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油脂廢水處理

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油脂精煉洗滌廢水處理技術

油脂洗滌廢水是在植物油精煉過程中產生的。油脂洗滌廢水中成分復雜,主要含有粕末、中性油脂、以肥皂形式存在的脂肪酸鹽、以磷脂形式存在的有機磷、以磷酸形式存在的無機磷、被溶解的無機酸、堿、食鹽、色素等物質。含油量高,CODCr高,直接排放會造成水體的嚴重污染。


我公司于2012 年5 月采用“隔油-無機陶瓷膜-水解酸化-生物接觸氧化工藝”對原廢水處理裝置和工藝進行了改造,取得了良好的廢水處理效果和經濟效益。經過近1 年的運行,實踐證明無機陶瓷膜分離技術不僅能提高廢水中可回收物質的資源化利用率并且進一步降低了廢水處理設施的運行費用;同時分離后的滲透液CODCr大大降低,提高了水解酸化微生物將廢水中的大分子難降解有機污染物轉化為小分子易降解有機物的能力,再通過生物接觸氧化單元處理,出水水質完全達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996) 的三級標準。處理后的達標廢水由污水管網排入開發區污水處理廠集中處理。現將具體情況介紹如下。


1 油脂精煉洗滌廢水的水質特點

油脂精煉洗滌廢水中除含有油脂外,還含有少量以粕末、皂腳、磷脂、色素、脂肪酸和蛋白質等物質為主的懸浮物及有機物等。對廢水進行分析,其水質主要具有下列特點:①含油量較高,一般均在500 ~ 10 000 mg /L。其存在形式主要以浮上油( 粒徑> 100 μm)、分散油( 粒徑30 ~ 100 μm)、乳化油(粒徑< 30 μm)和溶解油(粒徑< 1 μm)4 種形式出現。后兩種形式又常與磷脂、皂腳、脂肪酸等形成乳化狀態,僅采用物理、化學方法進行處理,其BOD5與CODCr指標均難以達標。②有機物含量高且成分復雜,CODCr在8 000 ~35 000 mg /L,BOD5在2 000 ~25 000 mg /L。③廢水中含有大量的皂腳膠粒和乳化油,懸浮物濃度高,通常大于2 000 mg /L。④廢水的水量水質波動較大,pH 不穩定,對用生物處理方法會有影響。⑤不含重金屬以及抑菌殺菌成分,水中的營養成分配比適中,可生化性好,適合于生物處理。⑥色度大。


2 油脂精煉洗滌廢水處理新工藝

2.1 工藝流程

采用隔油-無機陶瓷膜-水解酸化-生物接觸氧化的新工藝。首先將精煉車間的堿煉洗滌廢水進行兩級隔油處理后,采用無機陶瓷膜分離系統裝置對廢水進行預處理,使廢水中的脂肪類物質被濃縮并與水分離,回收最終濃縮液。然后將無機陶瓷膜分離系統裝置的出水(滲透液) 泵入調節池,在厭氧條件下利用水解酸化微生物將廢水中含有的大分子難降解有機污染物轉化為小分子易降解有機物,再通過生物接觸氧化單元處理,確保出水水質完全達到國家排放標準。其工藝流程見圖1。

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 2.2 無機陶瓷膜分離裝置

本工藝選擇無機陶瓷膜分離裝置作為精煉車間高濃度堿煉洗滌廢水的預處理成套設備,膜面積9.25 m2,膜孔徑50 nm,無機陶瓷膜配件均為不銹鋼SUS304 材質,處理能力2.8 m3 /h。預處理前先在隔油池中進行兩級分離撇油操作,去除廢水中大部分的浮油和皂腳,以降低后續廢水處理的費用和提高廢水處理效果。無機陶瓷膜分離裝置設在精煉車間外,因該裝置需要原液有較高的溫度,若將堿煉洗滌廢水排至廢水處理站則水溫將大大降低,影響無機陶瓷膜分離裝置的處理效果。無機陶瓷膜分離裝置安裝完畢后,即可按裝置操作規程進行試車運行。開始運行時膜通量接近2.5 m3 /h,隨著濃縮液濃縮倍數的增大,通量逐漸下降,但一般穩定在1.5m3 /h,通過化學清洗即可恢復通量。陶瓷膜分離單元及化學清洗工藝流程如圖2 所示。

