羊棲菜具有較高的營養(yǎng)保健價(jià)值，日本稱其為“長壽菜”，每年大量從我國進(jìn)口。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2015年底，溫州市洞頭區(qū)現(xiàn)有羊棲菜生產(chǎn)企業(yè)20余家，現(xiàn)有羊棲菜養(yǎng)殖區(qū)面積達(dá)1.16萬畝，2015年全年產(chǎn)量約8768t，占全國總產(chǎn)量的90%以上。通過市場調(diào)研，洞頭區(qū)羊棲菜生產(chǎn)企業(yè)大部分均已建設(shè)污水處理站，但建設(shè)時(shí)間普遍較早，又由于羊棲菜加工廢水具有COD高、色度大、SS高等特點(diǎn)，且廢水中含有較高濃度的Cl-，屬于典型的高濃度高含鹽有機(jī)廢水，此類廢水一般常采用預(yù)處理+生物處理+深度處理方法來實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放，處理成本普遍較高。生物處理無外乎采用厭氧和好氧工藝，除培養(yǎng)特殊的耐鹽或者嗜鹽生物菌、改變污水及污泥的工藝回流之外，基本沒有可改進(jìn)的空間。目前，各羊棲菜加工企業(yè)污水處理站均無法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，嚴(yán)重加重了洞頭區(qū)市政污水處理廠的運(yùn)行負(fù)荷，現(xiàn)已成為洞頭區(qū)的行業(yè)共性問題，亟待解決。
1、項(xiàng)目概況
洞頭區(qū)某羊棲菜加工企業(yè)是以生產(chǎn)羊棲菜系列產(chǎn)品為主的現(xiàn)代化食品企業(yè)。廢水主要來自于預(yù)清洗、脫鹽、脫砷、脆化以及清洗等工序，廢水中Cl-濃度高、COD高、含油且含有大量藻膠、多糖、酶等有機(jī)污染物。企業(yè)原有1座污水處理站，為全地埋式建設(shè)，采用“調(diào)節(jié)+混凝沉淀+A/O+沉淀”工藝，具體工藝流程見圖1。
圖1原有廢水處理站工藝流程
由圖1可知，現(xiàn)有廢水處理站采用加藥混凝沉淀+傳統(tǒng)A/O工藝，由于廢水中Cl-含量較高，單純采用生物處理的方法勢必會(huì)造成生物細(xì)胞的質(zhì)壁分離或細(xì)胞失活，微生物無法正常生長，因而現(xiàn)有的缺氧池、好氧池未能發(fā)揮應(yīng)有的作用。同時(shí)，由于設(shè)計(jì)時(shí)間較早，投運(yùn)時(shí)間較長，其中鼓風(fēng)機(jī)、好氧池曝氣系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、板框壓濾機(jī)等設(shè)備均已無法正常開啟，混凝沉淀池、好氧池及污泥池內(nèi)的管路已被廢水嚴(yán)重腐蝕，整個(gè)廢水處理站運(yùn)行狀態(tài)較差。
2、改造工程設(shè)計(jì)
01設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
考慮到企業(yè)的生產(chǎn)周期，改造后的污水處理站采用8h工作制，改造后污水站處理規(guī)模為60m3/d，按照8m3/h進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。根據(jù)廢水實(shí)測數(shù)據(jù)確定設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，改造后處理出水需達(dá)到GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)后納入市政管網(wǎng)，并進(jìn)入當(dāng)?shù)厥姓鬯幚韽S進(jìn)一步處理。故設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)見表1。
表1羊棲菜加工廢水設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)
02項(xiàng)目難點(diǎn)
(1)懸浮物及油類含量高。由于羊棲菜加工成品為袋裝即食羊棲菜，加工過程中有數(shù)道清洗、漂洗等工藝，故廢水中含有較高濃度的懸浮物及油類。
(2)含Cl-質(zhì)量濃度高。該廢水由于是海產(chǎn)品加工廢水，經(jīng)檢測，廢水混合后Cl-質(zhì)量濃度為5000~8000mg/L，初段的預(yù)清洗及脫鹽脫砷水含Cl-質(zhì)量濃度甚至高達(dá)10000~15000mg/L，高濃度的Cl-會(huì)抑制生物系統(tǒng)的污染物去除效率。
(3)COD濃度高。經(jīng)水質(zhì)檢測，該廢水B/C>0.3，為可生化性廢水，但由于COD約為7000mg/L，且廢水中含Cl-質(zhì)量濃度高，單純采用傳統(tǒng)厭氧/好氧工藝無法保證廢水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。
