【废水设计方案】味精废水治理技术路线商讨

味精废水治理技术路线商讨

    某味精厂经过多年认真考察，确定采用ABBL废水治理工艺，该工程总投资357万元，设计水量为800m3/d，实际水量为1000m3/d。已通过当地环保部门验收。

　　表1　某味精厂味精废水水质、水量

　　工艺流程

　　表2　处理效果平均值表　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　单位:除pH值外，其余均为mg/L

　　由表2所示经过处理后，公司每年可减少污染物排放量为：SS 111.8吨，COD  3138.9吨，BOD5  372.3吨;污染物的处理效率分别为SS  83.7%，COD  97.5%，BOD5  99.1%，NH3-N  85%。

　　主要技术经济指标

　　设计规模：800 m3/d          工程投资：357万元

　　占地面积：1600 m2           装机容量：268 KW

　　运行费用：3. 60元/m3·水（包括电、人工、药剂、维修、折旧等费用）

　　一. 工艺机理

　　水解酸化是在微生物作用下将复杂有机物进行水解和发酵的过程，使多糖水解为单糖，再通过酵解途径进一步水解酸化成乙醇和脂肪酸，蛋白质则先水解为氨基酸，再经脱氨基作用产生脂肪酸和氨。在产氢产乙酸菌的作用下，将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2和CO2。无论是厌氧UASB工艺，还是兼氧水解酸化工艺，其目的都是为后面的好氧生化处理作预处理。所不同的是UASB是全过程的厌氧生物降解工艺，而水解酸化工艺则只完成了厌氧反应前两阶段，即第一阶段水解、发酵阶段，第二阶段产氢、产乙酸阶段。

　　二. 工艺选择

　　味精废水按污染物浓度可分为两大类：一类为污染物浓度高、成分复杂的离交尾液等。第二类为炭柱处理水、洗米水、设备清洗水及生活废水等组成的中、低浓度有机废水，这部分废水水量较大。废水中有机物、NH3-N及SO42-含量高，pH值偏低，且含有一定量的Cl-。对厌氧和好氧生物具有直接和间接生物毒性，其治理国内外已经作了多年研究。

　　通过对国内较典型味精废水处理工程实地考察、调研，已实施的工程中基本分三种工艺：

　　1.厌氧+好氧处理工艺；

　　2.完全好氧工艺；

　　3.不同形态的水解酸化+好氧工艺。

　　由于废水中高SO42-、高NH3-N，对厌氧、好氧微生物不同程度的抑制导致处理系统不能正常运行或使厌氧反应系统几乎不能运行。为避开两相矛盾，部分企业的后续改造与2000年后的新工程设计将重点放在前期物化处理方面，分别采用：一、浓缩蒸发法；二、Ca(OH)2脱硫法；三、空气氧化吹脱法；四、工艺水稀释法。

　　随着日趋渐严的环保法规的完善和全民环保意识的提高，废水处理工艺的实施面临着严峻的挑战。 

　　1.造成富营养化、破坏受纳水体水质的NH3-N值已放在了监测因子的首位。

　　2.恶臭气味的产生，H2S气体排出对周边空气环境的影响造成对生态环境的破坏。 

　　3.受产品低利润空间的限制，企业无法承受过高的改造投资费用和运行费用。 

　　4.地下水和地表水随着新水法的执行，实行有偿使用和总量收费。

　　5.高能耗、高投入、低产出，特别是易造成二次污染的产业。

　　这些问题迫使设计单位必须作出新的选择，为治理企业提供先进工艺，减少企业投资，适应环保要求。经过几年来的探索和工程实践，证明味精废水的处理应立足于生化法为主体，通过预处理或生物处理的强化手段，提高生物对难降解有机物的分解能力，有效的为后续处理提供良好的降解有机物的条件。

　　UASB工艺和水解酸化工艺均在水解、断键反应的作用下实现原水中蛋白质、氨基酸、纤维素和脂类等复杂的大分子、不溶性有机物向小分子、溶解性有机物的转化（附带产生少量的CO2、N2和H2），并且在细胞体内分解为挥发性有机酸、醇类、醛类及较高级的脂肪酸等。两者相比，UASB工艺较水解酸化工艺多了产甲烷段，但两工艺均需好氧后处理，故产甲烷段就成了整个工艺的重复建设部分。

　　由于水解酸化具有很大的优势和潜力，参照已实施工程的经验和不足，拟建中的项目选择改进型的ABBL工艺，即强化前期预处理：对离交废水两次调整pH，采用双塔吹脱NH3-N并回收废水中液氨产品，使NH3-N浓度从11000mg/L降至1000mg/L以下，与其它废水综合后进入以水解酸化为主体的生化处理系统。