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無機陶瓷膜處理含油廢水的機理主要依據篩分原理,采用錯流過濾的運行方式,待過濾的料液平行通過膜表面,小分子的物質透過膜,大分子的被截留,截留的效果取決于膜的精度;被截留的物質又不斷被流體帶離膜表面,這樣膜孔不易被堵塞,設備的運行時間更長,清洗更容易。實際過濾中發現,無機陶瓷膜能截留比膜孔徑小的油滴,油的透過率非常低,當廢油在循環槽中被不斷濃縮,其濃度較高時,全部泵往儲罐回收油和皂腳,而水分子和溶于水的小分子物質則透過膜孔成為滲透液,出水先排入滲透液緩存池,然后進入生化處理裝置。油脂精煉廢水預處理前后的水質對比情況如表1 所示。

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 選擇無機陶瓷膜分離工藝具有以下優點:①純物理過濾,不需添加化學藥劑,回收的油和皂腳純凈,有利于回收利用;②油截留率大于98%,破乳回收后的油可回用;③CODCr去除率高,可減輕后續生化處理負荷,降低投資和運行成本;④膜通量高,運行周期長,處理效果穩定;⑤采用了全自動脈沖反沖洗系統,有效控制了膜的污染;⑥設備采用不銹鋼制造,維修簡單,費用低;⑦工藝流程簡單,便于操作,占地面積少。


2.3 生化處理裝置

油脂精煉廢水經過無機陶瓷膜分離單元處理后,其主要污染物,如動植物油、CODCr、BOD5雖然分別去除了98%、87.5%、80%,均有大幅度降低,但是水質仍然不能滿足達標排放的要求,因此還需采用水解酸化和生物接觸氧化工藝進一步處理。兩者相結合的工藝方案形成一個系統工程,不但滿足和保證了污水處理工藝高效穩定地運行,而且還呈現出相融增效的效果。生化處理裝置由調節池、水解酸化池、生物接觸氧化池和過濾池組成。主要構筑物設計參數見表2。生化處理裝置平面圖如圖3所示。

2.3.1 調節池

調節池的作用是調節廢水的水質和水量,使進入生化裝置的廢水水質基本穩定。


2.3.2 水解酸化池

精煉車間所排廢水有機物成分復雜,CODCr濃度高,無機陶瓷膜預處理只去除了廢水中不溶性的懸浮物質和部分大分子膠體物,而可溶性的有機物(如蛋白質、色素等) 仍留在廢水中,尤其是色素等大分子物質難以好氧生化降解。實踐證明:廢水中的有機類污染物質可在厭氧菌作用下降解。對于蛋白質、碳水化合物和脂類的厭氧降解,大致可分為4個階段。

(1)水解階段:在發酵菌所分泌的胞外酶的參與下,有機物轉變為低分子溶解性化合物,蛋白質降解為氨基酸,碳水化合物轉化為溶解性糖,脂類被轉化為長鏈脂肪酸和甘油。

(2)酸化階段:在水解階段產生的溶解性化合物被發酵菌所吸收,經過酸化被分解成簡單有機物,如揮發性脂肪酸、乙酸、乳酸和無機物CO2、H2、NH3、H2S 等。酸性發酵菌種大部分是專性厭氧菌,但也有兼性的,并可通過氧化途徑代謝有機物;這能消耗掉水里的溶解氧,利于專性厭氧菌的繁殖。

(3) 乙酸化階段:水中70% 的CODCr被轉化為乙酸,其余的電子供體能力是由H2提供。

(4)甲烷化階段: 由乙酸型甲烷菌和氫細菌完成。

新工藝采用的厭氧反應中放棄了甲烷化階段,只將反應控制在水解酸化階段,使厭氧停留時間大幅縮短。工藝實施是將厭氧消化過程控制在一個池內的各個不同分格中完成,以滿足各階段不同的生化反應條件;同時,在反應池內裝填某種生物催化劑和生物填料。利用催化劑的催化還原,將廢水中難降解和有毒物質以及顯色物質轉化為無色、可生化降解的物質,提高水解酸化效率,形成獨特的生物水解酸化;同時形成的新生態的催化劑離子具有混凝作用可去除污染物,還可以沉淀重金屬、磷酸根等雜質。生物填料可以增加微生物種類,提高活性污泥濃度和改善水流流動狀態,進一步提高處理效率和處理能力,形成獨特的高效生物厭氧處理技術。此厭氧工藝不需要供氧,可節約能耗,降低運行成本。另外厭氧法剩余污泥量只有好氧法的5% ~ 20%,可降低剩余污泥處置費。

