啟東污水處理設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)工程師調(diào)試

調(diào)味品生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生高濃度有機(jī)廢水，這一廢水的水質(zhì)復(fù)雜，環(huán)境負(fù)荷偏高，如果直接排放必然會(huì)超出容納水體的環(huán)境容量，對(duì)自然水體水源水質(zhì)造成嚴(yán)重污染影響。所以當(dāng)前的調(diào)味品企業(yè)必須考慮采用新工藝，并合理提出對(duì)新處理工藝的評(píng)價(jià)方法，保證對(duì)調(diào)味品廢水的資源化應(yīng)用。

一、調(diào)味品廢水的來(lái)源與危害

調(diào)味品廢水來(lái)源于調(diào)味品生產(chǎn)場(chǎng)地中原料和半成品的生產(chǎn)過(guò)程、設(shè)備的清洗過(guò)程和燃料廢氣的處理過(guò)程等，這其中會(huì)混雜有大量麩皮、豆屑碎渣、糖分、醬色、面粉、洗滌劑、煤渣和石灰等等。根據(jù)過(guò)往對(duì)某調(diào)味品企業(yè)的廢水處理系統(tǒng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)處理廢水量中就顯示：該企業(yè)每天產(chǎn)生約1500m3廢水，其中含有COD約6000mg/L，還有大量的懸浮物。另外，調(diào)味品中所添加的保鮮劑、著色劑等等添加成分也會(huì)體現(xiàn)在廢水中?？傮w來(lái)看，調(diào)味品廢水的化學(xué)成分相當(dāng)復(fù)雜，對(duì)水體生物的毒害性非常大，如果不能正確處理將造成嚴(yán)重的水體污染。調(diào)味品廢水的危害體現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先是，如果調(diào)味品企業(yè)隨意排放超標(biāo)廢水，其對(duì)自然水體的危害不言而喻；再一方面，它會(huì)影響到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，該類廢水如果進(jìn)入灌溉水源區(qū)域，必然會(huì)造成農(nóng)作物中大量毒性物質(zhì)富集，不但影響農(nóng)作物生長(zhǎng)收成，還會(huì)滲透到地下直接污染地下水源。兩種情況的最終危害對(duì)象都是人，它所造成的人體直接或間接性傷害很多是不可逆的。

二、對(duì)調(diào)味品廢水的處理工藝評(píng)價(jià)

目前比較常見的調(diào)味品廢水處理工藝就包括了物理處理法、化學(xué)處理法、物化處理法和生物處理法等，像上文所提到的水解酸化——生物接觸氧化處理工藝則偏向于跨學(xué)科綜合處理技術(shù)應(yīng)用。不過(guò)這種處理工藝在應(yīng)用方面存在問(wèn)題，通過(guò)調(diào)節(jié)池與水解酸化池、接觸氧化池等設(shè)備實(shí)施該工藝流程，進(jìn)水有機(jī)物、懸浮物、色度以及氨氮可能會(huì)超出它的處理范圍，常常出現(xiàn)處理系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間偏長(zhǎng)的問(wèn)題，無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行處理廢水的技術(shù)指標(biāo)要求，而且水量水質(zhì)常常大幅度波動(dòng)，經(jīng)常性的進(jìn)水中斷問(wèn)題導(dǎo)致其無(wú)法實(shí)現(xiàn)進(jìn)水量突破。

考慮到調(diào)味品廢水所含有的污染物種類及數(shù)量相當(dāng)多樣，且它的廢水參數(shù)存在差異，所以在實(shí)際的處理工藝評(píng)價(jià)過(guò)程中需要重視評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用的基本特征與局限性問(wèn)題。所以簡(jiǎn)單來(lái)講，對(duì)于調(diào)味品廢水的處理工藝評(píng)價(jià)還應(yīng)該趨向于低運(yùn)行成本、優(yōu)良操作性與占地面積去除率低等等方面的有效調(diào)節(jié)，最終目的還是為了解決傳統(tǒng)中廢水處理工藝單一的問(wèn)題。舉個(gè)例子，對(duì)物理法中稀釋法的評(píng)價(jià)就偏向于對(duì)處理廢水濃度偏高的這一說(shuō)法，如果采用普通調(diào)節(jié)池與混凝處理可能無(wú)法達(dá)到生化處理標(biāo)準(zhǔn)。稀釋廢水方法本身需要更精良的后續(xù)處理設(shè)備，所以在廢水處理過(guò)程中容易造成經(jīng)濟(jì)成本增加負(fù)擔(dān)，這體現(xiàn)出了稀釋法的局限性。但實(shí)際上這一評(píng)價(jià)方法可能不適用于對(duì)其它方法的評(píng)價(jià)，為了保證對(duì)調(diào)味品廢水處理工藝評(píng)價(jià)的多向性，還應(yīng)該以對(duì)比分析給出評(píng)價(jià)過(guò)程，如表1。

