檸檬酸廢水處理工程設計

1.概述

檸檬酸是一種重要的有機物，廣泛應用與人造飲料和食品工業、醫藥工業、化學工業和洗滌工業，用作食品和飲料的酸性調味劑、食用油的抗氧化劑、添加鈣鐵離子的強化劑、醫藥原料、金屬表面的洗滌劑，還可用于水泥混凝、含so2廢氣處理和食品包裝薄膜的增塑劑等。該公司在生產檸檬酸中要排放大量的廢水、廢氣和廢渣，由于投資技術以及運行成本等原因，該公司三廢排放基本處于任意排放狀態，嚴重污染環境，同時重慶田野實業公司地處長江流域，為保護環境，減少向三峽庫區水體排放污染物，對該公司檸檬酸廢水進行處理，要求達到gb8978-1996一級排放標準。

2.工程基本情況簡介

在檸檬酸生產過程中，薯干粉原料在發酵罐與發酵菌混合，在通風和攪拌的條件下進行發酵反應。發酵后的混合液中，大部分是溶解態的檸檬酸，并含有許多其他雜質與代謝產物，如薯干粉渣、蛋白質、菌絲體以及一些不能利用的糖類等。將濾液加溫到70℃以上再開始加碳酸鈣，隨著溫度升高，檸檬酸鈣的溶解度降低，而其他雜質逐漸呈溶解狀態，此時進行抽濾，即可得檸檬酸固體。含有其他鈣鹽和物質的溶液即可排出，這股廢水一般稱為濃糖水。所得的檸檬酸固體還需[i]要用80℃左右的熱水洗滌，以提高其純度，所排出的洗液稱為洗糖水。洗糖水和濃糖水的cod都很高，顏色呈褐色，主要含有還原性糖、非發酵性糖、多糖及草酸鈣、葡萄糖鈣及蛋白質等雜質。濃糖水和洗糖水是檸檬酸生產的主要廢水，該廢水雖然無毒，但有機物含量很高，須處理后排放。
本次處理工程是重慶田野實業的的生產廢水處理工程，設計處理能力為：1000m3/d，其污染物的含量和控制標準見表1。

表1  廢水的污染狀況及執行的排放標準
tab1  pollution matter content of wastewater
序  號
污 染 物 平均含量 排放標準
1 codcr（mg/l） 12000 100
2 bod5（mg/l） 3000 20
3 ss（mg/l） 3500 70
4 ph 6 6~9

3.工程主體工藝流程確定

在工藝流程確定的過程中，主要考慮以下幾條原則：

（1）檸檬酸生產廢水含有機質多，濃度，同時本工程中廢水排放要求較高。

（2）檸檬酸生產廢水可生化性較好，易于生物降解。

（3）本工程要求低運行成本。

根據上述原則，確定采用圖1所示的處理工藝流程。
圖1  檸檬酸廢水處理工藝流程圖
fig1  technics process of ca wastewater treatment
生產工藝廢水通過格柵池進入污水處理段調節池，調節水質水量，氣浮池在絮凝劑和物理作用下，去除廢水中的懸浮物和膠體物質等污染物，降低后續處理單元的工作負荷。進入二相厭氧反應器之前用清水將污水進行1:1的稀釋降低進入反應器的污水負荷，然后經泵定量提升進入二相厭氧反應器，在厭氧微生物的作用下，將廢水中的各種復雜有機物分解轉化成小分子有機物,甲烷和二氧化碳等物質，剩余污泥進入污泥沉淀池。消化后的廢水再進入延時曝氣池，與污泥中的好氧微生物的進一步作用，去除剩余的有機物，部分隨水流帶出的懸浮物在斜管沉淀池中得以沉淀出來后廢水達標排放。厭氧接觸池、延時曝氣池及沉淀池的剩余污泥通過污泥泵進入污泥儲存池，加入絮凝劑后，經過板框壓濾機脫水處理后運走。濾液回流到調節池進行循環處理。整個工藝具體分為如下三個階段：