該水解酸化工藝將常規的厭氧反應的4 個過程,控制在第二階段完成之前,經實施后具有以下優點:①產物為小分子有機物,改變了原污水的可生化性,減少后續反應的時間和能耗。②對固體有機物的降解可減少污泥量,其功能與消化池一樣。實現污水、污泥一次性處理,不需要經常加熱的中性消化池。③不需要密閉池,不需要攪拌。④出水無厭氧發酵的臭味。⑤水解池反應迅速,停留時間大幅縮短,體積較常規水解池小。


2.3.3 生物接觸氧化池

由于原廢水進水CODCr濃度高,經水解酸化處理后,出水一般難以達標,需進一步采用好氧生物法進行深度處理。新工藝方案采用二級生物接觸氧化處理技術。生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物膜法之間的工藝。池內設有填料,填料是一種纖維網格編織物,作為生物膜的載體;另一部分細菌懸浮于活性污泥中。生物接觸氧化池中設置組合式生物填料,該種填料耐腐蝕,布水布氣均勻,易于形成優勢菌群,有效克服了易脫膜和易堵塞的弊病。低噪音羅茨風機提供氣源,由可變微孔曝氣頭曝氣,大幅度提高氧氣的傳質效率。利用填料上大量微生物的同化異化作用,使廢水中可生化性污染物得以去除,出水流入接觸沉淀吸附過濾池,將水中脫落的少量生物膜碎片分出,同時將水中少量的可溶物質吸附除去,沉渣通過排污口排回到調節池( 定期集中處理),出水達到排放標準。

新工藝經實施后,與技術改造前采用的其他好氧生物法相比,具有明顯的優勢:①生物多樣化、食物鏈長、能存活時間較長和增殖速度較慢的微生物,可分段運行并有利于培養占優種屬細菌;②對水質、水量的變動具有強適應性,耐沖擊負荷高,既能處理高濃度污水,又能處理低濃度(BOD5≤50 mg /L) 污水;③生物膜較厚的底部厭氧層的厭氧菌能降解好氧過程合成的剩余污泥,大大減少污泥量并降低處理費用;④生物量高,處理能力大,凈化功能極強;⑤連續運行,操作簡單、易于管理,節能低耗,且基建投資遠遠低于其他方法;⑥在營養結構失調和微量元素缺乏的情況下也能正常運行,發揮高效的生物凈化效率;⑦在停產期間維護方便,并且恢復啟動比活性污泥法(如SBR法)容易。


3 改造后裝置運行狀況及處理效果

經改造后的隔油-無機陶瓷膜-水解酸化-生物接觸氧化工藝廢水處理技術在我公司得到成功應用,調試結束后,裝置投入正常運行,處理洗滌廢水約30 m3 /d,無機陶瓷膜分離裝置進水CODCr16 000 mg /L,含油量10 000 mg/L,水解酸化池進水CODCr平均約2 000 mg /L,含油量平均約200 mg /L,生物接觸氧化池進水CODCr 1 000 ~1 500 mg /L,處理實際出水水質見表3。由表3 可知,裝置運行穩定,各項指標均達到設計要求和排放標準。

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4 結束語

本項目于2012 年11 月通過岳陽市環保局和開發區環保分局驗收,工藝處理效果獲得專家組一致好評。雖然改造項目處理效果達到排放標準,并有效回收其中高附加值的油和皂腳,但對于企業而言,工業廢水末端處理(環保裝置處理) 乃是下乘之策,今后我們將更致力于生產過程中積極主動地改進植物油生產工藝,盡量在污染源頭控制廢水的產生,控制廢水水量及污染物含量;并合理運用廢水處理技術對排放的廢水進行有效處理,響應國家節能減排的號召,留給子孫后代一片碧水藍天。


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