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污水处理方案

时间:2015/10/9栏目:计划方案

  污水处理方案(一)

  一、含油废水的定义

  含油废水是指:含有脂(脂肪酸、皂类、脂肪、蜡等)及各种油类(矿物油、动植物油)的废水。含油废水的特点是COD、BOD高,有一定的气味和色度、易燃、易氧化分解,一般比水轻、难溶于水,含油废水是一种量大面广且危害严重的工业废水,其污染主要表现在以下几个方面:

  1、恶化水质、危害水产资源;

  2、危害人体健康;

  3、污染大气;

  4、影响农作物生产;

  5、影响自然景观;

  6、影响洁净的自然水源。

  鉴于含油废水的污染性,我国规定含油废水最高允许排放l衣度为mg/L。

  二、油在水中的存在形式

  1、悬浮油:粒度≥100m,静置后能较快上浮,以连续相的油膜漂浮在水面上。

  2、分散油:粒度为10 100um,悬浮、弥散在水相中,在足够时间静置或外力的作用,可凝聚成教大的油滴上浮到水面,也可能进一步变小,转化成乳化油。

  3、乳化油:粒度为0、1 10um(极微细的油滴),由于油——水界面有表面活性剂的影响,以水包油的形式稳定地分散在水中,单纯用静置的方法很难实现油水分离。

  上述3种油在电镀废水中都存在,油脂浓度一般在300—500 mg/L,其中乳化油所占比例最大。

  三、处理方法

  1、沉降分离法

  沉降分离法是利用油水两相的密度差及油和水的不相容性进行分离的,属一级处理。沉降分离在隔油池中进行,常见的有平流式(APZ)、平行板式(PlPI)、波纹板式(CPI)等型式。平流式隔油池的设计主要基于斯托克斯公式,由公式可求得一定表面积的隔油池所能除去的最小油滴直径。隔油池水流状态对除油能力和效果也有很大影响,最好的水流状态是层流状态,它有利于油滴的上升和固相的沉降。

  2、粗粒化法

  利用油水两相对聚结材料亲和力的不同来进行分离。含油废水通过粗粒化材料时,其中细小的油滴聚结成较大的油粒,从而加大上浮速度,属二级处理。

  粗粒化式是将材料填充于粗粒化装置中,当废水通过时可以去除其中的分散油,该技术关键是粗粒化材料,材料的形状主要有纤维状和颗粒。常用的亲水性材料是在聚酰胺、聚乙烯醇、维尼纶等纤维内弓I入酸基(磺酸基、磷酸基等)和盐类,亲油性材料主要有蜡状球,聚烯系或聚苯乙烯系球体或发泡体,聚氨酯发

  泡体等,有学者认为其接触角小于7 为好。通过污水在粗粒化前后油珠粒径分布的变化来判定除油效果及工艺可行性,主要评价指标为油的去除率及出水含油量。

  粗粒化法的原理是利用油水两相对聚结材料亲和力的不同来进行分离,将材料填充于粗粒化装置中,当废水通过时可以去除其中的分散油,此法的技术关键是粗粒化材料,一般认为亲油耐油、水性能好的材料分离效果好。粗粒化法可以把5—10粒径以上的油珠完全分离,分离最佳效果可达1—2。在分离过程中,水中细微的油粒附着在粗粒化材料表面,形成油膜,油膜增到一定厚度,在动力及水力的冲击下,并拌之以风的搅动,比较大的油珠从粗粒化材料表面脱落下来,利用油水相对密度差,以重力分离法将油珠从水中分离出来,或用吸油机将油提取出来。黄盛蓉采用聚丙烯吸油毡作粗粒化层,用 r一4型油水分离装置处理油库含油污水,处理后出水油含量<10mg/L。粗粒化法除油的效果,与表面活性剂的存在和多少有关。微量活性剂的存在表明能抑制粗粒化床的效果,因而粗粒化法不适用于乳状含油废水的去除。