(4)其他難點(diǎn)。現(xiàn)有污水站均為地埋式建設(shè)，池下工程改造難度大、管線復(fù)雜、對(duì)整個(gè)污水站的防腐要求高、場地有限等。
03改造后工藝流程及說明
(1)改造后工藝流程
針對(duì)廢水中含有大量的懸浮物及油類污染物，采用前氣浮工藝，通過部分加壓溶氣氣浮的浮除作用，去除廢水中油類、懸浮物SS等污染物;針對(duì)廢水含Cl-質(zhì)量濃度高、COD高、導(dǎo)電性好的特點(diǎn)，采用以電化學(xué)為主體的廢水處理工藝，通過電場與藥劑的聯(lián)合作用去除廢水中大分子、難以生物降解的有機(jī)污染物;考慮到運(yùn)行成本，采用厭氧+MBR工藝對(duì)電化學(xué)處理出水進(jìn)行生物處理，在Cl-質(zhì)量濃度不變的前提下，通過適量培養(yǎng)嗜鹽菌以去除電化學(xué)出水中濃度較低的有機(jī)污染物，直至達(dá)標(biāo)排放;針對(duì)現(xiàn)有污水站地埋式建設(shè)的問題，對(duì)新建的工藝設(shè)備均采用成套設(shè)備的方式，并在現(xiàn)有污水站池頂上加固，所有新增設(shè)備放置于池頂上，以節(jié)約占地面積;針對(duì)防腐要求高，所有新增水管、泥管、藥管均采用UPVC材質(zhì)，新增成套設(shè)備采用PP板制作;針對(duì)場地有限的問題，充分利用現(xiàn)有調(diào)節(jié)池、好氧池、沉淀池及混凝沉淀池、風(fēng)機(jī)房、脫水機(jī)房等。改造后的工藝流程見圖2。
圖2改造后污水處理工藝流程
(2)改造工藝說明
將原有調(diào)節(jié)池與缺氧池合并為新的調(diào)節(jié)池，在新調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)，在充分調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的同時(shí)，保證油類及懸浮物等污染物不會(huì)上浮;出水經(jīng)地上泵提升至氣浮裝置，在氣浮裝置內(nèi)進(jìn)行部分加壓溶氣氣浮預(yù)處理，去除廢水中大部分油類污染物、大量懸浮物SS等，以減少后續(xù)電解還原Fenton電極板清洗頻次，并降低后續(xù)處理負(fù)荷。氣浮裝置出水自流進(jìn)入電解還原Fenton裝置，通過外加電場作用該廢水，由于該廢水中含Cl-質(zhì)量濃度高、導(dǎo)電性良好，外加電場后，聯(lián)合化學(xué)藥劑共同作用，化學(xué)反應(yīng)劇烈，可對(duì)廢水中大分子有機(jī)污染物進(jìn)行氧化分解;電解還原Fenton裝置出水自流進(jìn)入快沉裝置，通過調(diào)節(jié)pH使大量污泥沉淀;快沉裝置上清液自流進(jìn)入?yún)捬醭兀ㄟ^厭氧微生物的新陳代謝作用去除廢水中難降解的有機(jī)污染物;厭氧池出水經(jīng)地上泵提升至MBR裝置，通過好氧微生物的作用進(jìn)一步降解廢水中的有機(jī)污染物，同時(shí)利用MBR膜組件的截留功能維持MBR裝置內(nèi)較高的污泥濃度，以增強(qiáng)系統(tǒng)的耐沖擊負(fù)荷能力;MBR裝置出水經(jīng)出水泵抽至出水桶，達(dá)標(biāo)后納管排放。
電解還原Fenton工藝是傳統(tǒng)Fenton工藝基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的，其主要原理為：在投加Fe2+、H2O2，并在特定pH條件下，廢水與藥劑首先接觸并充分混合，而后在電解槽內(nèi)進(jìn)行電解還原反應(yīng)，以增加電勢差，使得更多的·OH產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)氧化分解有機(jī)物的目的。
電場采用直流電源，電能轉(zhuǎn)化效率高、故障率低。電解還原Fenton法具有反應(yīng)快速、操作簡單、可自動(dòng)產(chǎn)生絮凝等優(yōu)點(diǎn)。
04工藝設(shè)計(jì)參數(shù)
(1)調(diào)節(jié)池。1座，地埋式鋼砼結(jié)構(gòu)(原調(diào)節(jié)池與缺氧池改造)。主要功能是接納廢水，起到均質(zhì)、均量的作用。該池設(shè)有曝氣系統(tǒng)，運(yùn)行中必須開啟，以防止廢水中油類、懸浮態(tài)污染物上浮及下沉。由于污水站非24h運(yùn)行，運(yùn)行過程中通過調(diào)整浮球液位開關(guān)合理控制調(diào)節(jié)池的液位，有效起到水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)的作用。尺寸4.0m×7.0m×3.5m，有效容積70m3，HRT=28h。配套設(shè)備：**組合曝氣器4組，氣源與MBR裝置曝氣系統(tǒng)共用，自吸提升泵2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)流量Q=10m3/h，揚(yáng)程H=15m，功率N=2.2kW。
