生态法污水处理技术在深度处理大豆蛋白加工废水中的应用

发表时间:2021/3/16   来源:《中国科技信息》2021年2月   作者:江朝红
[导读] 谷神集团是一家以大豆蛋白加工为主的生产型企业,在生产过程中产生的最大污水量为16000m3/d,其污水深度处理工程采用以潜流湿地+表流湿地为主体工艺的生态法污水处理工艺,经过两年多的运行实践表明,该系统运行稳定、处理效果好,在深度处理大豆蛋白加工废水的应用过程之中,充分显示出了此工艺对于深度处理总氮含量较高的有机废水的优势,这种优势集中体现为:系统具备一定的抗冲击能力;系统脱氮效果好且运行稳定;系

山东临沂市生态环境局沂水县分局   江朝红  276400

摘要:谷神集团是一家以大豆蛋白加工为主的生产型企业,在生产过程中产生的最大污水量为16000m3/d,其污水深度处理工程采用以潜流湿地+表流湿地为主体工艺的生态法污水处理工艺,经过两年多的运行实践表明,该系统运行稳定、处理效果好,在深度处理大豆蛋白加工废水的应用过程之中,充分显示出了此工艺对于深度处理总氮含量较高的有机废水的优势,这种优势集中体现为:系统具备一定的抗冲击能力;系统脱氮效果好且运行稳定;系统运行操作简单、易于管理、运行成本低。
关键词: 大豆蛋白加工废水,生态法水处理,潜流湿地
        前言:大豆蛋白加工废水污染物浓度较高,含有大量的植物蛋白等有机质,富含有机氮、有机磷,可生化性好,易于在厌氧条件下水解、酸化及甲烷化发酵。生态法水处理技术就是利用阳光、空气、水生植物、生态填料和微生物的共同作用,通过人工强化手段,实现水质净化目的的一种效法自然的水处理技术,主要技术措施包括潜流人工湿地和表流人工湿地。经过两年多的运行实践表明,该系统不仅对废水中的有机污染物有较好的去除效果,去除率在60%以上,对废水中的氨氮和总氮也具有较好的去除效果,去除率分别达到了67%和75%。
        一、进出水水质指标及工艺流程
        1、进出水水质指标
        通过两年多的运行实践,以潜流湿地+表流湿地作为主工艺流程的谷神集团污水深度处理工程取得了良好及稳定的处理效果,其实际运行的具体水质指标为:CODCr<120(mg/L),BOD5<30(mg/L),NH3-N<15(mg/L),pH为6~8,SS<70(mg/L),色度为<80,TN<80(mg/L),水温(夏季最高)35~40℃。
        污水深度处理工程处理出水水质基本满足集团电厂循环冷却水补充水取水水质要求,主要指标为:CODCr<50(mg/L),BOD5<10(mg/L),NH3-N<5(mg/L)pH为6~8,SS<10(mg/L),TN<20(mg/L),水温30℃。
        2、工艺流程
        工艺流程为:原水→生物滞留塘→大气复氧塘→垂直潜流湿地→表流湿地→沉水植物塘→挺水植物塘→电厂回用
        工艺流程简要说明:原水首先进入生物滞留塘,原水中的大多数活性污泥细小絮体在这里通过截留吸附得以去除,原水中的硝态氮和亚硝态氮也在生物滞留塘中通过反硝化反应最终转变为氮气,逸出系统;生物滞留塘出水进入大气复氧塘,大气复氧塘主要有两个作用,一是调控水温,使污水温度适合后面处理工序中水生植物的生长需要,二是增加污水与大气的接触面积,以提高污水中的溶解氧浓度;原水进入垂直潜流湿地后,经顶部布水管均匀布水后,竖直向下流经潜流湿地内部填料,最后通过底部的集水管收集出水,原水中绝大多数有机污染物、氨氮和浊度在这里得以去除;潜流湿地出水后进入表流湿地系统,表流湿地系统主要包括表流湿地、沉水植物塘和挺水植物塘,主要通过水生植物和微生物的共同作用,进一步去除水中的污染物质;最终原水达标,排出系统。
        二、主要工艺特点及系统运行参数
        1、主要工艺特点
        (1)生物滞留塘
        原水中含有较多固体悬浮物(以活性污泥的微小絮体为主)、菌胶团等,为保证后续处理单元的正常工作,在系统最前端设置生物滞留塘。
        原水进入生物滞留塘后,固体悬浮物主要通过物理沉淀和吸附的方法得到去除,菌胶团等通过微生物的厌氧生化反应自身消解;在这个过程中,伴随着水解酸化反应和反硝化反应的发生,可提高原水的可生化性和去除原水中的硝态氮、亚硝态氮,为后续处理单元打下良好的基础。