  粗粒化法无需外加化学试剂,无2次污染,设备占地面积小,基建费用较低。但用此法处理含油废水要求进口浓度较低,因此进入设备前的含油废水必须经预处理,否则出水油浓度较高(一般高于10mg/L),常需再进行深度处理。

  3、过滤法

  利用颗粒介质滤床的截留及惯性碰撞、筛分、表面黏附、聚并等机理,去除水中油份,一般用于二级处理或深度处理。常见的颗粒介质滤料有石英砂、无烟煤、玻璃纤维、高分子聚合物等。经过滤处理后,能使油含量小于质量份数。对某机车厂含油废水先经隔油、混凝沉淀、再经过滤,出水各项指标均达排放标准,油去除率可达95%,完全可用于有关生产车间。过滤法设备简单、操作方便,投资费用低。但随运行时间的增加,压力降逐渐增大,需经常进行反冲洗,以保证正常运行。

  4、膜分离法

  膜分离法是S、Sourirajan所开拓并在近20多年来迅速发展起来的分离技术。膜分离法处理含油废水是利用多孔薄膜为分离介质,截留含油废水中的油及表面活性剂而使水分子通过,达到油水分离目的。膜分离技术的关键是膜和组件的选择。膜材料可分为高分子膜和无机膜,常用的高分子膜有醋酸纤维膜、聚砜膜、聚丙烯膜、聚偏氟乙烯膜等;常用的无机膜材料有氧化铝、氧化锆、氧化钛等。按孔径大小又可分微滤、超滤、反渗秀等。最适合于排放要求高、处理量不大的含油废水;经微滤处理后出水油浓度一般也小于质量分数1、0 X 10一。

  5、浮选法

  浮选法是利用油珠粘附于水中的微气泡后使浮力增大而浮上分离,主要用来处理含油废水中靠重力分离自然浮上难以去除的分散油、乳化油和细小的悬浮固体物(要投放无机或有机的絮凝剂)。由于空气微泡由非极性分子组成,能与水性的油结合在一起,带着油滴一起上升,上浮速度可提高近千倍,所以油水分离效率很高。根据产生气泡的方式不同,又可分为加压溶气浮选法、叶轮浮选法和曝气浮选法。为提高浮选效果,可再向废水中加入无机或有机高分子絮凝剂,即为絮凝浮选法,则对油水分离的效果还会提高。目前该法已被广泛应用于油田废水、石油化工废水、食品油生产废水等的处理、工艺较为成熟。

  6、吸附法

  吸附法是利用多孔固体吸附剂对含油废水中的溶解油及其它溶解性有机物进行表面吸附。常用的吸附剂有活性炭、活性炭不仅对油有很好的吸附性能,而且能同时有效地吸附废水中的其它有机物,但吸附容量有限(对油一般为30—80mg/g),且成本高,再生困难,限制了它的应用。经吸附法处理后出水油含量可在5mg/L以下,因此吸附法一般只用于含油废水的深度处理。徐根良等对拆船厂含油废水进行处理,出水油含量在5mg/L以下,多数在lmg/L以下。所用吸附剂为改性膨润土、磺化煤、废旧活性炭、碎焦炭、有机纤维等易得原料。

  7、凝聚法

  凝聚法是向废水中投加一定比例的絮凝剂,在废水中生成亲油性的絮状物,使微水油滴吸附于其上,然后用沉降或气浮的方法将油分去除。常用的有硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁、聚合氯化铝、聚合氯化铝等无机絮凝剂和聚丙烯酰胺、丙烯酰胺等有机絮凝剂,不同絮凝剂的PH值使用范围不同。为-J'~n强絮凝

