EGSB厌氧反应器处理小麦淀粉废水以及副产沼气的应用实例
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中温EGSB厌氧处理玉米酒精废水粮食发酵生产酒精的过程中会产生大量的废糟液,废糟液的BOD和COD含量都相当高,如果直接排放,会对环境造成很大污染。
同时酒精废糟液中富含有机物和矿物质,具有很高的营养价值,可将其回收制成DDG饲料。
唐山市冀东溶剂有限公司有一条年产3.3万t食用酒精生产线,根据酒精废糟液的上述特性,公司采用DDG饲料十厌氧消化工艺来治理废糟液,即先将废糟液进行固液分离,得到DDG湿饲料,再将滤液即废水采用新型的中温厌氧颗粒污泥膨胀床工艺处理联产沼气,然后将所产沼气用来烘干DDG饲料。
经过处理的酒精废水,生物降解率达到96%以上,COD小于l000mg/L,BOD小于600mg/L,达到GB8978-1996《污水综合排放标准》污水三级排放标准,排放人城市污水管网。
该工艺同时产生大量的清洁能源沼气可用于烘干饲料。
这样即解决了酒精废水、废气环境污染的问题,又做到了节能和废弃物资源化的再生利用。
按年产3.3万t酒精计,公司每年可处理33万t酒精废水,烘干23000tDDG饲料,节煤6000t,多创利润285.30万元。
经权威部门查新,目前国内尚未见与该工艺综合技术特点相同且规模相当的酒精废水处理及资源化利用的文献报道。
1 酒精废水处理的工艺流程唐山市冀东溶剂有限公司原废水处理采用的是中温UASB工艺,长期运行也没能形成颗粒污泥,因此对酒精废水的处理一直不理想。
为此,在2004年,公司重新建造了2座2400m3的钢制EGSB厌氧反应器,并采用中温厌氧发酵工艺处理酒精生产中产生的废水。
中温厌氧发酵工艺的优点是能耗低,厌氧发酵所产生的沼气还可代替原煤烘干DDG饲料,不仅节约了能源,降低了成本,而且根治了因燃煤造成的大气污染,提高了饲料的品质。
2套厌氧系统均正常启动,短期内形成了大量的颗粒污泥,处理能力也都达到了设计水平,且运行稳定。
酒精废水处理率达100%,产生了显著的经济和社会效益。
具体工艺流程如图1所示。
常温UASB反应器在淀粉废水处理中的应用北京红星淀粉厂是一家以玉米为原料生产淀粉的中型企业,年产淀粉为6000~7000t,满足着北京市近70%的淀粉需求。
该厂采用亚硫酸法生产玉米淀粉,生产流程主要为:在亚硫酸溶液中浸渍泡玉米籽粒,然后将其破碎,从中分离胚芽,剩余物细磨碎成玉米糊,而后筛分,使粉渣与淀粉、蛋白浆分开,将淀粉、蛋白浆悬浮物分离成淀粉和麸质,最后洗涤淀粉。
经过上述各道工序,从玉米籽粒中得到的玉米湿淀粉用作生产干淀粉,胚芽用作生产玉米油,渣用于生产干玉米饲料或用作牲畜的饲料,麸质即可用作饲料,又有用作配制蛋白膏(粉)和谷氨酸的原料。
生产过程中废水主要产生于气浮槽排水,淀粉洗涤水和玉米浸泡水,除此之外,还有少量地面冲洗水。
1 水量与水质设计水量为500m3/d。
原水水质为:CODCr:7000mg/L;BOD5:4000mg/L;SS:500~1000mg/L;总氮:30~120mg/L;pH:4~5;温度:20~25℃。
处理要求:采用北京市颁布的污水综合排放二级标准,其主要排放指标如下:CODCr:≤80mg/L;BOD5:≤40mg/L;SS:≤ 70mg/L;氨氮:≤25mg/L;pH:6.5~8.5。
2 废水处理工艺根据同行业废水治理现状、技术水平,我们推荐该厂废水采用厌氧—好氧相结合的处理工艺,厌氧是该工艺的主体,选择何种厌氧工艺又是关系到治理效果好坏的关键。
在众多的厌氧处理工艺中上流式厌氧污泥床(UASB)具有投资较低,容积负荷高,处理效率高的特点。
