某味精廠廢水治理技術(shù)路線商討
某味精廠經(jīng)過(guò)多年認(rèn)真考察，確定采用ABBL廢水治理工藝，該工程總投資357萬(wàn)元，設(shè)計(jì)水量為800m3/d，實(shí)際水量為1000m3/d。已通過(guò)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)驗(yàn)收。
表1 某味精廠味精廢水水質(zhì)、水量
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表2 處理效果平均值表
單位:除pH值外，其余均為mg/L
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由表2所示經(jīng)過(guò)處理后，公司每年可減少污染物排放量為：SS 111.8噸，COD 3138.9噸，BOD5 372.3噸;污染物的處理效率分別為SS 83.7%，COD 97.5%，BOD5 99.1%，NH3-N 85%。
主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
設(shè)計(jì)規(guī)模：800 m3/d 工程投資：357萬(wàn)元
占地面積：1600 m2 裝機(jī)容量：268 KW
運(yùn)行費(fèi)用：3. 60元/m3•水（包括電、人工、藥劑、維修、折舊等費(fèi)用）
一. 工藝機(jī)理
水解酸化是在微生物作用下將復(fù)雜有機(jī)物進(jìn)行水解和發(fā)酵的過(guò)程，使多糖水解為單糖，再通過(guò)酵解途徑進(jìn)一步水解酸化成乙醇和脂肪酸，蛋白質(zhì)則先水解為氨基酸，再經(jīng)脫氨基作用產(chǎn)生脂肪酸和氨。在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，將丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等轉(zhuǎn)化為乙酸、H2和CO2。無(wú)論是厭氧UASB工藝，還是兼氧水解酸化工藝，其目的都是為后面的好氧生化處理作預(yù)處理。所不同的是UASB是全過(guò)程的厭氧生物降解工藝，而水解酸化工藝則只完成了厭氧反應(yīng)前兩階段，即第一階段水解、發(fā)酵階段，第二階段產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸階段。
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二. 工藝選擇
味精廢水按污染物濃度可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)為污染物濃度高、成分復(fù)雜的離交尾液等。第二類(lèi)為炭柱處理水、洗米水、設(shè)備清洗水及生活廢水等組成的中、低濃度有機(jī)廢水，這部分廢水水量較大。廢水中有機(jī)物、NH3-N及SO42-含量高，pH值偏低，且含有一定量的Cl-。對(duì)厭氧和好氧生物具有直接和間接生物毒性，其治理國(guó)內(nèi)外已經(jīng)作了多年研究。
通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)較典型味精廢水處理工程實(shí)地考察、調(diào)研，已實(shí)施的工程中基本分三種工藝：
1.厭氧+好氧處理工藝；
2.完全好氧工藝；
3.不同形態(tài)的水解酸化+好氧工藝。
由于廢水中高SO42-、高NH3-N，對(duì)厭氧、好氧微生物不同程度的抑制導(dǎo)致處理系統(tǒng)不能正常運(yùn)行或使厭氧反應(yīng)系統(tǒng)幾乎不能運(yùn)行。為避開(kāi)兩相矛盾，部分企業(yè)的后續(xù)改造與2000年后的新工程設(shè)計(jì)將重點(diǎn)放在前期物化處理方面，分別采用：一、濃縮蒸發(fā)法；二、Ca(OH)2脫硫法；三、空氣氧化吹脫法；
四、工藝水稀釋法。
隨著日趨漸嚴(yán)的環(huán)保法規(guī)的完善和全民環(huán)保意識(shí)的提高，廢水處理工藝的實(shí)施面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
1.造成富營(yíng)養(yǎng)化、破壞受納水體水質(zhì)的NH3-N值已放在了監(jiān)測(cè)因子的首位。
2.惡臭氣味的產(chǎn)生，H2S氣體排出對(duì)周邊空氣環(huán)境的影響造成對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。