        (2)大气复氧塘
        原水水温较高,尤其在夏季,若原水水温超过35℃,水生植物将停止生长,超过40℃,会造成死亡,为保证本工程人工湿地系统的正常运行,在系统的前端设置大气复氧塘。大气复氧塘的主要工艺原理类似于凉水塔,即充分利用水流与大气的接触面积、接触时间、水流速度等,实现水流与大气的热交换过程;并且在这个过程中,还能实现水流的大气复氧过程,可以大大提高水中的溶解氧浓度,保障后续处理单元对进水条件的要求,从而提高整个系统对污染物的处理效率。
        (3)垂直潜流湿地
        在潜流湿地系统中, 污水在湿地床的内部流动, 一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的根系及表层土和填料截流等的作用, 以提高其处理效果和处理能力; 另一方面由于水流在地表以下流动, 具有保温性能好、处理效果受气候影响小、卫生条件较好的特点。这种工艺利用了植物根系的输氧作用, 对有机物、氨氮等去除效果好。
        (4)沉水植物塘和挺水植物塘
        沉水植物全部生长在水下,其通过光合作用释放的氧气会全部溶解在水中,所以其为水体供氧的作用大大超过其它水生植物,同时,沉水植物不会阻挡阳光,阳光的充分照射,会使开阔水面的表层发生光催化氧化作用,提高污染物的去除效果;另一方面,沉水植物本身具备较大的比表面积,这就为水中的微生物提供了更多的附着空间,当原水均匀、缓慢的流过沉水植物时,在沉水植物和微生物的共同作用下,水质得到深度净化。
        2、系统运行参数
        潜流湿地+表流湿地组合而成的人工湿地系统是谷神集团污水深度处理系统的核心工艺,要想实现稳定、良好的处理效果需要诸多条件,而严格控制湿地系统的运行参数就是其中最为重要的条件之一,实际运行中人工湿地系统各个部分的主要运行参数,生物滞留塘:进水水量500~667(m3/h),水温40~45(℃),pH6.0~8.0,溶解氧<0.1(mg/L),SS70(mg/L);大气复氧塘:进水水量500~667(m3/h),水温35~40(℃),pH7.0~8.0,溶解氧<0.5(mg/L),SS40(mg/L);垂直潜流湿地:进水水量500~667(m3/h),水温30~35(℃),pH7.0~9.0,溶解氧<1~2(mg/L),SS20(mg/L);表流湿地系统:进水水量500~667(m3/h),水温28~33(℃),pH7.0~9.0,溶解氧2(mg/L),SS10(mg/L)。
        通过在实际运行过程中的跟踪监测,可以看出原水中的大多数主要污染物质是在潜流湿地处理单元内被去除的,而潜流湿地运行中的最大问题就是防堵塞问题,所以进水水质中的COD指标和SS指标是本工程运行的主控指标。在实际运行中,潜流湿地内部填料表面会生长出一定厚度的生物膜,由于进水中污染物浓度较低,我们对填料表面生长出的生物膜进行化验分析后,发现其不单纯的是微生物生长的结果,更含有一定数量的藻类成分。由于原水中的污染物质会有30%~40%被水生植物吸收利用,在本工程中,水生植物的生长状况明显好于同等条件下清水中的水生植物,平均株高要高出20cm左右,为了保证水生植物的吸收效果,在实际运行过程中,采取平时剪枝和定期收割的管理办法。本工程出水pH值有较为明显的升高现象,这是因为反硝化反应的发生过程会产生碱度,每去除1g硝态氮,大约会产生碱度7.14g(以CaCO3计)。
        结论
        通过以潜流湿地+表流湿地作为主工艺流程的污水深度处理系统在谷神集团两年多来的稳定运行,证明了以潜流湿地+表流湿地作为主工艺流程的人工湿地污水处理系统在深度处理大豆蛋白加工废水时具备一定的抗冲击能力,处理出水水质稳定,能够达到生产回用或对外排放的要求,该系统无动力消耗,运行成本仅为日常管理的人工费用,运行成本极低,且操作简单,便于生产中管理和维护;但是与此同时,我们也看到了以潜流湿地+表流湿地作为主工艺流程的人工湿地污水深度处理系统占地面积较大等缺点,相信随着生态法污水处理技术的不断发展,随着人工湿地技术的不断成熟,将来会有更好的工艺应用于生产之中。
参考文献
[1]徐亚同. 废水中氮磷的处理[M]. 上海:华东师范大学出版社,1996.
[2]贺延龄. 废水的厌氧生物处理[M]. 北京:中国轻工业出版社,1998.

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