(2)氣浮裝置。1套，采用五布六油特殊防腐型成套裝置。主要功能是通過投加混凝劑，利用加壓溶氣氣浮作用浮除廢水中油類、懸浮態(tài)、膠體態(tài)等污染物，以降低后續(xù)處理負(fù)荷。混凝藥劑采用聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)。PAC配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，加藥量約500L/d;PAM質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，加藥量約500L/d。尺寸4.8m×1.2m×2.8m，有效容積12m3，HRT=1.5h。配套設(shè)備：自動(dòng)攪拌加藥裝置2套，有效容積1000L。
(3)電解還原Fenton裝置。1套，PP材質(zhì)成套裝置。尺寸2.4m×1.2m×2.4m，有效容積5m3，HRT=0.65h。配套設(shè)備：加藥裝置2套，有效容積500L，pH在線控制器1臺(tái)。實(shí)際運(yùn)行電壓30V，電流60A，pH控制在2.8~3.2，m(Fe2+):m(H2O2)=1:2，處理出水COD去除率>50%，達(dá)到了*初設(shè)計(jì)的要求。
(4)快沉裝置。1套，PP材質(zhì)成套裝置。主要功能是通過調(diào)節(jié)廢水的pH，使電解還原Fenton反應(yīng)后的大量污泥得以沉淀去除。尺寸為2.4m×1.2m×2.4m，有效容積5m3，HRT=0.65h。配套設(shè)備：加藥裝置2套，有效容積500L，pH在線控制器1臺(tái)。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
(5)厭氧池。1座，地埋式鋼砼結(jié)構(gòu)(原好氧池與二沉池改造)。主要功能是通過厭氧微生物的新陳代謝作用，使有機(jī)物發(fā)生水解、酸化和甲烷化，*終轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水、甲烷等，并提高污水的可生化性，有利于后續(xù)的好氧生物處理。尺寸6.0m×7.0m×3.5m，有效容積126m3，HRT=16.8h。配套設(shè)備：辮帶式組合填料110m3。
(6)MBR裝置。2套，PP材質(zhì)成套裝置。主要功能是通過好氧微生物的新陳代謝作用進(jìn)一步去除廢水中大量的有機(jī)污染物。作為好氧反應(yīng)裝置，其必須滿足一定的停留時(shí)間，以使好氧池的污泥負(fù)荷處于正常范圍內(nèi)，同時(shí)通過MBR膜組件截留活性污泥，以維持MBR裝置內(nèi)較高的污泥濃度，以*大限度地提高好氧MBR裝置的污染物去除效率，*終出水通過膜組件過濾后，保證處理出水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。研究表明采用MBR工藝處理高含鹽廢水時(shí)，系統(tǒng)中的微生物可以適應(yīng)一定的鹽度沖擊。MBR工藝相對(duì)于傳統(tǒng)生物技術(shù)具有傳統(tǒng)生物技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢。尺寸3.0m×2.0m×2.4m，有效容積21.6m3，HRT=8.6h。配套設(shè)備：進(jìn)水與出水泵各4臺(tái)，2用2備，流量為10m3/h，揚(yáng)程15m，功率2.2kW;MBR反沖洗水泵1臺(tái)，流量10m3/h，揚(yáng)程10m，功率1.5kW;羅茨風(fēng)機(jī)3臺(tái)(與調(diào)節(jié)池共用)，單臺(tái)風(fēng)量6.01m3/min，功率5.5kW。
(7)污泥池。1座，利用原有污泥池，地埋式鋼砼結(jié)構(gòu)。收集并濃縮各個(gè)池所產(chǎn)生的污泥、浮渣等。尺寸2.5m×2.0m×3.5m，有效容積15m3。配套設(shè)備：3kW框式攪拌機(jī)1臺(tái);螺桿泵1臺(tái)，流量5m3/h，壓力0.6MPa，功率2.2kW;涂覆塑料防腐漆型帶式脫水機(jī)1臺(tái);帶機(jī)清洗泵1臺(tái)，流量8m3/h，揚(yáng)程49m;空壓機(jī)1臺(tái)，1.5kW;加藥裝置1套，有效容積1000L。
3、工程運(yùn)行效果
調(diào)試初期，對(duì)電解還原Fenton工藝的反應(yīng)電壓、電流及加藥量進(jìn)行了調(diào)試，對(duì)厭氧池采用接種化糞池污泥進(jìn)行接種，對(duì)MBR裝置采用洞頭區(qū)市政污水處理廠污泥濃縮池的污泥進(jìn)行接種。經(jīng)過近半年的試運(yùn)行，采用該組合工藝處理該廢水，氣浮池、電解還原Fenton、厭氧及MBR設(shè)計(jì)COD去除率分別為25%、50%、65%、70%。具體進(jìn)、出水水質(zhì)及各工藝段去除率見表2。