  效果,往往两个絮凝剂复合使用。此法投药量大,排渣打量大,适用于处理废水量很大,而含油量较少,浓度一般在质量份数1、0×10 以下的乳物油或其它细小悬浮物。

  8、盐析法

  盐析法是向废水中投加无机盐类电解质。电解质对油珠扩散层的阳离子全部被赶到了吸附层中,导致双电层破坏,油珠则变成中性,油珠间吸引力恢复而相互聚并,从而达到破乳目的。常用的电解质是钙、镁、铝的盐类,它既可中和电荷,又可转换表面活性剂的金属皂,使处理效果提高。盐析法投盐量一般在

  l%一5%之间,经盐析法处理后,出水油的含量一般大于10 mg/L。但该法聚析速度慢,沉降分离时间长,设备占地面积大,而且对由表面活性剂稳定的含油乳状液的处理效果不好。

  9、电解法

  电解法包括电解凝聚吸附法和电解浮上法。电解凝聚吸附是利用溶解性电极电解乳化油废水。从溶解性阳极(Fe或A1)溶解出金属离子,金属离子发生水解作用生成氢氧化物吸附、凝聚乳化油和溶解油,然后沉降除去油分。此法主要适用用于机加工工业中冷却润滑液在化学絮凝后的二级处理。电解凝聚吸附法具有占地面积小、操作简单、处理效果好、浮渣量相对较少等优点,但它存在阳极金属消耗量大、需大量盐类作辅助药剂、耗电量高、运行费用较高等缺点,此外,对存在的阳极钝化问题虽研究较多,但仍未根本解决。

  lO、生物化学法

  生物化学法是一种靠有机物生活的微生物来对含油废水进行处理的方法。用含有大量噬烃微生物的活性污泥尚可作为肥料。生物化学法包括活性污泥法、生物滤池、氧化塘法等。活性污泥法在国内外炼油厂中被广泛应用,该法处理率高,基建费用较生物滤池法略低,但要求较高的管理技术水平,运行费用较高。生物滤池是通过微生物使废水中的有机物被分解除去。最早的生物滤池于1871年建于英国的伯明翰,以碎石为填料,滤池深度在2m左右,采用间歇布水。其缺点是滤料空隙率低,水力负荷小。

  以上介绍了lO种含油废水处理的单元操作方法,各种方法的适用范围及优、缺点汇于表中。

  污水处理方案(二)

  1 前言

  地瓜,又名甘薯、红薯。地瓜本身易腐烂,不宜长期存放。地瓜的深加工,可以解决因贮存鲜薯不当而导致大量烂薯的现象,地瓜精制淀粉经过不同深度的加工,可生产出数百种有价值的化工产品,增值10-30倍左右,前景可观,市场潜力巨大(汪家铭,2006)。但是地瓜淀粉废水如果不经处理就排放,既会造成环境严重污染,也会造成资源浪费。

  2 废水处理方法

  地瓜的化学组成主要有水、淀粉、蛋白质、脂肪、纤维、灰分等,地瓜淀粉的制取就是利用淀粉不溶于冷水、比重大于水、以及与其他成分比重不同而进行的物理分离过程(袁炎长,2006)。地瓜淀粉废水是以鲜地瓜或地瓜干为原料,采用酸沉淀法生产淀粉时产生的废水,其主要成分为水溶性淀粉、可溶性蛋白质、多糖、氨基酸、维生素以及无机盐等多种有机和无机物质,是一种不含有毒物质的高浓度有机废水(李琳等,2006),其COD约为12000mg/L,BOD5为4500mg/L,可生化性很好(刘豆豆等,2006)。

  2.1 ABR法

  厌氧折流板反应器(ABR)是1982年提出的一种新型高效厌氧反应器,具有许多比其它厌氧工艺更为优越的特性。在反应器沿水力流向设置多层隔板,将反应器分隔成若干个串连的反应室,每个反应室都类似厌氧污泥床的单元。该工艺构造设计简单,反应器内水流的反复上下折流作用,提高了微生物体与被处理废水间的混合接触,稳定了处理效果,促进了颗粒污泥的形成与生成,发挥完全混合式承受冲击负荷能力,及所有微生物体的作用。由于各隔室营养水平不同,反应器的微生物相有明显的种群差异。其处理工艺流程如下:

  1.进水箱; 2.电磁计量泵;3.恒温水浴槽;4.ABR; 5.出水箱;6.沼气

  ABR试验流程图

  从ABR注入污泥开始,至正常运行,先后经历了污泥驯化、反应器启动阶段,不同工况下反应器的运行阶段和反应器的酸化恢复三个阶段。在污泥驯化、反应器启动阶段,进水投加NaHCO3调节pH,并投加一定量的微量营养元素,使进水COD从1200mg/L逐步提高到4000mg/L。第21~95d为在不同HRT和不同容积负荷下反应器处理地瓜淀粉废水的COD去除率,找出ABR的最佳处理效果所需的运行条件;反应器的酸化及恢复阶段,包括酸化初期、完全酸化期和恢复期。酸化试验进水COD为12000mg/L左右,进水中没有添加任何化学物质提供碱度,HRT控制在24h,连续动态培养驯化,待反应器酸化后,研究酸化过程中各隔室的pH、COD的变化规律。恢复阶段采用调整碱度和进水负荷的方式,研究反应器酸化恢复的有效方法。此外,厌氧池污泥(污泥颗粒化较好),污泥浓度为10.4g(VSSPL),VSS/TSS约为25.0%。(刘豆豆等,2006)

  2.2 产油真菌发酵法

  研究表明,利用地瓜淀粉废水中的有机物可获取食用菌菌丝体、单细胞蛋白、天然色素、食用菌多糖等物质。以地瓜淀粉废水为培养基质,还可筛选获取产油真菌,低成本生产微生物油脂,为生物柴油提供廉价油脂来源。

  通过模拟工业地瓜淀粉废水可发现,不同批次的模拟地瓜淀粉废水水质特征存在差异,地瓜储藏期的不同也会导致废水水质的差异。废水含糖量在9%左右,可以满足微生物油脂发酵合成的需要。

  以地瓜淀粉废水为发酵基质培养15株产油菌,发酵7d,可筛选出最佳产油菌F7。该菌株F7生物量在第11d~13d达到最大,此时发酵液中的残糖量正好下降到零;粗脂肪在第11d达到最大,随后快速下降;含油量则在第9d达到最大,此后亦呈下降趋势;发酵液的COD亦在第11d达到最低,其结果如下图:

  F7在地瓜淀粉废水中的生长曲线

  在培养后期,生物量和粗脂肪均呈现下降趋势,但是生物量的下降幅度较小,粗脂肪的下降速度要高于生物量。在后期营养耗尽,菌体利用自身的油脂来维持新陈代谢,其关系图如下:

  F7发酵液残糖量与COD曲线

  随着培养时间的延长,残糖量和COD均呈现逐渐下降的趋势,说明在利用微生物产生微生物油脂的同时,可以有效去除地瓜淀粉废水的COD负荷。

  在不增加体系负荷的情况下,添加离子可以有效促进微生物的发酵和产油。在废水中加入不同浓度的NaAc和KH2PO4,对菌株F7在废水中发酵后的生物量、粗脂肪、含油量均有促进作用,其中NaAc添加后的效果更为明显。在废水体系中添加金属离子对产油真菌发酵进行调节,可增加其产油脂的能力,降低体系出水负荷。(杜娟等,2007)

  2.3 复合微生物絮凝法

  微生物絮凝处理就是利用微生物代谢产生的多糖、糖蛋白以及菌体等形成絮凝沉淀,达到净化废水的作用。微生物絮凝与其他絮凝剂相比,具有良好的絮凝沉淀性能,安全、无毒,且不产生二次污染。有研究表明,多种微生物的共生、协同作用具有比单一菌种有更好的絮凝效果。

