮中最后投加60~180ppm的石灰调节PH值至8.0-8.5再进入气浮池。
上述步骤（5）混凝中PAC的投加量为0~20ppm。
上述步骤（8）上述污泥处理中的污泥脱水机为叠螺式脱水机、真空过滤脱水机、压滤脱水机或离心脱水机中的一种。
上述步骤（3）气浮中的混凝池、步骤（5）混凝中的混凝反应池和步骤（7）消毒中的接触池都带有配药系统和加药系统。
上述步骤（3）气浮为布气气浮法、电气浮法、生物及化学气浮法或溶气气浮法中的一种。
上述步骤（3）气浮中气浮池的出水SS≤60mg/L。
本发明的处理方法选用“ABR+气浮+BAF”的组合工艺。ABR主要降低COD并利用其多分格的构造形式去除浮油；气浮主要作用是通过投加石灰乳液除磷、气浮除油以及降低SS，确保进BAF池废水的SS指标≤60mg/L；BAF的主要作用是硝化反硝化除氨氮、总氮，以及SS。高油脂食品加工废水经过以上处理的效果如表1所示：
表1高油脂食品加工废水各处理单元的效果
采用本发明对食品废水处理，使其达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准的能耗为：≤0.44度/吨；本发明的处理方法的废水处理药剂消耗为：≤0.24元/吨。
本发明与现有技术比较，具有以下突出优点：
（1）针对食品加工废水中油脂浓度高的水质特点，先通过ABR反应器多分格的构造形式去除动植物浮油，再通过投加石灰和PAC，使废水中动植物油等有机污染物形成絮体，废水中的磷酸根与钙离子和铝离子反应生成磷酸盐沉淀去除，然后通过气浮池产生大量的微细气泡，促使残余的油脂粘附于杂质絮体颗粒上，形成比重小于水的絮体上浮水面，从而去除大部分动植物油脂等有机污染物，不仅使得油类指标达标，而且降低后续BAF生化处理的负荷。
（2）通过BAF中微生物的硝化反硝化作用，可以有效去除食品加工废水中的氨氮和总氮。
（3）先通过在混凝池投加石灰和PAC，使废水中的磷酸根与钙离子和铝离子反应生成磷酸盐沉淀去除，然后在后续的混凝反应池中投加PAC进一步化学除磷，保证总磷≤0.5mg/L。
（4）高油脂食品加工废水通过本发明的处理，出水水质可达到国家污水综合排放标准（GB8978-1996） 中的一级A标准。
（5）ABR反应器厌氧微生物产生的沼气经沼气脱硫及焚烧系统进行处理后再进入尾气除臭系统，且集水池和气浮池产生的气体也都与进入尾气除臭系统处理，不仅对厌氧产生的沼气进行资源化回收利用，而且通过尾气除臭系统大幅度减少废水处理过程中产生的恶臭，保证周围的空气质量。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
本发明是在对现有高油脂食品加工废水的成份、性质和现有处理方案进行深入系统的对比研究之后完成的对高油脂食品加工废水处理方法的设计，它通过ABR、气浮和BAF等方法的综合运用，从而形成一种特别适合于高油脂食品加工废水的处理方法。
下面参照附图1说明本发明的具体实施方式。
实施例1
10吨/日高油脂食品加工废水处理方法。
上述的高油脂食品加工废水水质指标经测定如表2所示。
表2 高油脂食品加工废水的水质指标
| 序号 | 项目 | 单位 | 测定值 | 序号 | 项目 | 单位 | 测定值 |
| 1 | CODCr | mg/L | 1800 | 5 | 总磷 | mg/L | 8 |
| 2 | BOD5 | mg/L | 800 | 6 | 总氮 | mg/L | 60 |
| 3 | SS | mg/L | 400 | 7 | 油类 | mg/L | 120 |
| 4 | 氨氮 | mg/L | 60 |
（1）除渣
高油脂食品加工废水经管道收集后进入粗格栅1和细格栅2，先通过粗格栅1去除废水中的粗大的浮漂物，然后通过细格栅2进一步去除水中大部分不可溶解性的悬浮物，产生的隔渣打包外运，防止悬浮物对后续管、泵以及构筑物堵塞；正常运行情况下，废水进入集水池3；发生突发事件时废水则进入事故池4，通过事故池4以储存事故生产时排放水，以便后续稀释处理后再进入集水池3，防止高浓度负荷对后续处理工艺的冲击；
（2）ABR厌氧处理