3.受產(chǎn)品低利潤(rùn)空間的限制，企業(yè)無(wú)法承受過(guò)高的改造投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。
4.地下水和地表水隨著新水法的執(zhí)行，實(shí)行有償使用和總量收費(fèi)。
5.高能耗、高投入、低產(chǎn)出，特別是易造成二次污染的產(chǎn)業(yè)。
這些問(wèn)題迫使設(shè)計(jì)單位必須作出新的選擇，為治理企業(yè)提供先進(jìn)工藝，減少企業(yè)投資，適應(yīng)環(huán)保要求。經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的探索和工程實(shí)踐，證明味精廢水的處理應(yīng)立足于生化法為主體，通過(guò)預(yù)處理或生物處理的強(qiáng)化手段，提高生物對(duì)難降解有機(jī)物的分解能力，有效的為后續(xù)處理提供良好的降解有機(jī)物的條件。
UASB工藝和水解酸化工藝均在水解、斷鍵反應(yīng)的作用下實(shí)現(xiàn)原水中蛋白質(zhì)、氨基酸、纖維素和脂類(lèi)等復(fù)雜的大分子、不溶性有機(jī)物向小分子、溶解性有機(jī)物的轉(zhuǎn)化（附帶產(chǎn)生少量的CO2、N2和H2），并且在細(xì)胞體內(nèi)分解為揮發(fā)性有機(jī)酸、醇類(lèi)、醛類(lèi)及較高級(jí)的脂肪酸等。兩者相比，UASB工藝較水解酸化工藝多了產(chǎn)甲烷段，但兩工藝均需好氧后處理，故產(chǎn)甲烷段就成了整個(gè)工藝的重復(fù)建設(shè)部分。
由于水解酸化具有很大的優(yōu)勢(shì)和潛力，參照已實(shí)施工程的經(jīng)驗(yàn)和不足，擬建中的項(xiàng)目選擇改進(jìn)型的ABBL工藝，即強(qiáng)化前期預(yù)處理：對(duì)離交廢水兩次調(diào)整pH，采用雙塔吹脫NH3-N并回收廢水中液氨產(chǎn)品，使NH3-N濃度從11000mg/L降至1000mg/L以下，與其它廢水綜合后進(jìn)入以水解酸化為主體的生化處理系統(tǒng)。
工藝流程：
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三. 改進(jìn)型ABBL工藝說(shuō)明
工藝主要分為四部分：1、蛋白提取部分；2、NH3-N吹脫部分；3、廢水處理部分；4、污泥處置部分。
1、蛋白提取部分：
離子交換母液含有菌體蛋白等大量懸浮物和膠體物質(zhì)，蛋白質(zhì)為兩性電解質(zhì)，等電點(diǎn)約為pH4.0~5.5，離交廢水的pH值接近蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，故此廢水中的蛋白具有自動(dòng)凝聚的趨勢(shì)，這種凝聚方式形成的絮粒很小，由于絮粒表面帶有相同電荷及水化層的影響，絮粒很不穩(wěn)定，通過(guò)加入一定的絮凝劑和助凝劑，溶入適量的空氣，使絮團(tuán)附著大量微氣泡，通過(guò)氣浮分離，提取富有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的飼料蛋白，同時(shí)也起到去除有機(jī)污染物的作用。提取蛋白后的廢水進(jìn)入吹脫裝置進(jìn)行處理。
2、NH3-N吹脫部分
包括：吹脫塔、氨回收裝置、集水池、冷卻塔。
利用廢水中所含的氨氮等揮發(fā)性物質(zhì)的實(shí)際濃度與平衡濃度之間存在的差異，在堿性條件下用空氣吹脫，使廢水中的氨氮等揮發(fā)性物質(zhì)不斷地由液相轉(zhuǎn)移到氣相中，從而達(dá)到從廢水中去除氨氮的目的。
3、廢水處理部分
由三單元區(qū)組成：
① 物化區(qū)：生物調(diào)節(jié)池、固液分離裝置等設(shè)施。經(jīng)吹脫裝置后的離交廢水匯合中濃度廢水，在調(diào)節(jié)池內(nèi)調(diào)整pH值至7.5-8.5左右，培養(yǎng)部分活性污泥，達(dá)到均勻水質(zhì)、水量去除部分有機(jī)污染物和NH3-N的作用，并吹脫廢水中的部分二氧化碳和揮發(fā)性物質(zhì)，創(chuàng)造良好的微生物生長(zhǎng)環(huán)境，增強(qiáng)微生物生態(tài)的穩(wěn)定性和凝聚性。上清液自流入后續(xù)系統(tǒng)。