  每批淀粉废水因生产原料和沉淀时间等因素的不同,其COD有所不同。处理这样高浓度酸性有机废水用微生物絮凝处理,不受季节温度的影响。直接用淀粉废水扩大培养酿酒酵母和胶质芽孢杆菌,制备成复合微生物絮凝菌液对地瓜淀粉废水进行絮凝处理,在少量氯化钙助絮凝下,絮凝率达到97%。经复合菌液絮凝处理的废水的出水,pH值在8.0左右,COD去除率达95%。处理后的出水可以用于淀粉生产,也可以用于水产养殖,还可以用于农田灌溉。经复合菌液絮凝处理得到的沉淀物富含蛋白质和多种营养物质,干燥后可以制备成高级饲料。

  絮凝过程中,影响絮凝率的主要因素是所加入絮凝菌液的量和pH值。当加入的絮凝菌液在2.5%~10%时,絮凝率并不随絮凝菌液的增加而增大。当絮凝菌液加入量为10%时,其絮凝率要比2.5%的下降10%左右;而絮凝菌液加入量为2.5%和5%时絮凝率相差不多,考虑到絮凝处理淀粉废水的成本问题,以絮凝菌液加入量2.5%为佳。选择溶液pH值9.5时,在适量氯化钙的助絮凝下最大絮凝率可达97%。

  酿酒酵母和胶质芽孢杆菌既能在地瓜淀粉废水中生长繁殖,也可以与废水中其他微生物共同絮凝处理废水。当向废水中加入絮凝菌液时,有沉淀慢慢析出,加入10%氯化钙,沉淀析出量增大,且析出速度加快,说明CaCl2有助絮凝的作用。当调节溶液pH值变为碱性后,生成的沉淀絮团大且结实,沉降的速度也明显加快,待一定时间后,上清液清澈。一般静置30min后,絮凝沉淀已基本结束,但静置2-3h,沉淀更加结实,易于过滤。(李琳等,2006)

  2.4 气浮UASB-SBR工艺

  中国淀粉生产工艺相对落后,资源的利用率较低,淀粉生产过程中大量的植物蛋白未加利用而随生产废水排放。在淀粉废水处理过程中,如果能够同时回收植物蛋白,做到废水的资源化利用,将具有广阔的应用前景。

  地瓜淀粉生产废水含有机质多、浓度高且悬浮物含量大,BOD5/COD达0.53,气浮UASB-SBR工艺对出水水质要求较高,所以物理与生化处理相结合的方式是很好的选择。其工艺流程见下图:

  污水及污泥处理工艺流程图

  气浮池出水流入UASB厌氧反应器,由于淀粉废水呈酸性,会使后续厌氧处理过程受到抑制,产甲烷菌不能承受低pH值的环境,因此,UASB反应器运行的最佳pH值为6.8-7.2。气浮UASB-SBR工艺采用出水回流的方法,用出水碱度调节pH值,虽然进水pH值有波动,但并不影响反应器的正常运行。

  在产酸菌和产甲烷菌的作用下,大部分的有机物分解为无机小分子物质和甲烷,剩余污泥进入污泥浓缩池,甲烷通过三向分离器收集净化处理后可以作为能源供生产、生活使用,出水则流入预曝气沉淀池。

  预曝沉淀池是厌氧处理单元和好氧处理单元之间的重要构筑物,其功能主要是去除厌氧出水的悬浮物和H2S等有害气体,增加水中的溶解氧,为好氧处理创造有利的条件。预曝沉淀池的出水自流进入SBR进行好氧生物处理,以进一步降解水中的有机物。

  调节沉淀池,UASB,预曝沉淀池,SBR等处理单元产生的污泥排入污泥浓缩池进行浓缩,提高污泥的含固率,使污泥含水率低于95%。污泥经浓缩后进入污泥脱水间进行机械脱水,产生的泥饼外运,污泥浓缩池上清液及机械压滤液回流至调节沉淀池再继续处理。