集水池3出水经提升泵提升进入ABR反应器5，一方面利用ABR反应器5的多分格结构去除浮油；另一方面，经过ABR反应器5中厌氧菌、兼氧菌的吸附、发酵、产甲烷共同作用下将有机酸分解成甲烷和二氧化碳，降低COD；
（3）气浮
ABR反应器5出水流入混凝池6，通过配药和加药系统A在搅拌条件下先投加5ppm的石灰，再加入5ppm的PAC进行混凝处理，最后投加60ppm的石灰调节PH至8.0后进入气浮池7进行气浮分离，通过气浮除油除磷，并进一步降低SS；
（4）曝气生物滤池生化（简称BAF生化）
气浮池出水进入曝气生物滤池8，通过生物氧化降解作用对废水进行净化，进一步除去COD、氨氮和总氮，同时起到过滤的作用进一步去除SS，得到净化废水；
（5）混凝
曝气生物滤池8出水先自流进入混凝反应池14；
（6）过滤
混凝反应池14的出水自流进入滤布滤池9进行过滤分离，完成总磷的去除；
（7）消毒
滤布滤池9出水进入接触池10通过配药和加药系统C进行二氧化氯消毒，对废水进行杀菌消毒；同时接触池10兼作反洗水池；
（8）污泥处理
步骤（2）ABR厌氧处理的ABR反应器5、步骤（3）气浮中的混凝池6、步骤（5）混凝中混凝反应池14产生的沉淀（即污泥）和步骤（3）气浮中的气浮池7产生的浮渣（即污泥）都通过管道进入污泥池11，然后依次经过机械浓缩槽12和污泥脱水机13的脱水作用使得污泥减容，脱水后干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤（1）除渣中的集水池3；上述污泥脱水机13为离心脱水机；
（9）气体处理
步骤（2）厌氧处理中ABR反应器5厌氧微生物产生的沼气经沼气脱硫及焚烧系统15处理后的尾气进入尾气除臭系统16处理；同时，步骤（1）除渣中的集水池3和步骤（3）气浮中的气浮池7产生的气体也都与进入尾气除臭系统16处理。
经过各处理单元处理后的效果如表3。
表3 高油脂食品加工废水处理后的效果
实施例2
40吨/日高油脂食品加工废水处理方法。
上述的高油脂食品加工废水水质指标经测定如表4所示。
表4 高油脂食品加工废水的水质指标
| 序号 | 项目 | 单位 | 测定值 | 序号 | 项目 | 单位 | 测定值 |
| 1 | CODCr | mg/L | 2000 | 5 | 总磷 | mg/L | 10 |
| 2 | BOD5 | mg/L | 1200 | 6 | 总氮 | mg/L | 80 |
| 3 | SS | mg/L | 500 | 7 | 油类 | mg/L | 150 |
| 4 | 氨氮 | mg/L | 80 |
（1）除渣
高油脂食品加工废水经管道收集后进入粗格栅1和细格栅2，先通过粗格栅1去除废水中的粗大的浮漂物，然后通过细格栅2进一步去除水中大部分不可溶解性的悬浮物，产生的隔渣打包外运，防止悬浮物对后续管、泵以及构筑物堵塞；正常运行情况下，废水进入集水池3；发生突发事件时废水则进入事故池4，通过事故池4以储存事故生产时排放水，以便后续稀释处理后再进入集水池3，防止高浓度负荷对后续处理工艺的冲击；
（2）ABR厌氧处理
集水池3出水经提升泵提升进入ABR反应器5，一方面利用ABR反应器5的多分格结构去除浮油；另一方面，经过ABR反应器5中厌氧菌、兼氧菌的吸附、发酵、产甲烷共同作用下将有机酸分解成甲烷和二氧化碳，降低COD；
（3）气浮
ABR反应器5出水流入混凝池6，通过配药和加药系统A在搅拌条件下先投加75ppm的石灰，再加入60ppm的PAC进行混凝处理，最后投加180ppm的石灰调节PH至8.5后进入气浮池7进行气浮分离，通过气浮除油除磷，并进一步降低SS；
（4）曝气生物滤池生化
气浮池7出水进入曝气生物滤池8，通过生物氧化降解作用对废水进行净化，进一步除去COD、氨氮和总氮，同时起到过滤的作用进一步去除SS，得到净化废水；
（5）混凝
曝气生物滤池8出水先自流进入混凝反应池14，通过配药和加药系统B投加20ppm的 PAC，进行化学除磷，以确保总磷达标；
（6）过滤
混凝反应池14的出水自流进入滤布滤池9进行过滤分离，完成总磷的去除；
（7）消毒
