油脂精煉洗滌廢水處理技術(shù)

油脂洗滌廢水是在植物油精煉過(guò)程中產(chǎn)生的。油脂洗滌廢水中成分復(fù)雜，主要含有粕末、中性油脂、以肥皂形式存在的脂肪酸鹽、以磷脂形式存在的有機(jī)磷、以磷酸形式存在的無(wú)機(jī)磷、被溶解的無(wú)機(jī)酸、堿、食鹽、色素等物質(zhì)。含油量高，CODCr高，直接排放會(huì)造成水體的嚴(yán)重污染。

我公司于2012 年5 月采用“隔油－無(wú)機(jī)陶瓷膜－水解酸化－生物接觸氧化工藝”對(duì)原廢水處理裝置和工藝進(jìn)行了改造，取得了良好的廢水處理效果和經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)近1 年的運(yùn)行，實(shí)踐證明無(wú)機(jī)陶瓷膜分離技術(shù)不僅能提高廢水中可回收物質(zhì)的資源化利用率并且進(jìn)一步降低了廢水處理設(shè)施的運(yùn)行費(fèi)用;同時(shí)分離后的滲透液CODCr大大降低，提高了水解酸化微生物將廢水中的大分子難降解有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為小分子易降解有機(jī)物的能力，再通過(guò)生物接觸氧化單元處理，出水水質(zhì)完全達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996) 的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。處理后的達(dá)標(biāo)廢水由污水管網(wǎng)排入開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠集中處理?，F(xiàn)將具體情況介紹如下。

1 油脂精煉洗滌廢水的水質(zhì)特點(diǎn)

油脂精煉洗滌廢水中除含有油脂外，還含有少量以粕末、皂腳、磷脂、色素、脂肪酸和蛋白質(zhì)等物質(zhì)為主的懸浮物及有機(jī)物等。對(duì)廢水進(jìn)行分析，其水質(zhì)主要具有下列特點(diǎn):①含油量較高，一般均在500 ～ 10 000 mg /L。其存在形式主要以浮上油( 粒徑＞ 100 μm)、分散油( 粒徑30 ～ 100 μm)、乳化油(粒徑＜ 30 μm)和溶解油(粒徑＜ 1 μm)4 種形式出現(xiàn)。后兩種形式又常與磷脂、皂腳、脂肪酸等形成乳化狀態(tài)，僅采用物理、化學(xué)方法進(jìn)行處理，其BOD5與CODCr指標(biāo)均難以達(dá)標(biāo)。②有機(jī)物含量高且成分復(fù)雜，CODCr在8 000 ～35 000 mg /L，BOD5在2 000 ～25 000 mg /L。③廢水中含有大量的皂腳膠粒和乳化油，懸浮物濃度高，通常大于2 000 mg /L。④廢水的水量水質(zhì)波動(dòng)較大，pH 不穩(wěn)定，對(duì)用生物處理方法會(huì)有影響。⑤不含重金屬以及抑菌殺菌成分，水中的營(yíng)養(yǎng)成分配比適中，可生化性好，適合于生物處理。⑥色度大。

2 油脂精煉洗滌廢水處理新工藝

2．1 工藝流程

采用隔油－無(wú)機(jī)陶瓷膜－水解酸化－生物接觸氧化的新工藝。首先將精煉車(chē)間的堿煉洗滌廢水進(jìn)行兩級(jí)隔油處理后，采用無(wú)機(jī)陶瓷膜分離系統(tǒng)裝置對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，使廢水中的脂肪類(lèi)物質(zhì)被濃縮并與水分離，回收最終濃縮液。然后將無(wú)機(jī)陶瓷膜分離系統(tǒng)裝置的出水(滲透液) 泵入調(diào)節(jié)池，在厭氧條件下利用水解酸化微生物將廢水中含有的大分子難降解有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為小分子易降解有機(jī)物，再通過(guò)生物接觸氧化單元處理，確保出水水質(zhì)完全達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。其工藝流程見(jiàn)圖1。