(1)進(jìn)水混合池：尺寸為8m×4m×5．5m，有效容積為140m3。

(2)A池：尺寸為8m×8m×5．5m，有效容積為320m3。池內(nèi)安裝框式攪拌機(jī)1臺(tái)(轉(zhuǎn)速為4．8r/min，功率為3．0kW)。

(3)O池：尺寸為32m×24m×5．5m，分四廊道，廊道長(zhǎng)分別為16、20、24m和24m，廊道寬均為8m，有效水深為5．0m，有效容積為3185m3。硝化液回流比為4．0。配套離心風(fēng)機(jī)2臺(tái)，流量為50m3/min，壓力為49kPa，功率為75kW。

(4)二沉池：Φ10×5．5m，表面負(fù)荷為0．80m3/(m2•h)，污泥回流比為1。中心進(jìn)水周邊出水，池內(nèi)安裝刮泥機(jī)1臺(tái)(功率為0．55kW)。以上尺寸均為池壁尺寸中分。

(5)帶式污泥脫水機(jī)：1臺(tái)，寬為1500mm，功率為4．0kW。

1．2．4 硝化液回流與二沉池污泥回流方式

O池末端硝化液與二沉池污泥均采用氣提回流至進(jìn)水混合池，設(shè)計(jì)回流量分別為250m3/h與65m3/h。

1．3 基建費(fèi)用

該項(xiàng)目基建費(fèi)用為187萬(wàn)，其中土建工程為105萬(wàn)，安裝工程為82萬(wàn)。

2、工程運(yùn)行情況

2．1 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果

工程自2013年5月投入運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。圖3為其中100d運(yùn)行的進(jìn)出水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，廢水流量為1270±335m3/d，原水CODCr為1724±897mg/L，TKN為93．5±41．5mg/L，pH值為8．5±2．4。

AC-A2O(AdvanceAnoxic－Anaerobic－Oxic)工藝，采用多點(diǎn)進(jìn)水、倒置A2O的反應(yīng)器，并且把曝氣池與二沉池組合在單池內(nèi)，污水完成有機(jī)物的降解及硝化與反硝化生物脫氮后進(jìn)入斜管沉淀池，泥水進(jìn)行快速澄清分離，上清液經(jīng)過(guò)過(guò)濾和消毒后排放，指標(biāo)優(yōu)于A。沉淀污泥和混合液一起氣提至前端缺氧和厭氧段。

為了達(dá)到更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的不同，一體化設(shè)備可以在生化段投加懸浮填料，增加硝化和反硝化效果，并配置電解除磷和吸附除磷兩種系統(tǒng)。

AC-A2O反應(yīng)器采用多點(diǎn)進(jìn)水，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)布水，管道均勻分布在池底，采用斜管進(jìn)行泥水分離，池內(nèi)污泥濃度高達(dá)5000～8000mg/L，處理效率大大提高。整個(gè)反應(yīng)器PLC控制，根據(jù)在線Do控制儀調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)。

二、AC-A2O工藝技術(shù)特征：

1、效率高的進(jìn)水調(diào)節(jié)和布水方式，可以實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)行模式的運(yùn)營(yíng)，單一模式也可以多種狀況運(yùn)行，提高了工藝的適應(yīng)能力，可以用于工業(yè)廢水、生活污水和河道凈化處理。