　　工艺流程：

　　三. 改进型ABBL工艺说明

　　工艺主要分为四部分：1、蛋白提取部分；2、NH3-N吹脱部分；3、废水处理部分；4、污泥处置部分。

　　1、蛋白提取部分：

　　离子交换母液含有菌体蛋白等大量悬浮物和胶体物质，蛋白质为两性电解质，等电点约为pH4.0~5.5，离交废水的pH值接近蛋白质的等电点，故此废水中的蛋白具有自动凝聚的趋势，这种凝聚方式形成的絮粒很小，由于絮粒表面带有相同电荷及水化层的影响，絮粒很不稳定，通过加入一定的絮凝剂和助凝剂，溶入适量的空气，使絮团附着大量微气泡，通过气浮分离，提取富有营养价值的饲料蛋白，同时也起到去除有机污染物的作用。提取蛋白后的废水进入吹脱装置进行处理。

　　2、NH3-N吹脱部分

　　包括：吹脱塔、氨回收装置、集水池、冷却塔。

　　利用废水中所含的氨氮等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下用空气吹脱，使废水中的氨氮等挥发性物质不断地由液相转移到气相中，从而达到从废水中去除氨氮的目的。

　　3、废水处理部分

　　由三单元区组成：

　　① 物化区：生物调节池、固液分离装置等设施。经吹脱装置后的离交废水汇合中浓度废水，在调节池内调整pH值至7.5-8.5左右，培养部分活性污泥，达到均匀水质、水量去除部分有机污染物和NH3-N的作用，并吹脱废水中的部分二氧化碳和挥发性物质，创造良好的微生物生长环境，增强微生物生态的稳定性和凝聚性。上清液自流入后续系统。

　　② 预生化区：包括WXY一、二级反应系统。 本系统是根据多年实际工程经验发展而来的，采用动态水解酸化工艺，与传统的厌氧和静态水解酸化有着本质的区别。通过对反应器中的工艺条件（pH值，DO，布水与回流方式，有效充氧方式等）合理控制，可使含较高浓度的NH3-N、SO42-废水直接进入系统，通过兼性菌水解酸化作用使难生物降解物质转化为易生物降解物质，非溶解性有机物质降解为溶解性物质，并通过系统微生物自身新陈代谢等生化反应，使COD和NH3-N、SO42-呈明显的递级去除。该区选用微需氧、微缺氧两类不同世代周期的菌属，分别完成一级硝化反硝化反应同步去除有机污染物。

　　③ 生化区：即DASS反应系统。DASS是改进型的SBR工艺，该区实现二级硝化反硝化生物处理，提高微生物降解COD、BOD和NH3-N功能，确保出水达标排放。本段采用回流循环，相互交叉，分段利用，只有少量剩余污泥排入污泥浓缩罐，经浓缩稳定后，上清液再回处理系统进行处理。

　　4、污泥处置部分：

　　污泥主要来自以下两个系统：

　　① 物化系统，此部分污泥成份复杂、含有大量有机物和无机物，浓度较高，pH值在6.5～8.5左右。

　　② 生化系统，此类污泥属活性污泥，主要成分为生物残体，易发臭，含水率高，难于脱水。两系统产生的污泥含水率在99%以上，但经过污泥浓缩罐沉降浓缩后到97%，经消化调理后，加絮凝剂进气浮浓缩罐进一步浓缩到约93%左右，进行压滤或者晾晒。经分析化验污泥蛋白质、氮等含量较高，回收后可分别作为饲料蛋白和多元有机复合肥。

　　四. 主要技术经济指标（改进型ABBL工艺）

　　以1万吨/a味精企业为例，日处理废水量1000 m3/d。

　　工程总投资：500万元

　　总占地面积：3000 m2

　　总装机容量：300 KW

　　总运行费用：4.60元/m3·水（包括电、人工、药剂、维修、折旧等费用，未减经济创收效益部分）

　　五. 结论

　　1.味精废水采用以WXY为核心的改进型ABBL生物处理工艺，不需对其中的SO42-进行专项预处理，各单元菌属固定化，抗冲击负荷，容积负荷和污泥负荷高，COD去除率≥98%，NH3-N去除率≥96%。出水可达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)第二类污染物味精行业二级排放要求。

　　2.工程应用证明NH3-N吹脱回收，既减轻了后续系统的负荷，又能产生一定的经济效益。

　　3.剩余污泥中蛋白质、氮等含量较高，可分别回收作饲料蛋白和多元有机复合肥，在治理污染的同时又获得了经济效益。

　　4.BOD/N比从1.5:1提高到4:1以上，提高了废水的可生化性。

　　5.生化处理采用两级硝化反硝化COD和NH3-N同步降解。

　　6.该工艺投资省、运行费用低、设计紧凑、结构合理、水力停留时间短。

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