滤布滤池9出水进入接触池10通过配药和加药系统C进行二氧化氯消毒，对废水进行杀菌消毒；同时接触池10兼作反洗水池；
（8）污泥处理
步骤（2）ABR厌氧处理的ABR反应器5、步骤（3）气浮中的混凝池6、步骤（5）混凝中混凝反应池14产生的沉淀（即污泥）和步骤（3）气浮中的气浮池7产生的浮渣（即污泥）都通过管道进入污泥池11，然后依次经过机械浓缩槽12和污泥脱水机13的脱水作用使得污泥减容，脱水后干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤（1）除渣中的集水池3；上述污泥脱水机13为压滤脱水机；
（9）气体处理
步骤（2）厌氧处理中ABR反应器5厌氧微生物产生的沼气经沼气脱硫及焚烧系统15处理后的尾气进入尾气除臭系统16处理；同时，步骤（1）除渣中的集水池3和步骤（3）气浮中的气浮池7产生的气体也都与进入尾气除臭系统16处理。
经过各处理单元处理后的效果如表5。
表5 高油脂食品加工废水处理后的效果
实施例3
12000吨/日某牛奶花生系列食品加工废水处理工程。
上述的某牛奶花生系列食品加工废水水质指标经测定如表6所示。
表6 某牛奶花生系列食品加工废水的水质指标
| 序号 | 项目 | 单位 | 测定值 | 序号 | 项目 | 单位 | 测定值 |
| 1 | CODCr | mg/L | 1200 | 5 | 总磷 | mg/L | 5 |
| 2 | BOD5 | mg/L | 600 | 6 | 总氮 | mg/L | 50 |
| 3 | SS | mg/L | 300 | 7 | 油类 | mg/L | 100 |
| 4 | 氨氮 | mg/L | 40 |
（1）除渣
高油脂食品加工废水经管道收集后进入粗格栅1和细格栅2，先通过粗格栅1去除废水中的粗大的浮漂物，然后通过细格栅2进一步去除水中大部分不可溶解性的悬浮物，产生的隔渣打包外运，防止悬浮物对后续管、泵以及构筑物堵塞；正常运行情况下，废水进入集水池3；发生突发事件时废水则进入事故池4，通过事故池4以储存事故生产时排放水，以便后续稀释处理后再进入集水池3，防止高浓度负荷对后续处理工艺的冲击；
（2）ABR厌氧处理
集水池3出水经提升泵提升进入ABR反应器5，一方面利用ABR反应器5的多分格结构去除浮油；另一方面，经过ABR反应器5中厌氧菌、兼氧菌的吸附、发酵、产甲烷共同作用下将有机酸分解成甲烷和二氧化碳，降低COD；
（3）气浮
ABR反应器5出水流入混凝池6，通过配药和加药系统A在搅拌条件下先投加50ppm的石灰，再加入40ppm 的PAC进行混凝处理，最后投加125ppm的石灰调节PH至8.2后进入气浮池7进行气浮分离，通过气浮除油除磷，并进一步降低SS；
（4）曝气生物滤池生化
气浮池出水进入曝气生物滤池8，通过生物氧化降解作用对废水进行净化，进一步除去COD、氨氮和总氮，同时起到过滤的作用进一步去除SS，得到净化废水；
（5）混凝
曝气生物滤池8出水先自流进入混凝反应池14，通过配药和加药系统B投加10ppm的 PAC，进行化学除磷，以确保总磷达标；
（6）过滤
混凝反应池14的出水自流进入滤布滤池9进行过滤分离，完成总磷的去除；
（7）消毒
滤布滤池9出水进入接触池10通过配药和加药系统C进行二氧化氯消毒，对废水进行杀菌消毒；同时接触池10兼作反洗水池；
（8）污泥处理
步骤（2）ABR厌氧处理的ABR反应器5、步骤（3）气浮中的混凝池6、步骤（5）混凝中混凝反应池14产生的沉淀（即污泥）和步骤（3）气浮中的气浮池7产生的浮渣（即污泥）都通过管道进入污泥池11，然后依次经过机械浓缩槽12和污泥脱水机13的脱水作用使得污泥减容，脱水后干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤（1）除渣中的集水池3；上述污泥脱水机13为叠螺式脱水机；
（9）气体处理
步骤（2）厌氧处理中ABR反应器5厌氧微生物产生的沼气经沼气脱硫及焚烧系统15处理后的尾气进入尾气除臭系统16处理；同时，步骤（1）除渣中的集水池3和步骤（3）气浮中的气浮池7产生的气体也都与进入尾气除臭系统16处理。
