魷魚加工廢水處理技術(shù)
1 設(shè)計(jì)水量及水質(zhì)
寧波市某漁業(yè)公司生產(chǎn)廢水主要為魷魚加工廢水，產(chǎn)生于沖洗、去內(nèi)臟、去皮等工序。廢水水質(zhì)隨魷魚的品種、鮮度不同而波動(dòng)較大。所加工魷魚主要為北太平洋魷魚和阿根廷魷魚。
由于北太平洋魷魚含黑墨，需在流動(dòng)水中去內(nèi)臟，且內(nèi)臟易破損，其廢水中主要污染物濃度是加工其他魷魚時(shí)的1.6倍。工程以加工北太平洋魷魚時(shí)的水量、水質(zhì)為設(shè)計(jì)依據(jù)，設(shè)計(jì)規(guī)模為720m3/d，設(shè)計(jì)水質(zhì)見表1。
| 表1 設(shè)計(jì)水質(zhì)指標(biāo) | ||||||||||||||||||||
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2 工藝流程及設(shè)備
根據(jù)廢水水質(zhì)特點(diǎn)和排放要求，主體工藝采用厭氧和CAST工藝。具體工藝流程見圖1。
| 廢水處理主要構(gòu)筑物見表2。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 廢水處理主要設(shè)備見表3。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
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3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1厭氧反應(yīng)池
厭氧反應(yīng)作為預(yù)處理工藝，可大幅削減廢水中污染負(fù)荷，以降低后續(xù)處理的能耗。厭氧反應(yīng)采用在微生物群系平衡、處理效率和抗沖擊能力等方面均較好的兩相厭氧消化系統(tǒng)，反應(yīng)器型式采用操作管理方便、污泥產(chǎn)率低的厭氧濾池(AF)。其酸化反應(yīng)池水力停留時(shí)間為4.3 h，容積負(fù)荷為10.6kgBOD5/(m3·d)；甲烷化反應(yīng)池水力停留時(shí)間為10.5 h，容積去除負(fù)荷為2.3kgBOD5/(m3·d)。布水方式為魚刺狀分支式配水，出水方式為三角堰溢流。
在酸化反應(yīng)池出水處設(shè)堿槽以備調(diào)節(jié)pH值，在甲烷化反應(yīng)池出水處設(shè)一回流管道泵，以便必要時(shí)調(diào)整其上升流速。
在方案選擇中，對(duì)于含油和蛋白質(zhì)的食品廢水一般采用隔油氣浮法預(yù)處理，以防油脂引起的污泥流失和生化抑制作用及蛋白質(zhì)水解后產(chǎn)生H2S等臭氣。小試結(jié)果(氣浮的COD去除率為70%，油脂去除率為80%)表明，采用該法預(yù)處理出水達(dá)標(biāo)的可靠性和穩(wěn)定性均較好，但也存在致命的缺點(diǎn)：其污泥量大(產(chǎn)生含水率為80%的污泥約22 kg/t水，即15.8 t/d，未計(jì)石灰)，且處置困難，污泥中油脂含量較高，直接脫水易使帶式壓濾機(jī)輥軸打滑、板框壓濾機(jī)濾布堵塞，需投加大量石灰為填充劑進(jìn)行預(yù)處理；氣浮工藝增加了藥劑和動(dòng)力設(shè)備，運(yùn)行費(fèi)用高、管理復(fù)雜。同時(shí)考慮到隔油池水力停留時(shí)間短而固體停留時(shí)間長，難以避免蛋白質(zhì)和油脂的酸敗。另外根據(jù)對(duì)原水混凝沉淀前后的總氮測(cè)試(分別為180 mg/L和102 mg/L)，估計(jì)原水中蛋白質(zhì)以游離性為主，因此物化法無法去除大部分會(huì)引起酸敗臭氣的蛋白質(zhì)。按照以上分析和比較，決定采用厭氧濾池預(yù)處理。在實(shí)際運(yùn)行過程中，厭氧濾池的COD去除率為60%，油脂去除率為70%，均達(dá)到預(yù)期的效果。整套系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低、污泥量少，在1年的運(yùn)行中從未排放過剩余污泥。