（1）廢水物理處理階段。廢水流經格柵池、調節池、氣浮池有效去除不溶性懸浮物，減輕后續生化處理的負荷。

（2）廢水生化處理階段。經物理處理后的廢水，先流入二相厭氧反應器中，進行厭氧反應處理。水解酸化階段作為不完全厭氧過程 ,并沒有直接降低廢水中codcr及bod5,而是使廢水中結構復雜的大分子有機物降解轉變成結構簡單的小分子有機物 ,使它們易于生物降解。同進水相比 ,水解酸化階段其codcr并沒有降低 ,而是ph值降低 ,揮發有機酸升高，bod5/codcr值提高。因此，二相厭氧工藝的引入 ,使廢水中難降解的污染物變為易降解的污染物 ,改變了廢水的可生化性 ,為后續好氧生物降解提供了保證。在這一過程中，采用了自行設計的二相厭氧器。在設計中利用了水力自流作用，使廢水進出反應器時，無需外加動力。

采用二相厭氧—好氧組合工藝處理高濃度檸檬酸有機廢水，要保證最后出水水質，仍是好氧階段起決定性的作用。在該項工程中，好氧處理采用了延時曝氣法，選用了供氧能力大、氧利用效率高的導流式機械曝氣機進行階段曝氣，曝氣機的開啟與停止，均是根據廢水中的do濃度自動實行在線控制，取得良好效果。通過現場測定 ,曝氣池內殘余溶解氧在 1.5～ 2.5mg/l之間。經二沉后的廢水達標排放。

（3）二次沉淀階段。向好氧反應器處理排出的廢水中投入微量絮凝劑，使廢水中的懸浮物在絮凝劑的作用下，經斜管填料進行最后沉淀。
4.主要構筑物簡介

（1）沉淀調節池 
采用鋼筋砼平流式沉淀池一座，地下式，置于廠區綠化帶下，既不影響廠區美觀，又具保溫功效，同時由于生產排水不均勻，可兼有調節池功能。水力停留時間8h，尺寸為：13.5×6.0×5.0m。

（2）氣浮池
采用鋼筋砼平流式氣浮池一座，地上式，置于平臺基礎之上，可使污水靠重力自流進入厭氧池節省動力費用，對不溶性懸浮固體的去除效率很高。尺寸為：5.5×2.0×3.0m。

（3）二相厭氧反應器 
采用鋼筋砼結構，中溫消化。產酸反應器有效容積為：1875m3，cod容積負荷率6.4kgcod/(m3•d)，bod5容積負荷率2.89 kgbod5/(m3•d)；產甲烷反應尺寸為：
3500 m3，cod容積負荷率2.4kgcod/(m3•d)，bod5容積負荷率3.2 kgbod5/(m3•d)。　　　　　　　

（4）延時曝氣池
采用矩形鋼筋砼結構，有效容積1351m3。污泥負荷率（ns）為：0.1kg bod5/(kgmlvss•d)，采用4廊道曝氣，水力停留時間為16.2h。采用清華同方生產的導流式機械曝氣機8臺，4用4備。單臺溶氧量8kgo2/h，配套電機4kw。工程運行時采用階段曝氣，曝氣機的開啟與停止，均是根據廢水中的do濃度自動實行在線控制。

（5）二沉池
采用斜管填料沉淀池，水力停留時間1.5h。

5.主要技術經濟指標

（1）人員編制
由于本工程基本無需人員操作，現實行三班一人制，即一共三班，每班一人，主要工作為檢查各機械設備的運行情況。

（2）總投資概算
廢水處理站工程總投資：261.9萬元。其中：土建構筑物：166.2萬元；設備：73.3萬元；間接費用：22.4萬元。
根據以上總投資，折合單位廢水投資為2619元/（m3•d）。

（3）運行費用

a.動力費：廢水處理站總裝機容量為110kw，實際工作容量為70kw。每m3廢水處理費用為：70×0.5×24/1000=0.88元/m3。

b.人工費：操作人員以6人計，每人月工資500元，人工費為：（6×500）/（30×1000）=0.1元/m3廢水。
以上上二相費用合計為：0.98元/m3廢水。

6.工程運行結果
工程經四個月調試后，國家法定環境監測單位對工程出水進行監測，結果為：codcr 86.4mg/l；bod5 19.8 mg/l；ss 66.2 mg/l；ph 7.43；色度 5倍。

7.環境效益
經處理后,每年可少向環境排放污染負荷為：
codcr ：（12000-100）×10-6×1000×300 = 3570t；
bod5  ：（3000-20）×10-6×1000×300 = 894t；
ss ：（3500-70）×10-6×1000×300 = 1029t。