混凝沉淀-IC-biofor处理高浓度乳酸废水.doc

混凝沉淀—IC—BIOFOR处理高浓度乳酸废水
侯 正
（湖南先科环保有限公司 410128）
摘要：用混凝沉淀-IC-BIOFOR处理高浓度乳酸废水，当进水COD在10000～13000mg/L、BOD5在4000～5500mg/L、SS在5000～8000mg/L时，出水COD、BOD5、SS分别小于100mg/L、20mg/L、70mg/L, COD、BOD5、SS的去除率分别超过99%﹑99%﹑98%。色度由1100倍降低到30倍；出水各项指标达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准要求。
关键词：混凝沉淀 内循环厌氧反应器 曝气生物滤池
中图分类号： 文献标识码：A
Coagulation and precipitation-IC reactor-BIOFOR treat with high concentration lactic wastewater
HOU Zheng
(Hu Nan Province XianKe Environment Protection Co.,LTD 410128)
Abstract: Using the process of Coagulation and precipitation-IC reactor-BIOFOR treat with the high concentration lactic wastewater, when the influent wastewater COD concentration is between 10,000～13,000mg/L、BOD5 concentration is between 4,000～5,500 mg/L、SS is between 5,000～8,000 mg/L, the effluent wastewater COD concentration、BOD5 concentration and are less than 100mg/L、20mg/L、70mg/L respectively, the removal rate of COD、BOD5 and SS can reach more than 99 percent、99 percent and 98 percent respectively. The chroma can decrease from 100 times to 30 times, it can meet the first class standard of 《Water discharge standard 》（GB8978—1996）.
Key words: Coagulation and precipitation. IC reactor. Biological Aerated Filter

0 工程概况
江西某生化有限公司生产各种乳酸产品和氨基酸制剂，生产过程中产生各种浓度很高的有机废水。这些废水总的特点是：pH一般在2～4；SS浓度高，主要是生产中菌丝体残留物；COD浓度高，最高的达140 000mg/L；有些废水（离子交换水）中盐浓度很高，氯化钠的浓度达到10 000～20 000mg/L。目前国内处理乳酸的工程实例还很少，主要采用深井曝气法和厌氧发酵法处理[1]。该企业污水处理厂一期工程用于处理生产中产生的低浓度废水，二期工程用于处理高浓度废水。

1废水处理工艺流程
1.1废水水质
一期工程处理废水种类有：离子交换废水，水量50～100t/d，COD 2 000～3 000mg/L；生活污水，水量100～170t/d，COD 200～300mg/L。二期工程处理废水种类有纳滤废水，水量15t/d,COD 80 000～120 000mg/L;OE废水，水量80t/d，COD 7 000～10 000mg/L；双效废水，水量170t/d，COD 3 000～6 000mg/L。
本工程为二期工程，设计水量300t/d。当高浓度废水经过二期工程系统处理后，COD低于2 000mg/L时，IC出水进入一期工程系统与低浓度废水一起处理。二期工程处理废水综合废水水质如表1-1所示.
各项水质指标的检测方法[2]分别为：CODcr为重铬酸钾法、BOD5为五日生化培养法、SS为重量法、色度为稀释倍数法、氨氮为钠氏试剂法、pH用便携式pH计测定。、
表1-1 废水水质表
Table 1-1 quality of wastewater
项目