因此我们选用上流式厌氧反应器作为工艺主体构筑物。
处理工艺流程为:3 UASB反应器3.1 UASB反应器的主要工艺参数为:停留时间:20h容积负荷:8.4kgCOD/(m3·d)有效容积:420m3(14000×6000×5500)产沼气量:700m3/d(沼气纯度:50%~60%CH4)COD去除率>75%3.2 UASB反应器的主要尺寸如图1所示。
厌氧-好氧一体式折流板反应器处理淀粉废水的启动运行Ξ杨宝芸1,2,何玉凤1,宋鹏飞1,王荣民1,王云普1((1.甘肃省高分子材料重点实验室,西北师范大学高分子研究所,兰州 730070;2.嘉应学院化学系,梅州 514015)) 摘要:采用厌氧-好氧一体式折流板反应器,处理马铃薯淀粉废水,以淀粉废水排放口底泥作为接种污泥,可以实现快速启动。
启动过程的结果表明:在温度为25℃~35℃,总水力停留时间(HRT)为54h,容积负荷从0.5 kg/(m3・d)逐渐升高到3.08kg/(m3・d)时,第11d就将反应器启动成功,前3级厌氧反应器总的去除率达到75%,厌氧-好氧一体式折流板反应器总的去除率达到96%。
而后逐渐提高容积负荷,当容积负荷为10.0kg/(m3・d)时,C OD去除率最高为96%,出水水质达到或接近国家污水排放二级标准(G B8978-96)。
关键词:淀粉废水;折流板反应器;启动中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:(K)04259(原1002-1264)(2005)02-0041-03Start up of I ntegrative B affled R eactor for T reating Starch E ffluentsY ANG Bao2yun1,2,HE Y u2feng1,S ONG Peng2fei1,W ANG R ong2min1,W ANG Y un2pu1(1.G ansu K ey Laboratory of P olymer Materials,Northwest Normal University,Lanzhou730070,China;2.Department of Chemistry,Jiaying University,Meizhou514015,China)Abstract:The operating features of Anaerobic-aerobic Integrative Process or for treating starch effluents in the peri2 od of start-up was investigated.The results indicated that the C OD of effluent was less than200mg/L and the maximum rem ove efficiency of C OD was up to96.0%under the operation conditions T=25~35(℃,hydraulic re2 tention time(HRT)=24h and Nv=3.98kg/(m3・d).K ey w ords:starch effluents; baffled reactor; start-up 马铃薯淀粉废水属于高浓度有机废水。
UASB工艺在处理淀粉废水中的应用张群绸仝攀瑞(西安工程科技学院,陕西710048)高玉松(北京多元电气集团,北京102600)摘要采用常温UA SB反应器为主要单元,微动力好氧的滴滤床为辅的工艺处理食品废水。