  絮凝气浮法能有效地去除淀粉废水中的悬浮物、降低废水COD,同时能获得较高的蛋白饲料回收率。絮凝剂的投加比例及投加量对COD的去除率有很大的影响。如果能够更精确确定絮凝剂的最优投加比和投加量,不仅可以得到更好的出水水质,而且能够减少运行费用,提高经济效益。

  厌氧菌对温度比较敏感,在温度较低时,活性降低甚至死亡,因此冬季运行时需对UASB反应器进行加温,可以利用反应器产生的沼气作为能源提供UASB 所需的温度,使资源得到充分利用。

  气浮UASB-SBR工艺出水水质较好,可对出水进行深度处理,处理水可用于厂区绿化、浇洒道路以及厕所用水。(李生等,2006)

  3 减少地瓜淀粉生产废水的措施

  3.1 改进加工技术

  通过地瓜加工技术的改进,可减少废水的产生量。选料上,为降低淀粉加工成本,首先选用淀粉含量高的脱毒品种,清洗过程中,分浸泡、淘洗和清洗3个工序,每个池水的水可循环使用一方面可减少用水,另一方面可减少污水产生。打浆、分离、沉淀进料口注入一定量的清水,可提高淀粉的提取率。(肖利贞,2007)。

  3.2 发展绿色产业

  地瓜加工产生的污染不是化学污染,主要是由于废水中残存的少量淀粉在微生物的作用下腐化变质,致使水质变黑变臭,对环境造成污染。因此,应该从治理和排放两个环节入手。针对地瓜加工过程中产生的污水性质开展技术攻关,探索出既简便又有效且成本低廉的治污途径,解决地瓜加工产生的废水中淀粉因微生物作用而变质发臭问题。更重要的是,对废水排放进行规范管理,所有地瓜淀粉加工点都必须实行洗涤水和淀粉废水分流排放,并配套建设防渗的淀粉废水沉淀池,严禁随意排放。(刘琳等,2006)

  3.4地瓜深加工

  地瓜具有抗癌作、修复肝损伤、减肥、减缓人体机能的衰老、抗高血压、抑制胆固醇、增强免疫等功能,因此对地瓜进行深加工,开发红薯系列食品,对其进行深加工,可大幅度减少地瓜淀粉的生产废水量或废水中较难处理的成分。(李锋等,2006)

  4 结语

  地瓜淀粉生产废水是一种高浓度的有机废水,既可直接排入田地,作为有机肥施用,也可以从中提取诸多有用的成分,是一种很好的生物及工业原料,利用价值极高,可变废为宝,既节约资源又不污染环境。

  参考文献:

  [1]袁炎长。地瓜淀粉巧制取[J].贮藏加工,2006(5):32-32

  [2]汪家铭。地瓜深加工发展前景诱人[J].开发展望,2006:4-4

  [3]刘豆豆,乔梁,赵大传等。ABR处理地瓜淀粉废水的试验研究[J].山东大学学报(工学版),2006,36(4):70-74

  [4]肖利贞。小型地瓜淀粉厂加工技术要点[J].农家参谋·贮藏加工,2007:14-14

  [5]李琳,张清敏,杨建华。复合微生物絮凝处理红薯淀粉废水的研究[J].环境科学与技术,2006,29(7):75-76

  [6]杜娟,詹成雄,王宏勋等。产油真菌在甘薯淀粉废水中发酵的初步研究[J].生物技术,2007,17(2):72-75

  [7]李生,李健,邵振卿等。利用气浮UASB-SBR工艺处理红薯淀粉废水[J].周口师范学院学报,2006,23(5):83-85

  [8]刘琳,江东权。关于东平县旧县乡地瓜加工产业可持续发展问题的刍议[J].商场现代化,2006(481):312-313

  [9]李锋,李建科,赵燕。红薯的保健功能及发展趋势[J].农产品加工学刊,2006,(11):21-23

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