魚糜加工廢水治理工程實例分析
摘要:采用凝聚回收—氣浮—厭氧折流板反應器(ABR) —A/ O 工藝處理高濃度魚糜加工廢水。工程設計處理能力為800m3/ d ,進水COD 為8 439 mg/ L ,處理后出水達到《污水綜合排放標準》( GB 8978 —1996) 一級標準。實際運行結(jié)果表明,該廢水處理工藝不僅能保證出水水質(zhì),而且高效低耗,是一種切實可行的處理技術。
關鍵詞:魚糜加工廢水,厭氧折流板反應器,水溶性蛋白,廢水處理
石浦是象山縣漁業(yè)重鎮(zhèn),水產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)達, 特別是魚糜(魚粉) 制品加工企業(yè)發(fā)展迅速。所謂魚糜制品是將魚肉經(jīng)采肉、漂洗、擂潰、拌餡、成型、熟制等工序而制成的產(chǎn)品。魚糜制品沒有腥味、富彈性、風味獨特、營養(yǎng)豐富且價格便宜,深受大眾喜愛。然而魚糜加工排放的廢水含有大量的水溶性蛋白,COD 高。目前,魚糜加工廢水的處理方法仍采用傳統(tǒng)的A/ O工藝,出水水質(zhì)很難達到《污水綜合排放標準》( GB 8978 —1996) 一級標準, 而且處理成本很高。
現(xiàn)以寧波某食品開發(fā)有限公司魚糜加工廢水處理項目為例,介紹采用凝聚回收—氣浮—厭氧折流板反應器(ABR) —A/ O 工藝的設計思路和水質(zhì)監(jiān)測情況。
1 工程概況
該企業(yè)生產(chǎn)原料多以狹鱈魚、日本海藍鱈魚、竹筴魚等魚類為主,產(chǎn)品包括魚香腸、魚丸、冷凍魚糜、魚排和魚糜蟹腿等,遠銷日本和韓國。為改善魚糜制品的彈性和凝膠強度,在加工過程中添加淀粉、多磷酸鹽、乳清蛋白和大豆蛋白等成分。
企業(yè)日排放魚糜加工廢水約800 m3 ,包括魚肉清洗廢水、漂洗混合廢水、旋轉(zhuǎn)混合廢水和壓榨廢水。廢水水質(zhì)分析見表1 ,廢水污染物進水水質(zhì)指標設計值見表2。
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2 工藝選擇主要考慮因素
(1) 魚糜加工廢水中除了含有脂肪、無機鹽、細小魚皮等外,還有大量的微細魚糜和水溶性蛋白等有價物質(zhì),約占總量的15 %[1 ] ,這些物質(zhì)可以通過凝聚加以回收,在減輕廢水處理負荷的同時能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。
(2) 由于魚糜加工廢水有機物含量高,采用好氧生物處理能耗大,而采用常規(guī)的厭氧生物處理,達到甲烷化階段時,需要很長的水力停留時間,且設施建造結(jié)構(gòu)復雜。為此采用ABR ,其結(jié)構(gòu)簡單,類似于多級上流式厭氧污泥床(UASB) 串聯(lián)(接近于推流式反應器) ,且無三相分離器,造價低。
(3) 考慮魚糜加工廢水中TP 濃度較高,而氨氮濃度相對較低的特點,采用A/ O 工藝。利用厭氧條件對聚磷菌的抑制作用,促使其以溶解磷的形式釋放在好氧池中富集的磷,并大量吸收揮發(fā)性有機碳源;利用好氧條件下聚磷菌的過量攝取,使磷能以較快的速率下降[2 ] 。
3 工藝流程和設計參數(shù)
3. 1 工藝流程
從經(jīng)濟和處理效果上考慮,最終采用凝聚回收— 氣浮—ABR —A/ O 工藝。工藝流程見圖1。
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3. 2 主要工藝設計參數(shù)
3. 2. 1 機械格柵
選用BGF2600 型機械格柵,最大流量80 m3 / h , 尼龍耙齒間距5 mm ,運行速度2 m/ min。去除廢水中殘余的魚頭、腐塊等雜物,收集后可制作畜禽飼料。
3. 2. 2 魚肉蛋白的凝聚回收
魚糜加工廢水中水溶性蛋白回收的關鍵在于確定魚肉蛋白的等電點。采樣進行小試,通過調(diào)整不同的p H ,均靜止10 min 后,用雙縮脲比色法測定廢水中蛋白質(zhì)的濃度。最終確定魚肉蛋白的等電點在 p H = 4. 20～5. 00 ,魚肉蛋白回收率最高可達87 % , 同時COD 下降42 %。
在實際工程中,采用批量控制方法控制計量泵自動加藥,通過設定p H 儀參數(shù),控制廢水的p H 在 4. 50～5. 00 。同時,投加適量CaCl2 ,利用Ca2 + 和魚肉中的肌鈣蛋白(具有很強的鈣結(jié)合能) 結(jié)合,使魚肉失水變硬,使其加速下沉[3 ] ,同時也可去除廢水中的部分磷酸鹽。
凝聚回收的魚肉蛋白采用豎流式沉淀池(凝聚池) 固液分離, 設計沉淀表面負荷為0. 60 m3 / (m2 ·h) 。單獨配套離心式脫水機干化,送至專業(yè)單位制作魚漿蛋白粉。
3. 2. 3 氣浮設備
選用GXQF235 型高效氣浮裝置,最大處理能力35 m3 / h 。反應區(qū)內(nèi)投加聚合氯化鋁( PAC) 、液堿和聚丙烯酰胺( PAM) 藥劑,調(diào)節(jié)氣浮出水p H 在 7. 80～8. 20 。