CODcr
（mg/L）
BOD5
（mg/L）
SS
（mg/L）
色度
（倍）
氨氮
（mg/L）
pH
检测值

排放标准
10 000～13 000
＜100
4 000～5 500

＜20
5 000～8 000

＜70
1 100

＜50
30～50

＜15
2～4

6～9
1.2工艺流程
工艺流程图如图1-1所示，其中虚线框包围部分为二期工程，其余部分为一期工程。

图1-1 工艺流程图
Fig 1-1 Sketch of the technology
1.3工艺流程说明
高浓度废水经过格栅去除粗大悬浮物，经调节池2调节pH和碱度后进入混凝沉淀池，在混凝沉淀池内投加PAC，去除掉悬浮物后出水进入IC反应塔。经过IC处理后的出水进入一期工程和低浓度废水一起集中处理。
1.4 主要构（建）筑物介绍
1.4.1 格栅井
去除污水中较粗大的悬浮物，砖混结构，尺寸L×B×h=3m×1m×5m，有效容积14.1m3。内设有穿孔曝气管和加碱管，用于调节进水pH和碱度。
1.4.2 调节池2
调节水质和水量，砖混结构。尺寸L×B×h=11m×11m×5m，有效容积600 m3。 调节池出口设有两台自吸泵（一用一备），流量20 m3/h，用于将调节池中的污水提升到混凝沉淀池，调节池内装由浮球液位计，用于控制两台自吸泵。
1.4.3混凝沉淀池
在混凝沉淀池的进水管中加入PAC，PAC与污水在管道中进行充分的混合并生成梵花，进入沉淀池后进行沉淀。池体为钢结构，尺寸Φ×h=3m×4m有效容积25m3 ，表面负荷1.4 m3/m2·h。
1.4.4 IC反应器
高浓度废水生化处理的主体部分，绝大部分的污染物质在此去除。钢结构尺寸Φ×h=4.5m×18m，有效容积280 m3，设计停留时间24h，从沉淀池出来的水由两台型号为H447-10的管道泵（一用一备）提升进入IC。
1.4.5 BIOFOR
BIOFOR是曝气生物滤池的一种，由法国Degrmout公司开发[3]。为好氧生化处理的主体部分，由IC出来的水进入BIOFOR进一步进行生化处理。砖混结构，尺寸L×B×h=36m×5m×5m，总有效容积846 m3，分为6格 ，单格尺寸L×B×h=6m×5m×5m，单格有效容积140 m3，设计总停留时间33h，单格停留时间16h。池内陶粒层厚度3m。BIOFOR底部设穿孔曝气管，曝气时采用3台型号为Y1602-4B3的鼓风机。反冲洗形式为气水联合反冲洗。气反冲时用一台型号为Y225S-4B3的鼓风机，水反冲洗时单格池子依次进行，反冲洗泵型号125QW-130-15-11，2台。
1.4.6清水池
储存部分BIOFOR的出水进行反冲洗。砖混结构。尺寸L×B×h=5m×5m×5m，有效容积117 m3。
1.4.7污泥浓缩池
进行污泥浓缩和消化，钢结构尺寸Φ×h=3m×4m有效容积25m3。外接一台型号为G35-1的螺杆泵，将浓缩后的污泥抽至板框压滤机压滤，压滤机型号XY800-30U。
2、IC反应器调试运行
内循环厌氧反应器（Internal Circulation Anaerobic Reactor）简称IC反应器，是荷兰PAQUEC公司与20世纪80年代中期在UASB反应器的基础上开发成功的第三代高效厌氧反应器[4]，反应器内高浓度的污泥和良好的泥水传质效果，使其在处理效率方面比UASB反应器更具有优越性。
为了保持IC反应器中污泥菌种有足够的活性，接种污泥取自2个不同污水处理厂的压滤污泥。反应器启动初期，用自来水稀释进水浓度至2 000mg/L左右，同时保持进水容积负荷在2kgCOD/ m3·d左右，进行间歇式进水。为了保持IC反应器内废水有一定的上升流速，为IC反应器增加了外循环装置。丁建南[5]等人对IC反应器进行了改造，增加了外循环装置。并与相同条件下与未附加外循环装置的IC反应器进行了对比实验。结果表明，附加外循环装置可有效提高启动初期IC反应器内的泥水混合程度，强化传质过程，大大缩短启动周期，保证IC反应器快速、平稳的启动。
当反应器中有明显的产气时再保持同样的负荷进水，直到COD的去除率达到80%时再提高进水浓度和负荷，一直达到设计进水浓度和负荷为止。
调试过程中，反应器内污泥颗粒化是整个反应器成功启动的关键[6]。为了促使IC反应器中颗粒污泥的形成，整个调试过程中，外循环装置都在开启状态，这样是为了保持反应器内的废水有一定的上升流速，将反应器中的那些活性不高、零散的污泥淘汰掉。对于IC反应器，较高的混合液上升流速（2.65～4.35m/h）有利于反应器稳定运行[7]。Alphenaar[8]等人发现UASB反应器中高的液体上升流速和短的水力停留时间两者结合有利于污泥颗粒化过程。Noyola[9]进行了一系列试验来研究UASB反应器中液体上升流速对厌氧颗粒污泥形成的影响。试验结果表明通过水力剪切作用,絮状厌氧污泥能够在非常短的时间里(不到8h)被转化为活性相对较好的厌氧颗粒污泥。而IC反应器中要求要有比UASB反应器更高的上升流速，这个作用就更显著了。
调试开始于2008年4月9日，到第二周时，IC出水为黑色，其中夹带大量零散污泥；第四周末时，反应器中污泥基本上都为絮状，出水仍为黑色，但较前面有所改善，反应器中开始形成间歇性内循环；第八周时，反应器中污泥浓度明显增高，开始有少量的细小颗粒污泥出现，粒径在0.5～1mm左右，内循环连续性增强；第十一周时，反应器中出现了大量的颗粒污泥，粒径在0.5～3mm之间，出水还略微带一点点黑色，内循环已经连续。经镜检发现颗粒污泥细菌组成主要是杆菌、丝状菌和少部分球菌。
调试进行过程中，由于大量污泥被淘汰掉，会导致反应器中污泥总量的减少。一次这时一定要注意保持负荷的稳定，否则可能会导致反应器中酸化现象的发生。尤其要注意检测IC出水中碱度的情况，保持反应器中碱度在2 000～4 000mg/L[10]。有关研究表明，在一定的碱度范围内，进水碱度高的反应器污泥颗粒化速度快[11]。
3、处理效果与分析
3.1 IC反应器出水水质分析

