01水質(zhì)參數(shù)

    本項目主要進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

    02厭氧技術(shù)在制醋污水處理設(shè)備中的使用與改進(jìn)

    2.1制醋污水原有處理工藝及運(yùn)轉(zhuǎn)情況

    制醋污水原有工藝流程如圖1所示。

    原有污水處理設(shè)備設(shè)計規(guī)模為1300m3/d，待處理污水中是沒有引入醋糟壓榨水的，醋糟未經(jīng)壓榨進(jìn)入肥料廠，醋糟水在肥料廠的水處理設(shè)備進(jìn)行處理，故進(jìn)水CODCr=2500mg/L，TSS=300mg/L。原系統(tǒng)中AO池設(shè)計水力停留時長為70h，MLSS濃度約2500mg/L，經(jīng)原有系統(tǒng)處理后能滿足污水排放要求。本項目出水排放至市政管網(wǎng)，zui終出水的排放要求如表2所示。

    2.2制醋污水改造后的工藝流程

    改造后的處理流程主要增加了UASB厭氧反應(yīng)裝置及配套的沼氣處理設(shè)施，即沼氣滌氣塔、沼氣穩(wěn)壓柜、，沼氣燃燒器、蒸汽鍋爐。UASB厭氧反應(yīng)裝置設(shè)計進(jìn)水量為2160m3/d，進(jìn)水SCOD負(fù)荷為11000kg/d。工藝流程如圖2所示。

    當(dāng)前主流的厭氧工藝設(shè)備有UASB厭氧反應(yīng)裝置和IC厭氧反應(yīng)裝置，對于厭氧工藝的選擇主要包括下述考慮：本項目中醋糟壓榨水和醋超濾濃水盡管水量較小，但是在混合污水的COD濃度中貢獻(xiàn)較大，這兩股污水的主要成分是醋酸。由醋酸轉(zhuǎn)化成甲烷的化學(xué)反應(yīng)方程[式(1)]可知，該反應(yīng)形成的吉布斯自由能較低，理論上合成的微生物細(xì)胞少，不利于污泥的顆粒化生長。

    如果反應(yīng)裝置內(nèi)為絮狀污泥，則IC厭氧反應(yīng)裝置并不適合。采用UASB反應(yīng)裝置，可以控制相對較低的上升流速，適用于絮狀污泥。本項目UASB反應(yīng)裝置滿負(fù)荷時上升流速為0.5m/h。

    本項目UASB反應(yīng)裝置直徑為15m，高為17m，有效容積為2827m3，水力停留時長為31h，設(shè)計容積負(fù)荷為3.9kgSCOD/m3。實際工程應(yīng)用流程中，出于迅速起動的目的，UASB反應(yīng)裝置內(nèi)接種的是造紙污水項目IC反應(yīng)裝置內(nèi)性能優(yōu)秀的顆粒污泥。接種污泥的顆粒粒徑較大，平均直徑為2~5mm。通過1年的運(yùn)轉(zhuǎn)后，顆粒污泥的粒徑明顯變小，平均直徑為0.5~1mm。污泥顆粒完整、表面黑亮光澤、降沉性良好、甲烷比產(chǎn)氣率高、污泥活性良好。污泥顆粒逐步減少與設(shè)計前的預(yù)判一致。運(yùn)轉(zhuǎn)流程中出現(xiàn)進(jìn)水施加負(fù)荷過高的情況，厭氧出水取樣有污泥隨水流出反應(yīng)裝置。這時用50mL量筒取反應(yīng)裝置底部污泥樣，發(fā)現(xiàn)污泥出現(xiàn)分層現(xiàn)象，上層污泥表面附著微小氣泡，樣品靜置30min后，污泥全部落至量筒底部。按照以上情況可知，即便選擇很低的上升流速，滿負(fù)荷情況下仍然容易出現(xiàn)污泥流失的情況。