2、采用斜管沉淀和空氣回流，減少了設(shè)備投資，降低了運(yùn)行費(fèi)用，提高了運(yùn)行效果。

3、整個(gè)工藝一體化設(shè)計(jì)，占地小，方便運(yùn)輸，使用壽命長(zhǎng)。

臭氧屬于一種不穩(wěn)定活潑氣體，在常溫狀態(tài)下其會(huì)有一個(gè)特殊的臭味，并且氣體呈現(xiàn)出淡藍(lán)色。臭氧在水中的氧化還原電位為2.07V，目前是僅次于氟的強(qiáng)氧化劑。臭氧應(yīng)用于廢水處理中主要是利用了該特征。

就目前的情況來(lái)看，臭氧在水溶液中的分解速度要快于氣相中的分解速度。臭氧在水中分解主要是受到了溫度以及pH值影響，隨著溫度的不斷升高，分解的速度也在逐漸的加快。當(dāng)溫度達(dá)到了100℃以上時(shí)，分解就會(huì)非常的劇烈。當(dāng)溫度達(dá)到了270℃以上時(shí)就會(huì)直接轉(zhuǎn)化為氧氣。pH值和分解速度也是成正比的關(guān)系。在常溫狀態(tài)下空氣中的分解半衰期的時(shí)間為15到30分鐘。

啟東污水處理設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)工程師調(diào)試

2、臭氧氧化機(jī)理

臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，氧化能力要大大高于氯和二氧化氯。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)于水資源的要求也是越來(lái)越高，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始使用臭氧等一些氧化技術(shù)進(jìn)行污水處理，從而能夠更好地確保水的質(zhì)量。

目前臭氧化過(guò)程主要包括兩個(gè)方面：一直接進(jìn)行臭氧反應(yīng)。二間接進(jìn)行催化反應(yīng)。

在直接進(jìn)行臭氧氧化反應(yīng)的過(guò)程中主要采用兩種方式，即偶極加成反應(yīng)以及親電取代反應(yīng)。對(duì)于偶極加成反應(yīng)主要是因?yàn)槌粞醯木哂信紭O結(jié)構(gòu)，因此在發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程中會(huì)和含不飽和鍵的有機(jī)物進(jìn)行加成反應(yīng)，從而達(dá)到要求。對(duì)于親電取代反應(yīng)主要是因?yàn)閹в形娮踊鶊F(tuán)的芳香族類化合物，包括－COOH、－NO2、－Cl等基團(tuán)，他們和臭氧很難進(jìn)行反應(yīng)，因此在發(fā)生該類反應(yīng)的時(shí)候會(huì)具有一定的選擇性。通常情況下，臭氧直接氧化有機(jī)物最好是在酸性的條件下發(fā)生，其雖然反應(yīng)非常慢，但是具有很好的選擇功能，氧化產(chǎn)物也為有機(jī)酸類，再次發(fā)生氧化比較困難，同時(shí)每一個(gè)有機(jī)物的反應(yīng)速度也相差很大。

雖然臭氧的氧化性非常強(qiáng)，但是因?yàn)榫哂泻芨叩倪x擇性，因此在發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程中很難進(jìn)行污水的去除。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于這方面的研究也是越來(lái)越多，在進(jìn)行臭氧水處理方面也不斷地進(jìn)行完善，目前會(huì)使用均相催化和非均相催化臭氧來(lái)達(dá)到有機(jī)物降解的目的。

間接催化反應(yīng)主要是臭氧能夠直接或者是通過(guò)觸發(fā)反應(yīng)、增殖反應(yīng)以及終結(jié)反應(yīng)產(chǎn)生的自由基氧化許多種化合物，對(duì)于每一種反應(yīng)都會(huì)有不同的自由基產(chǎn)生。自由基和水中有機(jī)物反應(yīng)的速度非?？?，同時(shí)不需要進(jìn)行選擇，在其中非常關(guān)鍵部分是羥基自由基。羥基自由基是較為常見的一種氧化劑，其氧化電極電位只小于氯，其優(yōu)點(diǎn)是能夠快速的和有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，并且不需要進(jìn)行選擇，容易和氣不同位置的有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生易氧化的中間產(chǎn)物。對(duì)于這些自由基因?yàn)樗俣确磻?yīng)速度非?？?，目前反應(yīng)的速率已經(jīng)達(dá)到了106～109L/mol•s，因此每一種有機(jī)物的催化臭氧反應(yīng)速度都差不多，因此也就造成了自由基型反應(yīng)選擇性低。

