CN109942150B

CN109942150B - 一种废植物油利用生产废水的处理方法

Info

Publication number: CN109942150B
Application number: CN201910220907.1A
Authority: CN
Inventors: 邢立群; 王智宁; 王力超; 戴建军
Original assignee: Nanjing University Yancheng Environmental Protection Technology and Engineering Research Institute
Current assignee: Nanjing University Yancheng Environmental Protection Technology and Engineering Research Institute
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2039-03-22
Also published as: CN109942150A

Abstract

本发明公开了一种废植物油利用生产废水的处理方法，属于废水处理技术领域。该方法具体处理步骤如下：1)将所述废水导入三级隔油池进行处理；2)将步骤1)处理后的废水导入中和沉淀池，向中和沉淀池中投加石灰，所述石灰用于中和沉淀以及调节废水的pH值；3)将步骤2)处理后的废水导入气浮池，向气浮池中投加絮凝剂；4)将步骤3)处理后的废水导入酸化池进行酸化调节，然后进入IC反应器进行厌氧处理；5)将步骤3)处理后的废水导入两级A/O池进行强化脱氮处理，再导入二沉池进行固液分离处理后达标排放。本发明的方法具有处理效率高、效果稳定、抗冲击负荷强、能够回收能源等特点。

Description

一种废植物油利用生产废水的处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，更具体地说，涉及一种废植物油利用生产废水的处理方法。

背景技术

我国是植物油生产和使用大国，随着人民生活水平的不断提高，对食用油的质量要求也愈来愈高，这就需要对食用油主要是植物油进一步加工精炼。据统计，我国植物油生产企业已达16000多家，生产的植物油品种多达4000种，年产量更是超过6500万吨，稳居世界第一。植物油厂在炼油时会产生大量的油脚，约占植物油生产量的5％～10％，来源非常广泛，每年食用油加工业直接产生的油脚约300～600万吨，这些废油脚若不加以科学管理、处理和利用，直接深埋或排向江河，不仅会严重污染环境，造成土壤酸化、板结，水体过度肥化，引发“赤潮”等现象，而且极大地浪费能量资源。

废植物油回收利用生产油酸及副产品的工艺已相对比较成熟，废植物油原料首先要经过预处理水解成酸化油才能进入后续的生产过程，而预处理生产反应过程中需添加一定量的浓硫酸(添加量约为1％)；同时，酸化油水解成油酸过程中酸化程度较低时，也需要通过添加少量的硫酸来调节，这些添加的硫酸最终都通过预处理废水和水解废水等形式排入废水中。导致废水具有有机物浓度高、色度强、悬浮物含量高、含油量高和强酸性的特点，很难通过单一的处理工艺达到排放标准的要求，不达标的废水倘若直接排入水体，势必对环境造成巨大污染。

经检索，中国专利申请号为CN200510019237.5，公开日期为2006年3月29日的申请案公开了一种食用植物油油脂加工废水的处理方法，其处理步骤为：碱炼废水经管网进入隔油池，回收废水中的浮油，废水再进入乳化池，形成乳化油，用微滤膜过滤装置回收乳化油，回收乳化油之后的废水进酸化池加硫酸进行酸化处理，再进絮凝池加入复合絮凝剂使脂肪酸絮凝，再沉淀脂肪酸，用离心机分离出脂肪酸，回收脂肪酸之后的水用纳滤膜过滤装置处理成清水，清水再回用于油脂精炼工序。但是，该申请案是食用植物油油脂加工行业废水，废水中并未含有高浓度的硫酸根离子，也不具有强酸性的特点，废水特征差异较大，采用上述处理方法针对废植物油利用废水进行处理无法适用。

中国专利申请号为CN201310514965.8，公开日期为2014年01月15日的申请案公开了一种高油脂食品加工废水处理方法，它是将废水依次进行下述工序处理以达到达标排放，处理工序为：除渣、厌氧处理、气浮、A/O生化处理、混凝、过滤、消毒、污泥处理以及气体处理。其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，再通过在组合气浮池中的混凝池投加石灰和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A/O生化处理的负荷，上述申请案的方法首先去除浮油，再利用气浮池混凝沉淀，最后进行A/O生化处理，虽然ABR反应器及组合气浮的方式针对于高油脂的去除效果较为显著，然而针对于强酸性、高COD、高浓度硫酸根的废水处理也并不适用。