工程运行表明:当进水COD Cr浓度为1000~3000mg P L时,出水COD Cr浓度可降至50~90mg P L。
此工艺投资省、运行费用低、操作简单,可获得较好的经济效益和环境效益,能广泛应用于淀粉废水处理的实际工作中。
关键词食品工业废水淀粉废水上流式厌氧反应器(UA SB)滴滤床(TF)1工程概况北京通州区某食品加工厂是以大豆及玉米为原料,生产豆奶粉及玉米淀粉的中型企业,年产豆奶粉为8000~12000t,玉米淀粉5000~8000t。
该厂采用亚硫酸法生产豆奶粉及玉米淀粉。
生产过程中废水主要来源于浸泡、胚芽分离、纤维洗涤和脱水等工序。
除此之外,还有少量地面冲洗水。
废水的主要成分为淀粉、糖类、蛋白质、纤维素等有机物。
该工程设计水量为1600m3P d,处理后出水水质执行5污水综合排放标准6(GB897821996)中的一级标准。
2水处理工艺的确定对食品加工(豆类、玉米淀粉)废水的处理一般采用物化法(如气浮、混凝沉淀、吸附等),但其存在去除效率不稳定、运行费用高、管理操作不便等缺点。
近年来有将好氧法作为处理技术对食品加工废水进行处理的,该法虽然对有机物的去除较好,但其运行费用较高。
根据同行业废水治理现状、技术水平,采用厌氧2好氧相结合的处理工艺,厌氧是该工艺的主体,在众多的厌氧处理工艺中上流式厌氧污泥床(UASB)具有污泥浓度高、结构简单、运行稳定、处理效率高的特点。
好氧采用微动力消耗的滴滤床,滴滤床(TF)是一种基本无动力消耗的好氧处理技术。
该工艺已在食品加工厂逐渐应用,并取得了非常理想的运行效果。
3废水处理工艺311工艺流程工艺流程见图1。
312工艺流程说明车间排放的废水流经粗细格栅,去除一些较大的图1工艺流程悬浮物和漂浮物后进入调节池。
目录一引言 (2)二淀粉废水处理主要方法 (2)三国内淀粉废水处理工艺及工程实例 (3)四淀粉废水的资源化利用 (12)五结语 (13)一.引言淀粉是绿色植物进行光合作用后的产物,是人类生命活动中必不可缺少的基础物质,淀粉的化学成分及结构尽管复杂,但用途甚广。
淀粉是一种重要的化工原料,广泛应用于食品、化工、纺织、造纸、医药等行业。
淀粉生产中排放的大量废水属高浓度有机废水,其CODcr 浓度在5000-50000 mg/L 之间,BOD 5 浓度在3000-30000mg/L ,SS 在1000-5000 mg/L 左右。
目前,我国淀粉生产企业600多家,年产量已达400万吨,按现在的加工工艺,每生产1吨淀粉大约产出6吨废水,可见整个淀粉制造业每年产生的废水量有多大。
小麦淀粉生产工艺如下:图1 小麦淀粉生产工艺图从工艺流程看,小麦淀粉废水由两部分组成:沉降池里的上清液和离心后产生的黄浆水。
前者的有机物含量较低,后者的含量较高,生产中,通常将两部分的废水混合后称为淀粉废水集中排放。
这些废水中主要含有溶解性淀粉、少量蛋白质、有机酸、尘土、矿物质及少量的油脂,易腐败发酵,使水质发黑发臭,排入江河会消耗水中的溶解氧,促进藻类及水生植物繁殖,量大时河流严重缺氧,发生厌氧腐败,散发恶臭,鱼、虾、贝类等水生动物可能会因此而窒息死亡。
因此,搞好淀粉废水的治理及综合回收利用越来越受到环境科学工作者的重视。
国家环保总局在国家环境科技发展计划纲要指出,继续把淀粉工业的废水污染控制技术作为重要内容进行研究。
针对淀粉工业废水的特点,人们都在力求研究出一种快速、高效、低能耗的淀粉废水处理方法。
二、淀粉废水处理主要方法淀粉废水处理的方法按方法本身的原理可分为物理法、化学法、物化法及生物法四大类。
物理法包括调节法、筛滤法、离心分离法、磁性分离法,主要用于去除悬浮物质及胶体物质。