3. 2. 4 ABR
ABR 是美國著名教授MCCARTY 于1982 年開發(fā)出來的一種高效節(jié)能厭氧裝置。ABR 的結(jié)構(gòu)見圖2 。
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在實際工程中采用4 格ABR ,前3 格每格上、下流室體積比為(2. 5～3. 0) ∶1. 0 ,第4 格安裝聚酯紡粘長絲布填料,可有效控制污泥流失現(xiàn)象。ABR 設計COD 負荷為5. 6 kg/ (m3 ·d) ,有效容積800 m3 ,水力停留時間24. 0 h 。
3. 2. 5 A/ O 生化池、二沉池
A 池設計反硝化速率常數(shù)( MNO - 3 2N / MMLVSS ,20 ℃) 為0. 03～0. 04 ,有效容積140 m3 ,水力停留時間 4. 2 h 。采用傘型攪拌機攪拌。
在兼氧段,生物除磷系統(tǒng)適宜的p H 為中性或微堿性,范圍在6～8[4 ] 。由于厭氧生化段是酸化過程,ABR 出水p H 在5. 6 左右,為避免污泥中毒,在 A 池滴加液堿,回調(diào)p H 到7. 8 左右。
由于生物除磷工藝采用的是高污泥負荷、低污泥齡系統(tǒng)[5 ] ,通過排泥完成磷的去除,因此O 池設計污泥BOD 負荷為0. 10～0. 12 kg/ (kg ·d) (以 ML SS 計) ,有效容積720 m3 ,水力停留時間21. 6 h 。池底安裝可提升式微孔曝氣器充氧,供氣量按去除1 kg BOD 需要1. 2 kg O2 計算。
二沉池采用豎流式沉淀池,設計沉淀表面負荷為1. 00 m3 / (m2 ·h) 。安裝臥式離心泵回流污泥, A 池的污泥回流比取1. 0 ∶0. 6 ,保證反硝化脫氮; ABR 的污泥回流比取1. 0 ∶0. 1 ,以促進污泥顆粒的形成,保持ABR 內(nèi)的污泥濃度。
3. 2. 6 終沉池
終沉池采用斜管式沉淀池,設計沉淀表面負荷為0. 68 m3 / (m2 ·h) 。反應區(qū)投加PAC 和PAM。安裝直徑50 mm 的PVC 型蜂窩斜管。
4 工程監(jiān)測數(shù)據(jù)
工程于2007 年初動工,同年7 月建成并開始進水,經(jīng)過近4 個月工藝調(diào)試正式投入使用。整套設施一直穩(wěn)定運行,寧波市環(huán)境監(jiān)測中心對該工程進行了監(jiān)測,監(jiān)測結(jié)果(平均值) 見表3 。
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由表3 可以看出,廢水經(jīng)處理后,出水各項指標能滿足GB 8978 —1996 一級標準要求,整個工程達到設計要求。
5 經(jīng)濟效益分析
在工程設計的總體布局上,采用廢水2 次提升, 池體一體化組合設計,使整套廢水處理設施簡潔、緊湊、便于操作管理,減少了一次性投資。該項工程總投資344 萬元,工程占地1 000 m2 ,運行費用為4. 24 元/ m3 。
6 討論與總結(jié)
(1) 通過調(diào)節(jié)p H ,使廢水中的魚肉蛋白到達等電點,廢水開始分層,其回收率達80 %以上,同時廢水COD 下降42 % ,具有明顯的環(huán)境效益。
(2) ABR 具有復雜的混合型水力流態(tài),且更接近于推流式反應器。在ABR 中,各個反應室中的微生物相是隨流程逐級遞變的,通過鏡檢可以觀察到短桿、長桿、弧菌、絲狀菌和球菌等,其中產(chǎn)甲烷菌以絲狀菌和桿菌為主。
(3) 由于厭氧處理反應器中存在一定數(shù)量的 “喜氧”甲烷菌,這些甲烷菌可在有氧的條件下保持良好的活性,同時由于污泥床的阻隔作用,可保持污泥床的良好厭氧環(huán)境。因而對于具有分段特性的 ABR ,與A/ O 工藝相結(jié)合,可以取得很好的廢水處理效果。
(4) 雖然A/ O 工藝具有很好的生物脫氮除磷效果,但是要降低魚糜加工廢水中的磷酸鹽濃度,還是要依靠投加藥劑去除。
參考文獻:
[ 1 ] 須育方. 生物化學教程[M] . 北京:北京工業(yè)大學出版社,1988.
[ 2 ] 李明,黃民生,謝冰,等. A2/ O 工藝的影響因素研究[J ] . 上；,2007 ,32 (12) :124.
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[ 4 ] 魏琛. 淺議影響污水生物除磷的因素[J ] . 重慶環(huán)境科學,2002 , 24 (2) :85287.
[ 5 ] 李紹秀,謝暉,郭玉. 改良A2/ O 工藝的工程實踐[J ] . 環(huán)境污染治理技術與設備,2006 ,7 (5) :1322134.
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