泡菜废水零排放处理技术中试研究

作者:杨红梅 肖德龙 黄莉
单位:四川恒泰环境技术有限责任公司 绵阳师范学院
摘要:针对某泡菜废水盐渍水(10m3/d)和清洗废水(100m3/d),采用分质预处理-综合生化处理-膜浓缩-MVR工艺进行了处理。结果显示,出水水质含盐量240mg/L、COD 6mg/L、氨氮3mg/L、总磷0.5mg/L,达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)水质标准,可以回用作为冷却水、锅炉补给水、清洗水等,实现废水零排放和资源回收利用,直接运行费用约33元/m3。
关键词:泡菜废水零排放膜浓缩蒸发结晶
作者简介:作者简介:杨红梅,女,1981年出生,硕士研究生,高级工程师,主要研究方向水污染治理。E-mail:76985487@qq.com;

 

泡菜生产过程中产生的泡菜废水具有高有机物、高含盐量和高氮磷的特点,随意排放会对水体造成极大污染[1]。目前泡菜废水主要处理方法有是稀释后厌氧-好氧的生化处理法[2,3]、絮凝沉淀预处理-生化法[4]、絮凝沉淀-膜处理法[5]、超声内电解-生化处理法[6]。这些处理方法可以有效的处理废水中的COD、BOD5、氮磷,但是无法处理氯化钠盐。大量氯化钠盐排入水体,增加水体含盐量,影响水体生态平衡。为了解决泡菜废水氯化钠盐排放问题,同时加强资源的回收,针对某泡菜厂生产废水,设计出一套废水零排放技术,将泡菜废水处理后进行回用,盐经过浓缩结晶后综合利用,既减少污染物的排放量,又实现资源的综合利用,具有较好的参考价值。

1 废水来源及概况

1.1 废水来源

泡菜废水主要来源于腌制泡菜过程中的清洗、脱盐和盐渍等工序所产生的废水。废水中主要污染物为COD、BOD5、悬浮物、氨氮、总氮、总磷、氯化钠。COD的可生化性很好,属于易降解COD,但高氯化钠盐又会抑制微生物的生长。

1.2 进水水质和水量(表1)

表1 清洗水和盐渍水进水水质和水量
Tab.1 Water quality and quantity of inlet water and saline water   

表1 清洗水和盐渍水进水水质和水量

1.3 出水水质

本项目处理后废水达到《城市污水再生利用工业用水水质》相应水质标准,见表2。由于制作泡菜的水来源于自来水,自来水水质标准中其他污染物满足《城市污水再生利用工业用水水质》相应水质标准。废水中的COD、BOD5、氮磷被微生物降解,盐以结晶盐的形式排出综合利用,整个处理系统外排污泥和结晶盐,不外排水。

表2 出水水质
Tab.2 Effluent water quality   

表2 出水水质

2 处理工艺流程确定

2.1 水质分析

(1)废水中主要污染为COD、BOD5、氮磷和氯化钠盐,BOD5/COD约为0.6,属于易生化有机物,可以通过生化处理降解。

(2)C/N>4,C/P>17,可以采用生化脱氮除磷工艺。

(3)清洗废水中的盐浓度为5 000mg/L,基本可以满足生化处理盐含量要求;盐渍废水盐浓度为43 600mg/L,含盐量太高,会抑制微生物的活性,影响生化处理效果。如果将盐渍水混合在清洗废水中,则含盐量会增加到8 510mg/L,即增加了后期除盐浓缩水量,又影响微生物的降解效率。所以将2种废水分别预处理比较经济有效。

(4)目前高浓度盐的去除方法主要有膜浓缩和MVR蒸发结晶,但膜浓缩进水对COD有要求。所以对于清洗废水,可以先采用生化处理降低COD和氮磷,再进行RO膜浓缩,淡水作为回用水,浓水进入MVR蒸发结晶除盐。