综上所述，与其他油脂加工废水相比，废植物油利用废水不仅具有高COD、高含油量、高悬浮物浓度的特点，同时废水中硫酸根离子浓度较高并具有强酸性的特点，高浓度的硫酸根离子存在于高含油脂的溶液中，利用现有技术中物理+生化处理难以有效分离去除高酸性(pH≈1～2)、高硫酸根离子(＞5000mg/L)，尤其是硫酸根在厌氧反应条件下会产生一定的H₂S气体，对厌氧细菌尤其是产甲烷细菌具有较大的抑制作用，致使厌氧系统瘫痪或中毒。因此亟需发明一种针对于废植物油利用废水的处理效率高的工艺。

发明内容

1.要解决的问题

针对废植物油利用废水有机物浓度高、悬浮物含量高、含油量高和强酸性的特点，本发明提供了一种废植物油利用生产废水的处理方法，利用隔油+石灰中和+气浮+生化IC+生化A/O处理，可以实现废水中高浓度硫酸根离子、高浓度有机物、高油脂的同时削减达标，本发明方法的处理效率高、效果稳定、抗冲击负荷强，同时回收部分能源。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明提供了一种废植物油利用生产废水的处理方法，包括以下步骤：

1)将所述废水导入三级隔油池进行处理；

2)将步骤1)处理后的废水导入中和沉淀池，向中和沉淀池中投加石灰，所述石灰用于中和沉淀以及调节废水的pH值；

3)将步骤2)处理后的废水导入气浮池，向气浮池中投加絮凝剂；

4)将步骤3)处理后的废水导入酸化池进行酸化调节，然后进入IC反应器进行厌氧处理；

5)将步骤4)处理后的废水导入两级A/O池进行强化脱氮处理，再导入二沉池进行固液分离处理后达标排放。

作为本发明更进一步的改进，所述步骤2)中调节废水pH值至8～9。

作为本发明更进一步的改进，所述IC反应器配有布水系统、三相分离器、气液分离器和沼气收集系统，控制IC反应器的液体上升流速为2～4m/h。

作为本发明更进一步的改进，所述步骤3)中的絮凝剂包括PAC和PAM，所述PAC的投加浓度为30～150mg/L，所述PAM投加浓度为1～10mg/L。

作为本发明更进一步的改进，所述步骤4)中酸化调节采用机械搅拌方式，搅拌强度为8～10w/m³，所述酸化池设有污泥回流系统和加温装置，所述污泥回流系统根据所述酸化池的污泥浓度控制回流比，保持酸化池的污泥浓度在2000～2500mg/L。

作为本发明更进一步的改进，所述两级A/O池包括缺氧段和好氧段，所述缺氧段采用机械搅拌，控制溶解氧DO浓度在0.3～0.5mg/L；所述好氧段采用曝气搅拌，控制溶解氧DO浓度在0.5～3.0mg/L，控制消化液回流比为100％～200％。

作为本发明更进一步的改进，所述废水在IC反应器中处理停留时间为65～72h，回流比为450～550％。

作为本发明更进一步的改进，所述两级A/O池中控制进水BOD5/TKN＝4～6。

作为本发明更进一步的改进，所述步骤5)中控制二沉池的表面负荷为0.6～0.7m³/(m²h)。

作为本发明更进一步的改进，所述二沉池包括竖流式或辐流式沉淀池。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的废植物油利用生产废水的处理方法，根据废植物油利用生产废水的水质特点(高浓度的悬浮油类、高氨氮、高有机物负荷、强酸性)进行处理，由于高浓度含油体系中含有高浓度的硫酸根离子，通过常规的物理去油+加碱沉淀(絮凝沉淀)+生化方法或生化+加碱沉淀(絮凝沉淀)等方法均难以有效去除，本发明方法第一环节采用隔油-石灰中和-气浮处理，采用隔油工艺可去除大分子的悬浮油类和部分沉淀物质，再采用石灰中和，一方面调整废水pH值，另一方面大幅度降低硫酸根、无机磷的浓度及悬浮物的浓度，减轻后续单元的负荷和对生化系统的影响；第二环节采用生化处理，根据第一环节处理后废水的生化性已得到显著改善，然而废水有机负荷(COD值)仍然较高的特性首先进入IC反应器厌氧处理，再进入A/O(强化脱氮)+沉淀处理，可以使硫酸根离子在IC反应器的生化处理步骤中进一步得到削减，最终达标排放，本发明的方法对各类的高浓度复杂物质去除效果均较为显著，利于推广。