3、臭氧催化氧化技術(shù)處理廢水的影響因素

3.1 PH值的影響

水溶液中臭氧分解非常重要的一個(gè)影響因素是PH值，在發(fā)生O3和H2O2/O3反應(yīng)體系中，需要合理的控制PH值，因?yàn)槿绻鹥H值太低會(huì)直接影響到臭氧氧化反應(yīng)，使得反應(yīng)具有一定的選擇性，不能有效的將有機(jī)物的去除，隨著PH值的不斷增加，溶液中的OH-不斷增加，其也會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)氧化能力的反應(yīng)，不斷提高整體的反應(yīng)效率。但是因?yàn)镻H值過(guò)高，會(huì)使得其中存在OH捕獲劑，消耗其中的羥基自由基，從而對(duì)整個(gè)過(guò)程的有機(jī)污染物的氧化產(chǎn)生很大影響。

在非均相催化臭氧化體系中，溶液的pH值會(huì)直接對(duì)其中的一些催化劑的性質(zhì)產(chǎn)生影響，從而使得OH產(chǎn)生途徑發(fā)生變化，如下：

當(dāng)羥基基團(tuán)受到中性或者負(fù)電荷的影響，會(huì)直接成為臭氧降解產(chǎn)生OH的活性位點(diǎn)，當(dāng)PH值接近催化劑的等點(diǎn)時(shí)，會(huì)充分的發(fā)揮出催化氧化體系的具有的優(yōu)點(diǎn)。但是這個(gè)時(shí)候需要充分的控制PH值，如果其太高會(huì)直接使得促使其中的發(fā)生臭氧分解，使得整體催化劑表面羥基基團(tuán)的密度受到影響，會(huì)使得整體的催化效率大大降低。

3.2 臭氧投加量、投加方式、反應(yīng)器的影響

在發(fā)生反應(yīng)的時(shí)候臭氧用量不斷增加，會(huì)使得氣液界面產(chǎn)生很大影響，使得整體過(guò)程中的氣膜阻力受到影響，增加臭氧濃度。臭氧濃度太高會(huì)使得氣液傳質(zhì)速率大大降低，降低了整體的臭氧利用率，增加了應(yīng)用成本。

在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中臭氧的投加方式也是非常重要的部分，其直接影響著整個(gè)反應(yīng)過(guò)程，肖春景等使用Ni-Cu-Mn-K/AC催化臭氧化深度處理煉化廢水，得到了在進(jìn)行臭氧的投加的時(shí)候選擇使用分段投加的方法最好，該方法在投加的過(guò)程中需要有效的控制比例，即6:3:1，這個(gè)時(shí)候COD的去除率也能夠得到提高。

通過(guò)處理微氣泡臭氧催化氧化，能夠進(jìn)一步提高廢水的COD去除率，能夠充分的利用臭氧利用率。一般情況下使用該種方法進(jìn)行預(yù)處理的時(shí)候會(huì)有效的和別的方法進(jìn)行結(jié)合，例如曝氣生物濾池（BAF），從而能夠進(jìn)一步提高廢水有機(jī)物的去除效率，同時(shí)也能夠確保后期工作的有序開展。

3.3 溫度的影響

通過(guò)阿侖尼烏斯公式（式3），能夠進(jìn)一步提高整體溫度，同時(shí)也能夠進(jìn)一步提高反應(yīng)速率，確保臭氧催化氧化反應(yīng)能夠有效的開展。在這個(gè)過(guò)程中溫度的不斷升高，臭氧的溶解度也在不斷降低，從而會(huì)進(jìn)一步降低氣液傳質(zhì)推動(dòng)力，降低速率?？梢灾罍囟鹊纳吆头磻?yīng)速率與氣液傳質(zhì)速率存在反比。在實(shí)際應(yīng)用中需要有效的進(jìn)行廢水溫度的調(diào)節(jié)，其會(huì)進(jìn)一步增加消耗率，因此對(duì)于每一種催化反應(yīng)體系，其都需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)