(5)盐渍水其本身的盐浓度很高,无需再次浓缩,可以经过预处理后直接同清洗废水的浓缩液一起进入MVR蒸发结晶,冷凝液和少量母液返回清洗废水的生化系统处理。

2.2 工艺流程

结合泡菜废水的进水水质特征和所要达到的排放标准,以及水质分析,确定该项目泡菜废水的零排放工艺流程,见图1。

2.3 工艺描述

盐渍水:盐渍泡菜废水进入格栅调节池进行水质水量调节,去除大悬浮物。再由提升泵打入pH调节池,将pH调节池为碱性,沉淀少量重金属(如果有)和胶体物质,然后进入中间水池2与清洗废水的浓缩液混合。再由泵打入MVR进行蒸发结晶,冷凝液排入清洗水调节池进行生化处理。

清洗废水:清洗废水进入格栅调节池进行水质水量调节,去除大的悬浮物,并与MVR的冷凝液混合。再由提升泵打入厌氧池进行厌氧反应,降解大部分COD,厌氧池出水进入MBR膜反应池进一步降解COD、氨氮和磷。MBR出水进入中间水池1,再由泵打入一级RO进行反渗透浓缩,将生化反应出水的盐和COD进行浓缩,淡水进入出水箱回用或外排,浓水进入一段RO再次浓缩,一段RO的淡水进入出水箱回用或外排,浓水进入中间水池2,与盐渍水混合,进入MVR蒸发结晶。

母液处理:蒸发母液在MVR中循环浓缩,当母液COD浓缩浓度达到5×105 mg/L,需定期(74h)将母液排出处理。由于母液量少,可将母液少量打入生化处理系统,混合后生化系统的含盐量为5 390mg/L。满足生化处理含盐量要求(控制在10 000mg/L以内)。

图1 泡菜废水零排放工艺流程和物种平衡

图1 泡菜废水零排放工艺流程和物种平衡

Fig.1 Process flow chart of pickle watewater zero discharge and material balance

结晶盐:由于处理过程中投加了氢氧化钠和少量的次氯酸钠、阻垢剂、柠檬酸、亚硫酸氢钠,所以结晶盐的成分主要是氯化钠、有机物和少量硫酸钠,以及原水中本来含有氮、磷等物质。有机物容易腐败发臭,可以将盐进行高温干化,将盐中的有机物彻底燃烧氧化变成二氧化碳和氮氧化物气体,从而得到纯净的盐。可以作为工业盐综合利用或委外处理。工业盐可以电解制取盐酸和碱,可以融雪,也可以作为消毒剂次氯酸钠发生器的原料,运用在污水处理厂的消毒环节。

污泥:生化污泥和预处理污泥经过脱水后含水率达到65%,泥饼外运处理,滤液返回清洗水调节池重新处理。

2.4 物料平衡计算

水量平衡、盐平衡和COD平衡情况见图1。

3 主要构筑物及设备配置

3.1 调节池

泡菜废水的清洗废水和盐渍废水排放不连续,需分别设置调节池进行均质均量,盐渍废水停留时间24h,清洗废水停留时间8h。调节池内分别设潜水搅拌器和提升泵。

3.2 pH调节及沉淀池

pH调节池主要是针对盐渍水,原水pH为5,加NaOH调节pH至9后,废水开始产生大量絮体,沉降后废水由浑浊变得透彻(见图2)。COD由32 140mg/L降低至20 000mg/L,去除率37.8%。

图2 盐渍废水调pH及沉淀过程

图2 盐渍废水调pH及沉淀过程

Fig.2 Salinized wastewater pH adjustment and precipitation process diagram

pH调节池设浆式搅拌器和氢氧化钠加药装置,沉淀池采用斜管沉淀。

3.3 中间水池2

中间水池2作为预处理后的盐渍水和膜浓缩后的清洗水浓水的混合及暂存池,设置空气搅拌和泵提升装置。

3.4 MVR蒸发结晶器

设置1套MVR装置,将盐渍水和清洗水浓缩后的浓水进行蒸发结晶,最终将氯化钠从水中去除并结晶回收,冷凝液和母液进入清洗水调节池进行生化处理。结晶盐和冷凝液见图3。

图3 结晶盐和冷凝液

图3 结晶盐和冷凝液

Fig.3 Crystalline salt and condensate

MVR冷凝液COD含量为进水20%(1 664mg/L),盐含量为500mg/L。

3.5 生化反应池

生化反应池由厌氧池和MBR生物反应池构成

厌氧池采用UASB,清洗废水和盐渍水的蒸发冷凝液,在厌氧池内进行厌氧反应,去除大部分COD。厌氧池设置三相分离器和循环泵。

MBR生物反应器采用AAO工艺和MBR膜池结合的方式对COD、BOD5和氮磷进行去除,可以减少沉淀池、提高反应池污泥浓度、减少构筑物体积和占地面积、提高COD和氨氮的去除效率、减少污泥量。