`图3-1 IC反应器对COD去除效果
Fig 3-1 The removal rate of IC reactor to COD of wastewater
经过2个多月的调试，到2008年7月15日为止，系统已经取得了较好的去除效果。表3-1为调试以来检测IC反应器对废水去除效果。由表3-1可见，用IC反应器处理高浓度乳酸废水，当进水浓度和负荷逐步提高时，经过一段时间，IC反应器总能够适应过来。当进水浓度提高到11 000mg/L左右，进水有机负荷达到15kg/m3·d时，去除率可以达到80%左右。由图还可见，当每次提高进水负荷和浓度时，经过几天时间，IC反应器总能恢复过来，可见IC反应器抗冲击负荷的能力时很强的，尤其是在形成了内循环的条件下。这可能是因为内循环的形成在一定程度上对进水进行了稀释，同时，颗粒污泥活性很强的缘故。可见，IC反应器处理高浓度乳酸废水效果是很好的。
3.2 BIOFOR 出水水质分析
表5-2为IC反应器稳定运行后，其出水进入一期工程BIOFOR处理进后连续一个星期检测出水水质表。
表3-2 BIOFOR 出水水质指标
Table 3-2 quality of BIOFOR effluent water
项目
COD/ mg﹒L-1
SS/ mg﹒L-1
氨氮/mg﹒L-1
色度/倍

pH
日期
进水
出水
进水
出水
进水
出水
进水
出水
7.18
1901
87
156
50
16
8
63
25

6～9
7.19
2111
79
121
33
10
9
54
38
7.20
2039
112
163
102
13
8
45
35
7.21
1866
93
123
65
15
7
50
40
7.22
1735
94
135
36
15
5
55
30
7.23
1965
67
109
25
14
9
60
45
7.24
2214
85
115
51
13
6
55
40
由表3-2可见，除个别时段出水COD和SS不达标外，其余时段水质都是达标的。经分析7月21号出水水质发现，COD和SS之所以会提高是因为BIOFOR需要反冲洗的缘故，出水中夹带了很多生物膜。反冲洗后发现一切恢复正常。
3.3 经济核算
该工程总投资为260万，设计每天耗电量为170kw·h/d，电费按0.6元每千瓦时计算，则每天的电费102元；每天药剂400元/d，若污水厂安排4个员工，每个员工月工资为1500元，则污水站每天运行费用为102+400+200=702元。处理单位体积高浓度乳酸废水的价格为2.3元/t。
4、结论
用混凝沉淀-IC-BIOFOR处理高浓度乳酸废水是可行的，该工艺能保持IC出水COD在2000mg/L左右进水好氧处理，系统对高浓度乳酸废水COD去除率达到99%以上，在日常运行时需注意：
1、 把握好混凝沉淀这一关节，为后续厌氧生化处理充分降低负荷。同时，大量悬浮物进入厌氧反应器会降低反应器中污泥活性。
2、 控制好进水中的碱度在2 000～4 000mg/L，乳酸废水主要成分是有机酸，因此保持废水对酸度有一定的缓冲能力是很必要的。
3、 当IC反应器受到很高的冲击负荷时，可暂时关掉进水，同时打开外循环，让反应器内的废水进行循环流动，以此达到降低负荷的目的。
4、 要严格定期的对BIOFOR进行反冲洗，防止滤床堵塞而导致出水水质恶化。
参考文献
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