3.2CAST反應(yīng)池
CAST工藝是一種循環(huán)式活性污泥法，廢水在一間歇反應(yīng)器內(nèi)通過一定的時(shí)序操作得到處理，是SBR工藝的一種改型，相當(dāng)于結(jié)合了生物選擇器的SBR工藝。生物選擇器是根據(jù)活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)，設(shè)置在CAST反應(yīng)池前端的小容積區(qū)，水力停留時(shí)間為0.5～1.0 h，通常在厭氧或兼氧條件下運(yùn)行。本工程CAST反應(yīng)池運(yùn)行周期為21 h(其中進(jìn)水9 h、曝氣10 h、沉淀1 h、排水1 h)，MLSS為3kg/m3，充水比為40%。生物選擇器停留時(shí)間為45 min(包括回流量)，污泥回流量為20m3/h，厭氧運(yùn)行。
在傳統(tǒng)SBR工藝中，往往通過快速進(jìn)水的方式使系統(tǒng)在某一時(shí)段內(nèi)產(chǎn)生較高污泥絮體負(fù)荷，從而防止污泥膨脹。這就使得SBR工藝與穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的預(yù)處理工藝銜接時(shí)，常不得不設(shè)置一中間水池以滿足快速進(jìn)水的需要。而CAST工藝的污泥回流和生物選擇器的設(shè)置模擬了SBR工藝這種快速進(jìn)水時(shí)的局部高污泥絮體負(fù)荷的現(xiàn)象，因此只要選擇合適的污泥回流比和適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r(shí)間以維持高污泥絮體負(fù)荷，則進(jìn)水速率可以任意設(shè)定。這樣使得與預(yù)處理工藝銜接非常順暢，并防止了由于快速進(jìn)水引起的需氧量劇增。本工程廢水在厭氧后，初期耗氧速率大，屬于易污泥膨脹廢水，但由于采用CAST工藝，在1年多的運(yùn)行中從未發(fā)生污泥膨脹。
一般在CAST等按時(shí)序運(yùn)行的工藝中常采用潷水器排水，但潷水器作為專用設(shè)備售價(jià)較高。設(shè)計(jì)中為了節(jié)約投資，采用固定式穿孔管排水，實(shí)際使用效果良好。穿孔管的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是防止初期出水帶泥和排水時(shí)擾動(dòng)池內(nèi)污泥，因此穿孔管長度和開孔率(孔徑一般為20 mm)按最大流量時(shí)的溢流率［5～8m3/(m·h)］、孔口流速(1～2 m/s)校核。并且排水管要接存水彎，保證排水結(jié)束時(shí)池內(nèi)液面高于管頂而混合液不會(huì)進(jìn)入。另管頂設(shè)雙坡，以防穿孔管管頂積泥。
4 運(yùn)行結(jié)果
從2000年4月開始進(jìn)水進(jìn)行菌種培養(yǎng)和調(diào)試。通過投菌、悶曝、活化和逐步加大處理負(fù)荷，到6月已滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，于7月通過當(dāng)?shù)丨h(huán)保局竣工驗(yàn)收，至今已連續(xù)運(yùn)行約1年。運(yùn)行結(jié)果見表4。
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5 存在問題
①浮渣
在工程原設(shè)計(jì)中未曾充分考慮浮渣問題，在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)CAST反應(yīng)池液面逐漸形成厚厚的浮渣層，由于采取液面下排水故對(duì)水質(zhì)無直接影響，但嚴(yán)重影響外觀。觀察發(fā)現(xiàn)，浮渣主要由難降解固形物、厭氧活性污泥和油脂組成，其產(chǎn)生原因是由于厭氧濾池出水三角堰未設(shè)擋板，致使本該留在厭氧池的浮渣大量溢入CAST反應(yīng)池。因此在厭氧池出水堰設(shè)置浮渣擋板是十分必要的，以截留漂浮的固體，并且使被沼氣氣泡帶到液面的厭氧活性污泥在脫泡后回到反應(yīng)器消化區(qū)，提高污泥截留率。為了浮渣在液面濃縮脫水，需有較長的停留時(shí)間，因此厭氧池的超高應(yīng)在600 mm以上。