MBR膜采用浸没式超滤膜,膜通量30L/(m2·h),孔径0.04μm。

设置混合液回流泵、污泥回流泵和自吸泵。通过现有生化系统运行数据,出水可达到COD 50mg/L,氨氮1mg/L(冬天10mg/L),盐含量不变。

3.6 RO膜系统

MBR出水进入RO膜系统。RO膜系统由一级普通RO膜和一段海淡RO膜组成,一级普通RO膜的浓水进入一段海淡RO膜,一段海淡RO膜的浓水和盐渍水一同进入MVR蒸发结晶,所有RO膜的淡水为最终处理水,可进行综合利用。

一级普通RO膜进水水量5.234m3/h,膜回收率为75%;盐、COD、氨氮截留率分别为97%~99%、97%~99%、80%~85%,设置增压泵、高压泵和膜组件等设备。

一段海淡RO膜进水水量1.309m3/h,膜回收率为50%;盐、COD、氨氮截留率分别为97%~99%、97%~99%、80%~85%,设置增压泵、高压泵和膜组件等设备。

RO膜出水水质见表3。

表3 RO膜淡水水质
Tab.3 RO membrane fresh water quality   

表3 RO膜淡水水质

出水满足《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)相应水质标准。

3.7 污泥脱水

生化污泥和预处理污泥采用隔膜式板框压滤机进行脱水,脱水后含水率达到65%,大大减少污泥的体积。设置隔膜式板框压滤机2套(1用1备)。

4 耗量清单及运行费用

耗量清单见表4,运行费用见表5。

表4 耗量清单
Tab.4 Consumption of listing   

表4 耗量清单

表5 运行费用
Tab.5 The operating cost   

表5 运行费用

直接运行费用包括电费、水费、蒸汽费、药剂费和固废处置费,其中水可以采用回用水,不算入运行费用之中,直接运行费用约为33元/m3,如考虑回

用水收入,直接运行费用约为30元/m3

5 结论

(1)将低浓度的清洗废水和高浓度盐渍废水分别预处理和统筹考虑,采用分质预处理-综合生化处理-膜浓缩-MVR的处理工艺,可以解决两种废水的COD、氮磷和含盐量的问题。

(2)采用反渗透膜进行浓缩,淡水可以作为工业回用水,从而实现废水零排放和资源回收利用。

(3)处理水回用后,整个工艺外排的污染物为结晶盐和污泥,没有浓缩母液外排和处理装置,节约投资,减少污染物的排放量。

(4)运行费用低(约33元/m3),远远低于常规的单一MVR蒸发技术的运行费用(90元/m3)。

作者图片

 

杨红梅

 

 

Study of pilot project of zero emission treatment of pickle wastewater
Yang Hongmei Xiao Delong Huang Li
(National Engineering Research Center for Municipal Wastewater Treatment and Reuse Mianyang Teachers' College)
Abstract: Direct at the salinized water(10 m3/d)and cleaning water(100 m3/d)of some pickles wastewater,the wastewater was treated with combined process of separation pretreatment-comprehensive biochemical treatment-membrane concentration-MVR.For the effluent water,the saltness was 240 mg/L,COD was 6 mg/L,ammonia nitrogen was 3 mg/L and total phosphorus was0.5 mg/L.The effluent water meet the Water quality standards for industrial water quality of urban sewage recycling and utilization(GB/T 19923-2005),which can be reused as cooling water,boiler replenishment water,cleaning water,etc.This technology can achieve zero discharge of waste water and recycling of resources,with direct operating cost of 33 yuan/m3.
Keywords: Pickle wastewater; Zero emissions; Membrane enrichment; Evaporation crystallization;
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