(2)本发明的废植物油利用生产废水的处理方法，通过物化处理系统+第二环节的生化处理系统的集成工艺，处理效率高，运行效果稳定，抗冲击负荷强，能稳定达到园区集中污水处理厂的接管要求，同时采用IC反应器针对第一环节处理后的废水进行处理，由于待处理的废水已成为高浓度可生化性类废水，因此处理后产生的可回收甲烷浓度高，利用价值高，且在隔油处理步骤中可以将大量悬浮油类及沉淀物质回用至生产线中，因此本发明的方法是一种资源化利用的方法，利于推广。

(3)本发明采用的废植物油利用生产废水的处理方法，本发明针对废植物油利用产生高COD和总氮废水的特点，生化系统采用调节预酸化池+IC反应器+A/O的处理系统。调节预酸化池一方面起到调节水质的作用，另一方面起到初步酸化水解作用；IC反应器具有一定的灵活性，可根据进水COD浓度，通过调节回流比来控制有机负荷，减少进水浓度变化引起的冲击，且IC反应器进行厌氧处理产生的生物污泥较少，最后采用A/O进行强化脱氮处理，具有较好的稳定性和经济性。

附图说明

图1为本发明方法处理废水流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

本实施例中利用废植物油为原料生产油酸系列产品的生产废水综合水质参数如下：COD_Cr浓度为32000mg/L，NH₄ ^-N浓度为126mg/L，TN浓度为268mg/L，TP浓度为339mg/L，硫酸根离子的浓度为5780mg/L，pH值为1，该废水的水质特点为高COD值、高油脂、高氨氮、高硫酸、强酸性特点，本实施例提出了一种废植物油利用生产废水的处理方法，结合附图1，具体处理步骤如下：

1)将废水首先经过三级隔油池处理，经过隔油处理去除大分子的油类物质、有机物、悬浮物质，其中大分子的油类物质可以回用到产品生产线中；同时上述大分子油类物质的去除为后续的硫酸根沉淀提供了有利条件；

2)将步骤1)处理后的废水导入中和沉淀池，向中和沉淀池中加入石灰，调节pH值至8，调节表面负荷为0.8m³/(m²·h)，该步骤中pH调节采用石灰中和，一方面既调整了pH值，降低了废水中SO₄ ^2-和无机磷的浓度(生成CaSO₄和Ca₃(PO₄)₂沉淀物质)和废水的盐度(一般接管标准全盐量≤5000mg/L)，提高可生化性，减轻后续单元的负荷和对生化系统的影响；另一方面减少沉淀物质中杂质的含量，有利于后续综合利用(如节能制砖或水泥厂)以及气浮工艺的运行效果；

3)步骤2)出水进入气浮池，水体停留时间22min，气浮池回流比30％，向气浮池投加PAC和PAM絮凝剂，其中PAC投加浓度为120mg/L，PAM投加浓度为4mg/L，絮凝前将pH调为弱碱性性，絮凝剂可充分发挥其羟基架桥作用，加速凝聚而沉降；气浮可以对废水中的乳化油和小的悬浮物进行深度处理，具有占地面积小等优点；

经过上述处理出水COD_cr浓度由32000mg/L降至20000mg/L，TP浓度由339mg/L降至12mg/L，NH₄ ^-N浓度降至85mg/L，TN浓度由268mg/L降至180mg/L，SO₄ ^2-浓度由5780mg/L降低至1460mg/L；

4)将步骤3)处理后的出水导入酸化池进行调节，调节混合采用机械搅拌方式，机械搅拌功率为8w/m³，所述酸化池设有污泥回流系统和加温装置，所述污泥回流系统根据所述酸化池的污泥浓度控制回流比，保持酸化池的污泥浓度在2000mg/L。废水酸化后经过泵提升至IC反应器(厌氧)(反应器尺寸φ8×20m)，废水在IC反应器中的停留时间为65h，回流比为500％；

本实施例中的IC反应器配有布水系统、三相分离器、气液分离器和沼气收集系统，IC反应器为上下两个反应器，控制液体上升流速为2m/h，所述IC反应器产生的沼气通过收集系统干燥、脱硫增压后输送到沼气锅炉燃烧利用，所述IC反应器内所添加的污泥为颗粒污泥；

5)将步骤4)处理后的IC反应器出水进入两级A/O池，控制进水BOD₅/TKN＝5，所述两级A/O池包括缺氧段和好氧段，缺氧段采用机械搅拌，溶解氧DO控制在0.3mg/L，好氧段采用曝气搅拌，溶解氧DO控制在0.5mg/L，消化液回流比为100％，A/O池后设置竖流式二沉池，控制二沉池的表面负荷为0.6m³/(m²·h)，污泥回流比为100％，二沉池出水直接进入排放池，再运输至园区集中污水处理厂。