其中的化学法包括中和处理、化学氧化、化学还原、化学沉淀、电解、消毒等方法,主要利用投加化学药剂去除各种废水中的溶解性的无机物、有机物、重金属离子及其它有毒微生物的方法。
淀粉废水处理工程实例摘要:阐述了国内淀粉加工厂废水处理产生量以及淀粉工业废水处理技术的应用进展,总结在工程实例中淀粉废水处理采用的技术方法。
关键词:淀粉;废水处理;处理技术一、引言淀粉废水加工生产过程中消耗大量的水,产生大量的高浓度有机物和悬浮物(SS)废水,这些废水如不妥善处理直接排放于附近河道,会造成水体缺氧,使水生生物大量死忙,随着废水中有机质沉积腐烂,释放H2S、NH3等有害气体,导致周边河道逐渐形成黑臭水体,严重污染环境[1~2]。
本文就淀粉加工过程产生的废水量计算以及目前国内对淀粉加工厂废水处理技术工程实例的应用进行综述。
二、废水的来源与水质特点2.1淀粉废水的来源1、以玉米为原料生产淀粉时,废水主要来源于玉米浸泡、胚芽分离与洗涤、纤维洗涤、浮选浓缩、蛋白压滤等工段蛋白回收后的排水,以及玉米浸泡水资源回收时产生的蒸发冷凝水。
2、以薯类为原料生产淀粉时,废水主要来源于脱汁、分离、脱水工段蛋白回收后的排水,以及原料输送清洗废水。
3、以小麦为原料生产淀粉时,废水由两部分组成:沉降池里的上清液和离心后产生的黄浆水。
4、以淀粉为原料生产淀粉糖时,废水主要来源于离子交换柱冲洗水、各种设备的冲洗水和洗涤水、液化糖化工艺的冷却水。
淀粉废水主要污染物有悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)。
1.淀粉废水的特点(1)有机质浓度高,一般淀粉废水的COD为6000~25000mg/L,BOD5为1500~6000mg/L。
(2)废水的可生化性极好,一般B/C>0.5,属于极易生物降解的有机废水。
(3)废水中主要是溶解性的淀粉和少量蛋白质,一般没有毒性。
(4)废水中悬浮物(SS)含量高,可高达55000mg/L。
三、废水水质与水量3.1废水水质新建企业淀粉废水水质无实测数据及同类企业参考资料时,参考《淀粉废水治理工程技术规范》(HJ2043-2014)[3]确定。
EGSB厌氧反应器处理小麦淀粉废水以及副产沼气的应用实例
作者:张根源
来源:《创新科技》2013年第12期
[摘要] 河南浚县某小麦淀粉厂采用EGSB厌氧反应器和A/O活性污泥工艺处理高浓度小麦淀粉废水并对沼气进行净化提纯。
在中温条件下,污水处理整体工艺对废水中COD、BOD5和SS去除率分别达98.7%、99.2%、和94.3%,出水水质满足当地排放要求。
沼气经过净化提纯后,甲烷含量达到95%以上、硫化氢含量小于20mg.m-3,实现了沼气的高值利用。
[关键词] 小麦淀粉废水;EGSB厌氧反应器;A/O活性污泥;沼气
[中图分类号] X703.1 [文献标识码] A
淀粉作为一种重要的化工原料,目前已经广泛应用于食品、化工、纺织、造纸等行业[1-
2]。
淀粉工业是以小麦、玉米、马铃薯、大米等农产品为原料生产淀粉或淀粉深加工产品行业
[3]。
小麦作为世界上最重要的农作物之一,在中国无论是栽培面积还是总产量加工技术。
随着小麦深加工产业加工技术的发展,虽然,小麦淀粉在生产过程中单位产品耗水量不断降低,但与此相应的是小麦淀粉生产废水的有机物浓度也逐渐增加,其主要成分为淀粉、糖类和蛋白质。
若直接排放,这些高浓度废水不仅会造成资源的严重浪费,而且也会造成严重的环境污染。
厌氧反应过程中,将产生大量的沼气。
这部分沼气经调压、脱硫和脱碳等工艺处理后,可能够满足天然气GB17820-1999二类气指标,具备较高的可利用价值。
河南浚县某小麦淀粉厂年产小麦淀粉30万吨,废水经“EGSB厌氧反应器+A/O活性污泥池”工艺处理后,取得了较好地处理效果。