② 預(yù)生化區(qū)：包括WXY一、二級(jí)反應(yīng)系統(tǒng)。 本系統(tǒng)是根據(jù)多年實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)發(fā)展而來(lái)的，采用動(dòng)態(tài)水解酸化工藝，與傳統(tǒng)的厭氧和靜態(tài)水解酸化有著本質(zhì)的區(qū)別。通過(guò)對(duì)反應(yīng)器中的工藝條件（pH值，DO，布水與回流方式，有效充氧方式等）合理控制，可使含較高濃度的NH3-N、SO42-廢水直接進(jìn)入系統(tǒng)，通過(guò)兼性菌水解酸化作用使難生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解物質(zhì)，非溶解性有機(jī)物質(zhì)降解為溶解性物質(zhì)，并通過(guò)系統(tǒng)微生物自身新陳代謝等生化反應(yīng)，使COD和NH3-N、SO42-呈明顯的遞級(jí)去除。該區(qū)選用微需氧、微缺氧兩類(lèi)不同世代周期的菌屬，分別完成一級(jí)硝化反硝化反應(yīng)同步去除有機(jī)污染物。
③ 生化區(qū)：即DASS反應(yīng)系統(tǒng)。DASS是改進(jìn)型的SBR工藝，該區(qū)實(shí)現(xiàn)二級(jí)硝化反硝化生物處理，提高微生物降解COD、BOD和NH3-N功能，確保出水達(dá)標(biāo)排放。本段采用回流循環(huán)，相互交叉，分段利用，只有少量剩余污泥排入污泥濃縮罐，經(jīng)濃縮穩(wěn)定后，上清液再回處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。
4、污泥處置部分：
污泥主要來(lái)自以下兩個(gè)系統(tǒng)：
① 物化系統(tǒng)，此部分污泥成份復(fù)雜、含有大量有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，濃度較高，pH值在6.5～8.5左右。
② 生化系統(tǒng)，此類(lèi)污泥屬活性污泥，主要成分為生物殘?bào)w，易發(fā)臭，含水率高，難于脫水。兩系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥含水率在99%以上，但經(jīng)過(guò)污泥濃縮罐沉降濃縮后到97%，經(jīng)消化調(diào)理后，加絮凝劑進(jìn)氣浮濃縮罐進(jìn)一步濃縮到約93%左右，進(jìn)行壓濾或者晾曬。經(jīng)分析化驗(yàn)污泥蛋白質(zhì)、氮等含量較高，回收后可分別作為飼料蛋白和多元有機(jī)復(fù)合肥。
四. 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（改進(jìn)型ABBL工藝）
以1萬(wàn)噸/a味精企業(yè)為例，日處理廢水量1000 m3/d。
工程總投資：500萬(wàn)元
總占地面積：3000 m2
總裝機(jī)容量：300 KW
總運(yùn)行費(fèi)用：4.60元/m3•水（包括電、人工、藥劑、維修、折舊等費(fèi)用，未減經(jīng)濟(jì)創(chuàng)收效益部分）
五. 結(jié)論
1.味精廢水采用以WXY為核心的改進(jìn)型ABBL生物處理工藝，不需對(duì)其中的SO42-進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)預(yù)處理，各單元菌屬固定化，抗沖擊負(fù)荷，容積負(fù)荷和污泥負(fù)荷高，COD去除率≥98%，NH3-N去除率≥96%。出水可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)第二類(lèi)污染物味精行業(yè)二級(jí)排放要求。
2.工程應(yīng)用證明NH3-N吹脫回收，既減輕了后續(xù)系統(tǒng)的負(fù)荷，又能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。
3.剩余污泥中蛋白質(zhì)、氮等含量較高，可分別回收作飼料蛋白和多元有機(jī)復(fù)合肥，在治理污染的同時(shí)又獲得了經(jīng)濟(jì)效益。
4.BOD/N比從1.5:1提高到4:1以上，提高了廢水的可生化性。
5.生化處理采用兩級(jí)硝化反硝化COD和NH3-N同步降解。
6.該工藝投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、設(shè)計(jì)緊湊、結(jié)構(gòu)合理、水力停留時(shí)間短。
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