经过各处理单元处理后的效果如表7。
表7 高油脂食品加工废水处理后的效果
本工程总装机容量379.48kW，实际运行功率220.55kW，则本工程吨水电耗0.44度，吨水电费0.35元/吨水；
本工程的药剂费为：
进水PH值调节加药费用为0.05元/吨水（石灰投加量125 mg/L）；
污泥调理剂阳离子PAM按8.3kg/t干污泥计算，本系统绝干污泥量2.06吨/天，折合成吨水成本为0.05元/吨水；
气浮加药为PAC40ppm，石灰50ppm，混凝反应池加药PAC10ppm，费用为0.10元/吨水；
二氧化氯消毒药剂费用为0.04元/吨水；
药剂费合计=0.05+0.05+0.10+0.04=0.24元/吨废水；
本工程的满负荷直接运行费用为：
满负荷运行时直接费用=0.35+0.24=0.59元/吨水。
Claims (9)
1.高油脂食品加工废水处理方法，它包括以下步骤：
（1）除渣
高油脂食品加工废水经管道收集后进入粗格栅和细格栅，先通过粗格栅去除废水中的粗大的浮漂物，然后通过细格栅进一步去除水中大部分不可溶解性的悬浮物，产生的隔渣打包外运；正常运行情况下，废水进入集水池；发生突发事件时废水则进入事故池，事故池的废水经稀释处理后再进入集水池；
（2）ABR厌氧处理
集水池出水经提升泵提升进入ABR反应器，ABR反应器用于去除浮油以及将有机酸分解成甲烷和二氧化碳；
（3）气浮
ABR反应器出水流入混凝池，在搅拌条件下先投加石灰，再加入PAC进行混凝处理，最后调整PH后进入气浮池进行气浮分离；
（4）曝气生物滤池生化
气浮池出水进入曝气生物滤池，通过生物氧化降解作用对废水进行净化，进一步除去COD、氨氮和总氮，同时起到过滤的作用进一步去除SS，得到净化废水；
（5）混凝
曝气生物滤池出水先自流进入混凝反应池，投加PAC，进行化学除磷；
（6）过滤
混凝反应池的出水自流进入滤布滤池进行过滤分离，完成总磷的去除；
（7）消毒
滤布滤池出水进入接触池进行二氧化氯消毒；同时接触池兼作反洗水池；
（8）污泥处理
步骤（2）ABR厌氧处理的ABR反应器、步骤（3）气浮中的混凝池产生的沉淀和步骤（3）气浮中的气浮池产生的浮渣都通过管道进入污泥池，然后依次经过机械浓缩槽和污泥脱水机的脱水作用使得污泥减容，脱水后干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤（1）除渣中的集水池；
（9）气体处理
步骤（2）厌氧处理中ABR反应器厌氧微生物产生的沼气经沼气脱硫及焚烧系统处理后的尾气进入尾气除臭系统处理；同时，步骤（1）除渣中的集水池和步骤（3）气浮中的气浮池产生的气体也都与进入尾气除臭系统处理。
2.如权利要求1所述的一种高油脂食品加工废水处理方法，其特征在于：步骤（3）气浮中石灰的投加量为5~75ppm。
3.如权利要求1所述的一种高油脂食品加工废水处理方法，其特征在于：步骤（3）气浮中PAC的投加量为5~60ppm。
4.如权利要求1所述的一种高油脂食品加工废水处理方法，其特征在于：步骤（3）气浮中最后投加60~180ppm的石灰调整PH值至8.0-8.5。
5.如权利要求1所述的一种高油脂食品加工废水处理方法，其特征在于：步骤（5）混凝中PAC的投加量为0~20ppm。
6.如权利要求1所述的高油脂食品加工废水处理方法，其特征在于：步骤（3）气浮为布气气浮法、电气浮法、生物及化学气浮法或溶气气浮法中的一种。
7.如权利要求1所述的高油脂食品加工废水处理方法，其特征在于：步骤（3）气浮中的混凝池、步骤（5）混凝中的混凝反应池以及步骤（7）消毒中的接触池都带有配药系统和加药系统。
8.如权利要求1所述的高油脂食品加工废水处理方法，其特征在于：步骤（8）污泥处理中污泥脱水机为叠螺式脱水机、真空过滤脱水机、压滤脱水机或离心脱水机中的一种。
9.如权利要求1所述的高油脂食品加工废水处理方法，其特征在于：步骤（3）气浮中气浮池的出水SS≤60mg/L。
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