EGSB厌氧反应器产生的沼气经净化处理后全部用于燃气发电机组,为解决当地电力资源短缺提供了一条有效途径。
1 废水水量、水质
该淀粉厂在淀粉加工过程中,高浓度废水主要包括A淀粉、B淀粉、谷朊粉脱水工段的工艺废水和蛋白饲料干燥过程的产生的污冷凝水。
废水经收集后首先经初沉池沉淀,对废水中的大块滤渣进行了回收。
需要进行处理的废水量约为1 500 m3/d。
该厂废水经自建污水处理站处理后送城市集中污水处理厂进行处理。
经实际监测,该厂废水产生水质详见表1。
2 废水处理工艺
2.1 工艺流程
由表1可见,淀粉厂废水中COD和BOD5含量较高,B/C达到了0.5,可生化性相对较好,废水中总氮含量也较高。
结合废水特点,该厂自建污水处理站一座,采用“厌氧膨胀颗粒污泥床工艺(EGSB)+A/O活性污泥池”为主体处理工艺。
通过厌氧工艺产生的沼气,经脱硫化氢经调温、调压、脱硫等净化处理后,得到甲烷含量大于90%的生物天然气。
废水处理工艺流程见图1,沼气处理工艺流程见图2。
2.2 工艺说明
淀粉废水首先进入初沉池,经沉淀大块滤渣后,再送入调节池预酸化池。
在调节池内调节水质、水量。
经调节过的废水由水泵输送至配水井,根据工艺需要对pH值和温度进行调节:通过pH调节系统控制废水酸碱度,通过向套管中通入蒸汽加温控制水温为34 ℃~36 ℃。
再由泵送至EGSB厌氧反应器进行厌氧处理。
EGSB厌氧反应器出水由泵送往A/O活性污泥池,首先在缺氧池中进行反硝化将硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气,再在好氧池中利用好氧微生物进一步降解水中的有机物,同时经硝化反应去除废水中的氨氮。
二沉池出水最后再送砂滤池通过物理作用进一步降低污染物浓度,保证出水达标排放。
厌氧反应产生的沼气含有硫化氢和二氧化碳等气体,同时含有少量水分。
经气柜收集后,首先经过调温和调压,然后经脱硫反应器去除硫化氢,再经变压吸附器去除二氧化碳,最后经脱水成为甲烷含量大于90%的生物天然气。
3 污水处理站主要构筑物参数
3. 调节池
1座,钢砼机构,容积1 650 m3,停留时间12 h,提升泵3台(125 FMZG-18B),2用1备。
3.2 配水井
2座,钢砼结构,每座容积120 m3,池内设提升泵3台,(125 FMZG-18B),2用1备。
加热套管2套,PH调节系统2套。
3.3 EGSB厌氧反应器
2座,钢砼结构,设计COD容积负荷为20 kg.m-3.d-1,总容积2 140 m3。
EGSB反应器布水系统(SF-BS)8套,三相分离器(SF-FL)32套,汽水分离器(SF-GF)4套,泥水分离器(SF-NF)2套,水封器(SF-SF)2套。
循环水泵(CVD57.5-200A)4台。
3.4 A/O活性污泥池
2座,钢砼结构,总容积8 000 m3。
曝气系统面积10 80 m2。
配备鼓风机(D60-1.6)三台,2用1备;混合液回流泵(CT55.5-150)2台,2用1备。
3.5 二沉池
1座,钢砼结构,辐流式沉淀池,总容积760 m3。
配备刮吸泥机(CG-16C)1台;污泥回流泵(CT53.7-100)3台,2用1备。
设计停留时间2小时。
表面负荷0.8 m3.m-2.d-1。
3.6 脱硫塔
2座,总容积30 m3,设计温度50 ℃,设计压力0.1 MPa。
3.7 变压吸附脱碳塔
2座,总容积130 m3,吸附剂为氧化铝,设计压力1.5 MPa。
3.8 燃气发电机组
2座,612V190ZLDZ-2型燃气发电机组。
4 运行情况