所述的中和沉淀池、气浮池、IC反应器和二沉池还分别与污泥浓缩池连接，所述的污泥浓缩池与压滤机连接，最后将污泥外运。

各阶段废水处理情况统计如表1所示。

表1各阶段废水处理情况统计

由表1数据可知，经过隔油+中和沉淀+气浮后，废水中的硫酸根浓度大幅度降低，废水COD浓度值由32000mg/L降低至20000mg/L，仍为高COD负荷的废水，然而经过隔油+中和沉淀+气浮处理后，废水中油脂浓度、悬浮物质及金属离子浓度均相对降低，可生化性较好，再利用IC厌氧反应器进行处理可以充分利用前处理步骤中处理后废水生化性好、COD值高的特点，可以产生较多可回收利用的甲烷能源，另一方面针对高COD负荷的废水处理抗冲击能力强，运行更加稳定，且从运行成本考虑，使用厌氧反应体系更加节能。

由于高浓度的硫酸根离子存在于高含油脂的溶液中，因此硫酸根离子具有难以有效分离去除的特点，本发明的处理工艺针对硫酸根离子的处理分为前期和后期两个步骤，前期依靠隔油处理后进行加入中和沉淀的方式去除大部分硫酸根离子，将硫酸根离子浓度由5780mg/L降至1460mg/L，使硫酸根离子不影响后期生化处理反应，剩余大部分硫酸根在IC反应器厌氧条件下利用硫酸盐还原菌还原成H₂S，再次去除硫酸根离子，将硫酸根离子浓度由1460mg/L降至175mg/L，最终使硫酸根离子达标排放。

最终处理结果：该废植物油利用生产废水的COD_Cr浓度降低至225mg/L，氨氮浓度降至20mg/L，总氮浓度降至50mg/L，总磷浓度降至2.0mg/L，硫酸根离子浓度降至135mg/L，能够达到园区污水处理厂接管标准的要求。

实施例2：

本实施例中利用废植物油为原料生产油酸系列产品的生产废水综合水质参数如下：CODCr浓度为28000mg/L，NH₄ ^-N浓度为150mg/L，TN浓度为273mg/L，TP浓度为305mg/L，硫酸根离子的浓度为5400mg/L，pH值为1，针对该废水的处理方法具体包括以下步骤：

1)将废水首先经过三级隔油池处理，经过隔油处理去除大分子的油类物质、有机物、悬浮物质；

2)将步骤1)处理后的废水导入中和沉淀池，向中和沉淀池中加入石灰，调节pH值至8，调节表面负荷为1.0m³/(m²·h)；

3)步骤2)出水进入气浮池，水体停留时间20min，气浮池回流比30％，该步骤中分别投加PAC和PAM絮凝剂，其中PAC投加浓度为30mg/L，PAM投加浓度为1mg/L；

4)将步骤3)处理后的出水在酸化池调节混合，采用机械搅拌的方式混合，机械搅拌功率为9w/m³，所述酸化池设有污泥回流系统和加温装置，所述污泥回流系统根据所述酸化池的污泥浓度控制回流比，保持酸化池的污泥浓度在2300mg/L。酸化后经过泵提升至IC反应器(厌氧)，控制水体停留时间为68h，回流比为550％；

本实施例中的IC反应器配有布水系统、三相分离器、气液分离器和沼气收集系统，控制液体上升流速为4m/h，IC反应器产生的沼气通过收集系统干燥、脱硫增压后输送到沼气锅炉燃烧利用；

4)IC反应器出水进入两级A/O池，控制进水BOD₅/TKN＝4，所述两级A/O池中包括缺氧段和好氧段，缺氧段采用机械搅拌，溶解氧DO控制在0.5mg/L，好氧段采用曝气搅拌，溶解氧DO控制在3.0mg/L，消化液回流比为200％，A/O池后设置竖流式二沉池，控制二沉池的表面负荷为0.7m³/(m²·h)，污泥回流比为100％。

各阶段废水处理情况统计如表2所示。

表2各阶段废水处理情况统计

由表2数据可知，本实施例的方法可将废植物油利用生产废水的COD_Cr浓度降至208mg/L，氨氮浓度降至26mg/L，总氮浓度降至48mg/L，总磷浓度降至1.5mg/L，硫酸根离子浓度降至120mg/L，能够达到园区污水处理厂接管标准的要求。