表2進(jìn)、出水水質(zhì)及各單元去除率
注:表中數(shù)據(jù)為連續(xù)14d測量值的平均值。
由表2可知，各工藝段COD去除率分別為21.3%、53.6%、47.8%、77.8%，各工藝段的各運(yùn)行參數(shù)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)值，處理出水水質(zhì)穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)能夠達(dá)到排放要求。
4、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
01運(yùn)行成本分析
采用組合工藝處理羊棲菜加工廢水，設(shè)計(jì)廢水處理量為60m3/d，1a按運(yùn)行300d計(jì)算，則該工藝的運(yùn)行成本估算為：
(1)電費(fèi)。單位電價(jià)為0.70元/(kW·h)，整個(gè)工程中裝機(jī)容量為90kW，使用容量為71.7kW，功率因素取0.75，電費(fèi)大約為71.7×8×300×0.75×0.7≈9萬元/a，則單位電費(fèi)為5.02元/m3。
(2)藥劑費(fèi)用。混凝階段需投加聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺，電解還原Fenton工藝需投加H2SO4、FeSO4、H2O2，快沉工序需投加NaOH，費(fèi)用大約為5萬元/a，則單位藥劑費(fèi)為2.78元/m3。
(3)人工費(fèi)用。該工程運(yùn)行中僅需1名工人，每年工資福利費(fèi)用約2萬元，則單位人工費(fèi)為1.11元/m3。
綜上，其總運(yùn)行成本估算為8.91元/m3。
該羊棲菜廢水處理改造工程于2017年6月開始試運(yùn)行，改造工程總投資約為114萬元。自試運(yùn)行至今150d，處理出水水質(zhì)穩(wěn)定，污水站配有1名工人，廢水站實(shí)際運(yùn)行成本如下：總耗電73000kW·h，單位電費(fèi)為4.26元/m3;藥劑總花費(fèi)2.2萬元，單位藥劑費(fèi)為2.44元/m3;人工費(fèi)按人均工資3000元/月計(jì)，單位人工費(fèi)為1.67元/m3;則廢水站試運(yùn)行至今，實(shí)際運(yùn)行成本僅為8.37元/m3，在保證廢水達(dá)標(biāo)的前提下，滿足了工藝設(shè)計(jì)的要求。
02技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
該組合工藝是針對(duì)該企業(yè)廢水站的現(xiàn)狀，結(jié)合企業(yè)排水水質(zhì)水量，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室小試、現(xiàn)場中試確定的，與傳統(tǒng)高鹽廢水處理工藝如反滲透、多效蒸發(fā)等工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表3。
表3與傳統(tǒng)高鹽廢水處理的工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
由表3可知，盡管反滲透與多效蒸發(fā)工藝處理出水COD更低，但投資、運(yùn)行成本均高于電解還原Fenton組合工藝，經(jīng)實(shí)踐證明采用電解還原Fenton組合工藝是經(jīng)濟(jì)合理的。
5、結(jié)論
運(yùn)行結(jié)果表明，采用“調(diào)節(jié)—氣浮—電解還原Fenton—快沉—厭氧—MBR”組合工藝處理羊棲菜加工廢水是切實(shí)可行的，處理出水水質(zhì)指標(biāo)能夠達(dá)到GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)際運(yùn)行成本僅為8.37元/m3。
針對(duì)羊棲菜加工廢水含鹽量較高、導(dǎo)電性較好的特點(diǎn)，選用了適宜的電化學(xué)工藝而非傳統(tǒng)生物處理方法作為主體處理工藝。實(shí)踐證明：采用電解還原Fenton技術(shù)處理含鹽廢水具有反應(yīng)效率高、處理效果穩(wěn)定、運(yùn)行成本相對(duì)低廉等特點(diǎn)，同時(shí)經(jīng)過微生物的特殊馴化，在廢水含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.7%的情況下，厭氧及好氧MBR工藝各項(xiàng)參數(shù)符合初始設(shè)計(jì)要求。對(duì)其他類似工程的升級(jí)改造具有一定的參考價(jià)值。(來源：谷騰環(huán)保網(wǎng))
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