根据该淀粉厂污水处理站的实际运行经验,EGSB厌氧反应器启动采用的接种污泥为河南省内某淀粉厂处理小麦淀粉废水的UASB反应器排放的颗粒污泥,其VSS/TSS=0.69。
对EGSB厌氧反应器首先进行启动调试,首先采用间歇进水,进水COD控制在4000~5 000 mg.L-I左右,pH为6.5~7.5,水温35 ℃,反应器内上流速度1.5 m.h-1,回流周期72 h,控制反应器有机负荷4.0 kg.m-3.d-l。
同时监测EGSB反应器的出水水质,当反应器对废水COD的去除率达到90%以后,可再逐渐提高进水有机负荷。
在提高负荷同时,需要通过调整循环泵流量控制反应器内上升流速,防止污泥的不必要流失。
当满负荷稳定运行后,反应器COD容积负荷达到20 kg.m-3.d-1左右,此时进水COD为8 000~10 000 mg.L-1,COD去除率可达到90%。
此时,反应器底部污泥颗粒分布范围大部分直径为1.0~3.0 mm。
A/O活性污泥池工艺采取投加河南某小麦淀粉厂污水站好氧污泥的启动方式,稳定运行混合液回流比为250%,污泥回流比一般控制在50%~100%运行。
EGSB厌氧反应器和A/O活性污泥池工艺经过半年调试后进入稳定运行状态,目前已稳定运行2年,稳定运行后污水处理站处理效果见表2。
根据表2的实际运行效果可知,采用 EGSB厌氧反应器和A/O活性污泥池组合工艺处理小麦淀粉废水,运行较为稳定,处理效果良好,该工艺处理后的出水能够满足当地排放要求,可以送当地城市污水处理厂进行深度治理。
此外,通过了解,当每天废水产生量为1 500 m3.d-1时,生物天然气产生量约为6 000
m3.d-1,其中硫化氢含量小于 20 mg.m-3,甲烷含量大于 95%,能够满足天然气GB17820-1999二类气指标。
企业自建两台燃气发电机组,利用副产天然气进行发电,发电量为每天15 000度。
5 颗粒污泥粒径的分布
从EGSB反应器底部取少量污泥样品按颗粒粒径进行分类,经烘干后称重,计算不同粒径范围颗粒污泥所占比例。
可以发现:EGSB底部颗粒污泥粒径较大,粒径大于2.0 mm的约占25%,粒径在1.0~2.0 mm的占到了70%,小粒径颗粒污泥约占10%。
这表明该小麦淀粉厂废水处理站的EGSB反应器在稳定运行后,反应器底部基质浓度较高,颗粒污泥形成情况较好,能够保证EGSB反应器持续稳定的运行,沼气产生量也较为稳定。
6 效益分析
该淀粉厂采用EGSB厌氧反应器和A/O活性污泥工艺处理高浓度的淀粉废水并对沼气进行净化和回用,每年减少 COD排放量约3 500 t。
在运行过程中,EGSB工程沼气经提纯后,最大日产生物天然气6 000 m-3,每天发电量15 000度。
废水处理的运行费用包括废水处理站总装机的运转电费、人工费和药剂费等,其中总装机的实际工作功率240.0 kW,电费0.60 元.kWh-1计,则电费为 1.2 元.m-3水;劳动定员 6 人,按每人每月2000 元计,人工费为 0.27元.m-3水;药剂费按 2 000 元.t-1,当投加质量浓度为 200 mg.L-1时,处理药剂费约 0.10 元.m-3水。
吨水直接费用为1.57元.m-3。
7 结论
EGSB厌氧反应器和A/O活性污泥工艺处理高浓度的淀粉废水是可行的。
当废水COD为8 000~12000 mg.L-1时,小麦淀粉废水经该工艺处理后的出水可以稳定满足当地排放要求。
厌氧反应器产生的沼气经净化提纯处理后,也能够满足用于燃气发电机组的使用要求,能够产生较好的经济效益。
参考文献:
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