    厭氧降解流程中有機(jī)污染物被微生物降解形成甲烷和二氧化碳，即我們一般所說的沼氣的主要成分，因此，在工藝流程中設(shè)置了沼氣處理系統(tǒng)。據(jù)報道，每處理1kgCOD理論上可以形成0.35m3的CH4氣體(0℃、1.013×105Pa下)。CH4氣體的燃燒值為3.93×107J/m3，大于天然氣的燃燒值3.53×107J/m3。當(dāng)前工程實際中經(jīng)常使用的反應(yīng)裝置為中溫厭氧反應(yīng)裝置，反應(yīng)裝置的zui佳運(yùn)轉(zhuǎn)溫度為35~38℃，而制醋污水無論沖洗水、壓榨水還是醋超濾濃水都是常溫水，尤其是在冬天，不能滿足厭氧進(jìn)水要求，因此，需要進(jìn)行蒸汽加熱。本項目利用厭氧系統(tǒng)形成的沼氣作為蒸汽鍋爐燃料，制備蒸汽對反應(yīng)裝置進(jìn)水進(jìn)行回暖，實現(xiàn)資源利用，運(yùn)轉(zhuǎn)低成本。本項目預(yù)期滿負(fù)荷時沼氣產(chǎn)量為200m3/h，設(shè)計選擇2t/h的蒸汽鍋爐，蒸汽壓力1.0Mpa。沼氣中包括少量的硫化氫氣體，為了杜絕硫化氫對蒸汽鍋爐造成腐蝕，設(shè)置沼氣滌氣塔，通過堿液噴淋吸收沼氣中的硫化氫。鑒于瞬間沼氣產(chǎn)量的調(diào)整，沼氣滌氣塔處理性能按照400m3/h設(shè)計。凈化后的沼氣進(jìn)入沼氣穩(wěn)壓柜，恒壓輸送至蒸汽鍋爐。考慮鍋爐檢修等特殊情況，設(shè)置沼氣燃燒器，當(dāng)沼氣不能被利用時輸送至沼氣燃燒器，避免沼氣直接排放形成安全隱患及損壞臭氧層。

    本項目實際運(yùn)轉(zhuǎn)流程中厭氧反應(yīng)裝置的進(jìn)水量為1100m3/d，進(jìn)水SCOD平均值為3500mg/L，容積負(fù)荷為1.4kgSCOD/m3。厭氧單元的COD消除率高，好氧單元重要影響是脫氮除磷。厭氧單元具體運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)如圖3所示。

    由圖3可知，厭氧進(jìn)水SCOD有調(diào)整，但是厭氧出水SCOD比較穩(wěn)定，厭氧SCOD消除率>90%。

    厭氧降解流程中形成沼氣，相當(dāng)高的COD消除率，意味著相當(dāng)高的沼氣產(chǎn)量，從能源利用角度來看，增加厭氧系統(tǒng)可以創(chuàng)造相當(dāng)高的經(jīng)濟(jì)效益。沼氣產(chǎn)量與COD消除量曲線如圖4所示。

    由圖4可知，厭氧系統(tǒng)沼氣產(chǎn)量與SCOD消除量成比重，經(jīng)核算比產(chǎn)氣率平均值約0.8m3沼氣/(kgSCOD)。比產(chǎn)氣率曲線如圖5所示。

    制醋污水中很多懸浮物質(zhì)是可被降解的COD，在SCOD的測定中這部分物質(zhì)沒有計入，因此，用SCOD核算的比產(chǎn)氣率十分高。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。

    厭氧出水COD濃度較低，因此，好氧單元的污泥負(fù)荷大幅下滑，需氧量減少，曝氣設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)能耗減少。同時因好氧進(jìn)水有機(jī)物濃度減少，好氧污泥產(chǎn)量減少，污泥處理成本減少。

    綜上可見，厭氧技術(shù)應(yīng)用在制醋污水處理中，擁有有機(jī)物消除率高，污水處理系統(tǒng)能耗減少，污泥處理成本減少，形成清潔能源的優(yōu)點。