②臭氣
臭氣主要是由廢水中蛋白質(zhì)等有機(jī)物在調(diào)節(jié)池、厭氧濾池內(nèi)因厭氧腐敗產(chǎn)生H2S等惡臭氣體而致。其在液面以無組織的形式向大氣揮發(fā)擴(kuò)散，但濃度不高。項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期就考慮了厭氧處理會(huì)引發(fā)臭氣問題，但由于站址不太敏感，未進(jìn)行特別處理，只是在厭氧池頂預(yù)設(shè)了5道梁，以便必要時(shí)加設(shè)蓋板(厭氧池由于沼氣量少、濃度低，無綜合利用價(jià)值，故池體為敞開式)。運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)確有一定臭氣，但不是十分嚴(yán)重，在20 m外基本無異味。對(duì)于敏感地區(qū)的臭氣需進(jìn)行合理收集和排放，例如在調(diào)節(jié)池和厭氧池頂加蓋密封，將調(diào)節(jié)池排氣和厭氧池沼氣接入排放筒直接或脫硫后排放，這樣完全可以避免廢氣對(duì)周圍環(huán)境的二次污染。至于排氣量很大的CAST反應(yīng)池，由于溶于液相的惡臭物質(zhì)濃度很低，且大部分在生化反應(yīng)中氧化分解，通過曝氣吹脫的量很少，故在該池旁無異味。
③曝氣裝置
本工程曝氣裝置采用淹沒式葉輪曝氣器，其工作原理是通過負(fù)壓吸氣、湍流震蕩粉碎氣泡、射流布?xì)膺M(jìn)行充氧。設(shè)計(jì)時(shí)該設(shè)備為試用設(shè)備，使用后發(fā)現(xiàn)充氧效果不理想，主要是其在污水中的充氧動(dòng)力效率較低，只有約0.8kgO2/(kW·h)，與說明書中提供的設(shè)備在標(biāo)準(zhǔn)條件下清水充氧能力［約2.5kgO2/(kW·h)］的差距較大，前者是后者的32%。而根據(jù)文獻(xiàn)資料，一般曝氣設(shè)備在曝氣池混合液中的充氧能力為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的62%～75%。對(duì)于鼓風(fēng)曝氣設(shè)備和機(jī)械表曝設(shè)備，其在實(shí)際和標(biāo)準(zhǔn)條件下充氧能力的差異主要受污水水質(zhì)、水溫、氧分壓等影響，而受混合液中的懸浮物濃度的影響甚微，其實(shí)際充氧能力可以按文獻(xiàn)［1］提供的公式折算。但對(duì)于這種淹沒式葉輪曝氣器，其充氧能力部分依靠設(shè)備二次射流的布?xì)庑Ч?，而污水中懸浮物的增加?huì)提高混合液連續(xù)相的表觀粘度、增加氣泡的匯聚作用，氣泡直徑的增大又降低設(shè)備的輻射能力和布?xì)夥秶?，使得氧轉(zhuǎn)移效果降低，所以在懸浮物含量較高條件下的充氧能力將大大低于清水狀況下的充氧能力。混合液中懸浮物濃度、粒徑等對(duì)傳質(zhì)效果的定量影響有待于進(jìn)一步研究，因此對(duì)于淹沒式葉輪曝氣器在懸浮物含量較高場(chǎng)合的選用應(yīng)慎重。
6 結(jié)論
①魷魚加工廢水采用隔油、調(diào)節(jié)、厭氧和CAST工藝處理是完全可行的，且處理效果良好，出水穩(wěn)定，運(yùn)行費(fèi)用低，污泥產(chǎn)率低。
②采用厭氧濾池進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)污染物的去除率高，可以達(dá)到與物化法相同的效果。但需注意臭氣和浮渣問題，并根據(jù)站址敏感程度采取不同措施。
③對(duì)于需二次射流布?xì)獾钠貧馄?，其充氧能力受混合液懸浮物濃度的影響較大，選用需慎重。
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