实施例3

本实施例的废植物油利用生产废水的水质参数如下：COD_Cr浓度为33000mg/L，NH₄ ^-N浓度为105mg/L，TN浓度为237mg/L，TP浓度为280mg/L，硫酸根离子的浓度为6200mg/L，pH值为2，本实施例的废植物油利用生产废水的处理方法，具体处理步骤如下：

2)将步骤1)处理后的废水导入中和沉淀池，向中和沉淀池中投加石灰，调节pH值至8.5，调节表面负荷为2.0m³/(m²·h)；

3)步骤2)出水进入气浮池，水体停留时间25min，回流比30％，该步骤中分别投加PAC和PAM絮凝剂，其中PAC投加浓度为150mg/L，PAM投加浓度为10mg/L，气浮处理进一步脱除小分子油类和悬浮物，降低生化系统的负荷；

4)将步骤3)处理后的出水在酸化池中可以导入生活污水同时处理，，采用机械搅拌的方式混合，机械搅拌功率为10w/m³，所述酸化池设有污泥回流系统和加温装置，所述污泥回流系统根据所述酸化池的污泥浓度控制回流比，保持酸化池的污泥浓度在2500mg/L。酸化后经过泵提升至IC反应器(厌氧)，控制水体停留时间为72h，回流比为450％；

本实施例中的IC反应器配有布水系统、三相分离器、气液分离器和沼气收集系统，第二反应室内液体上升流速为3.5m/h，IC反应器产生的沼气通过收集系统干燥、脱硫增压后输送到沼气锅炉燃烧利用；

4)IC反应器出水进入两级A/O池，控制进水BOD₅/TKN＝6，所述两级A/O池包括缺氧段和好氧段，缺氧段采用机械搅拌，溶解氧DO控制在0.4mg/L，好氧段采用曝气搅拌，溶解氧DO控制在2.0mg/L，消化液回流比为180％，A/O池后设置辐流式二沉池，控制二沉池的表面负荷为1.2m³/(m²·h)，污泥回流比为100％。

各阶段废水处理情况统计如表3所示。

表3各阶段废水处理情况统计

由表3数据可知，本实施例的方法可将废植物油利用生产废水的COD_Cr浓度降至245mg/L，氨氮浓度降至20mg/L，总氮浓度降至49mg/L，总磷浓度降至1.4mg/L，硫酸根离子浓度降至131mg/L，能够达到园区污水处理厂接管标准的要求。

Claims

1.一种废植物油利用生产废水的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将所述废水导入三级隔油池进行处理；

2）将步骤1）处理后的废水导入中和沉淀池，向中和沉淀池中投加石灰，所述石灰用于中和沉淀以及调节废水的pH 值至8~9；

3）将步骤2）处理后的废水导入气浮池，向气浮池中投加絮凝剂；所述步骤3）中的絮凝剂包括PAC 和PAM，所述PAC 的投加浓度为30~150 mg/L，所述PAM 投加浓度为1~10 mg/L；

4）将步骤3）处理后的废水导入酸化池进行酸化调节，然后进入IC 反应器进行厌氧处理；所述IC 反应器配有布水系统、三相分离器、气液分离器和沼气收集系统，控制IC 反应器的液体上升流速为2~4 m/h；

5）将步骤4）处理后的废水导入两级A/O 池进行强化脱氮处理，再导入二沉池处理。

2.根据权利要求1 所述的废植物油利用生产废水的处理方法，其特征在于：所述步骤4）中酸化调节采用机械搅拌方式，搅拌强度为8~10 w/m³，所述酸化池设有污泥回流系统和加温装置，所述污泥回流系统根据所述酸化池的污泥浓度控制回流比，保持酸化池的污泥浓度在2000~2500 mg/L。

3.根据权利要求1 或2 所述的废植物油利用生产废水的处理方法，其特征在于：所述两级A/O 池包括缺氧段和好氧段，所述缺氧段采用机械搅拌，控制溶解氧DO 浓度在0.3~0.5mg/L；所述好氧段采用曝气搅拌，控制溶解氧DO 浓度在0.5~3.0mg/L，控制消化液回流比为100%~200%。

4.根据权利要求3 所述的废植物油利用生产废水的处理方法，其特征在于：所述废水在所述IC 反应器中处理停留时间为65~72 h，回流比为450~550%。

5.根据权利要求1 或2 所述的废植物油利用生产废水的处理方法，其特征在于：所述两级A/O 池中控制进水BOD₅/TKN=4~6。

6.根据权利要求5 所述的废植物油利用生产废水的处理方法，其特征在于：所述步骤5）中控制二沉池的表面负荷为0.6~0.7m³/（m²h）。