    2.3厭氧單元運(yùn)轉(zhuǎn)流程中存在問題及改進(jìn)方案

    2.3.1厭氧供料泵吸入口籃式過濾器頻繁堵塞

    本項目原水中有醋糟壓榨水，麩皮、谷糠等難降解的木質(zhì)纖維素構(gòu)成大量懸浮物，原有預(yù)處理設(shè)備中有1臺機(jī)械格柵，齒耙間隔為5mm，可以攔截污水中的部分塑料膠條和麩皮等，但是在調(diào)整池內(nèi)仍然發(fā)現(xiàn)有麩皮等留存，為了杜絕懸浮物堵塞厭氧進(jìn)水泵或進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)裝置，設(shè)計時在厭氧供料泵吸入口管道上增加了籃式過濾器。實際運(yùn)轉(zhuǎn)流程中發(fā)現(xiàn)，通過機(jī)械格柵攔截之后進(jìn)入調(diào)整池的污水中仍然包括很多懸浮物，導(dǎo)致籃式過濾器堵塞頻繁，設(shè)備沖洗頻率十分高，人工操作強(qiáng)度高度。厭氧顆粒污泥取樣流程中發(fā)現(xiàn)有麩皮留存于底部污泥床。

    結(jié)合現(xiàn)場具體情況，為避免麩皮等惰性物質(zhì)進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)裝置，并在系統(tǒng)內(nèi)累積，影響厭氧污泥活性，工藝設(shè)計進(jìn)行了調(diào)優(yōu)：在調(diào)整池頂增加轉(zhuǎn)動濾網(wǎng)，濾網(wǎng)采用柵條形不銹鋼網(wǎng)，柵條間隔0.5mm。從調(diào)優(yōu)后的運(yùn)轉(zhuǎn)情況看，柵格間距為0.5mm的轉(zhuǎn)動濾網(wǎng)可以有效的攔截麩皮、谷糠的懸浮物質(zhì)，有助于后續(xù)厭氧系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

    2.3.2沼氣滌氣塔填料結(jié)晶

    厭氧降解流程中形成沼氣，其主要成分是甲烷和二氧化碳，另外還有少量的硫化氫氣體和水蒸氣。本項目設(shè)計原水硫酸根濃度小于30mg/L，因此估計沼氣中的硫化氫濃度應(yīng)小于1‰，故設(shè)計采用沼氣堿洗滌氣塔，通過堿液噴淋沼氣以消除沼氣中的硫化氫氣體。實際運(yùn)轉(zhuǎn)流程中測試發(fā)現(xiàn)沼氣中硫化氫濃度大概在3‰，二氧化碳大概在200‰。滌氣塔運(yùn)轉(zhuǎn)流程中控制相當(dāng)高的pH值以保證出口硫化氫濃度低于0.1‰不對后續(xù)鍋爐造成腐蝕，但相當(dāng)高的pH和二氧化碳濃度導(dǎo)致滌氣塔內(nèi)構(gòu)成碳酸鈉結(jié)晶，同時堿的使用量十分高。

    結(jié)合本項目的具體情況，結(jié)晶主要在氣溫較低的時候出現(xiàn)，在沼氣滌氣塔底部增加了盤管式電加熱裝置，以減慢結(jié)晶。從工藝原理角度看，對于二氧化碳濃度相當(dāng)高的沼氣，沼氣脫硫裝置不能采用堿洗脫硫設(shè)備，宜采用生物法脫硫設(shè)備，以減少化學(xué)品消耗量和避免填料結(jié)晶。

    03結(jié)論

    厭氧技術(shù)使用在制醋污水處理擁有有機(jī)污染物消除高效、形成可以利用清潔能源、大幅度減少后續(xù)生化處理系統(tǒng)的能耗等特點，在制醋污水處理領(lǐng)域推廣應(yīng)用擁有很好的節(jié)能效益。(來源：凈水技術(shù)作者:盛煒)