 2．2 無(wú)機(jī)陶瓷膜分離裝置

本工藝選擇無(wú)機(jī)陶瓷膜分離裝置作為精煉車(chē)間高濃度堿煉洗滌廢水的預(yù)處理成套設(shè)備，膜面積9．25 m2，膜孔徑50 nm，無(wú)機(jī)陶瓷膜配件均為不銹鋼SUS304 材質(zhì)，處理能力2．8 m3 /h。預(yù)處理前先在隔油池中進(jìn)行兩級(jí)分離撇油操作，去除廢水中大部分的浮油和皂腳，以降低后續(xù)廢水處理的費(fèi)用和提高廢水處理效果。無(wú)機(jī)陶瓷膜分離裝置設(shè)在精煉車(chē)間外，因該裝置需要原液有較高的溫度，若將堿煉洗滌廢水排至廢水處理站則水溫將大大降低，影響無(wú)機(jī)陶瓷膜分離裝置的處理效果。無(wú)機(jī)陶瓷膜分離裝置安裝完畢后，即可按裝置操作規(guī)程進(jìn)行試車(chē)運(yùn)行。開(kāi)始運(yùn)行時(shí)膜通量接近2．5 m3 /h，隨著濃縮液濃縮倍數(shù)的增大，通量逐漸下降，但一般穩(wěn)定在1．5m3 /h，通過(guò)化學(xué)清洗即可恢復(fù)通量。陶瓷膜分離單元及化學(xué)清洗工藝流程如圖2 所示。

無(wú)機(jī)陶瓷膜處理含油廢水的機(jī)理主要依據(jù)篩分原理，采用錯(cuò)流過(guò)濾的運(yùn)行方式，待過(guò)濾的料液平行通過(guò)膜表面，小分子的物質(zhì)透過(guò)膜，大分子的被截留，截留的效果取決于膜的精度;被截留的物質(zhì)又不斷被流體帶離膜表面，這樣膜孔不易被堵塞，設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)，清洗更容易。實(shí)際過(guò)濾中發(fā)現(xiàn)，無(wú)機(jī)陶瓷膜能截留比膜孔徑小的油滴，油的透過(guò)率非常低，當(dāng)廢油在循環(huán)槽中被不斷濃縮，其濃度較高時(shí)，全部泵往儲(chǔ)罐回收油和皂腳，而水分子和溶于水的小分子物質(zhì)則透過(guò)膜孔成為滲透液，出水先排入滲透液緩存池，然后進(jìn)入生化處理裝置。油脂精煉廢水預(yù)處理前后的水質(zhì)對(duì)比情況如表1 所示。

 選擇無(wú)機(jī)陶瓷膜分離工藝具有以下優(yōu)點(diǎn):①純物理過(guò)濾，不需添加化學(xué)藥劑，回收的油和皂腳純凈，有利于回收利用;②油截留率大于98%，破乳回收后的油可回用;③CODCr去除率高，可減輕后續(xù)生化處理負(fù)荷，降低投資和運(yùn)行成本;④膜通量高，運(yùn)行周期長(zhǎng)，處理效果穩(wěn)定;⑤采用了全自動(dòng)脈沖反沖洗系統(tǒng)，有效控制了膜的污染;⑥設(shè)備采用不銹鋼制造，維修簡(jiǎn)單，費(fèi)用低;⑦工藝流程簡(jiǎn)單，便于操作，占地面積少。

2．3 生化處理裝置

油脂精煉廢水經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)陶瓷膜分離單元處理后，其主要污染物，如動(dòng)植物油、CODCr、BOD5雖然分別去除了98%、87．5%、80%，均有大幅度降低，但是水質(zhì)仍然不能滿足達(dá)標(biāo)排放的要求，因此還需采用水解酸化和生物接觸氧化工藝進(jìn)一步處理。兩者相結(jié)合的工藝方案形成一個(gè)系統(tǒng)工程，不但滿足和保證了污水處理工藝高效穩(wěn)定地運(yùn)行，而且還呈現(xiàn)出相融增效的效果。生化處理裝置由調(diào)節(jié)池、水解酸化池、生物接觸氧化池和過(guò)濾池組成。主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。生化處理裝置平面圖如圖3所示。

2．3．1 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池的作用是調(diào)節(jié)廢水的水質(zhì)和水量，使進(jìn)入生化裝置的廢水水質(zhì)基本穩(wěn)定。

2．3．2 水解酸化池

精煉車(chē)間所排廢水有機(jī)物成分復(fù)雜，CODCr濃度高，無(wú)機(jī)陶瓷膜預(yù)處理只去除了廢水中不溶性的懸浮物質(zhì)和部分大分子膠體物，而可溶性的有機(jī)物(如蛋白質(zhì)、色素等) 仍留在廢水中，尤其是色素等大分子物質(zhì)難以好氧生化降解。實(shí)踐證明:廢水中的有機(jī)類(lèi)污染物質(zhì)可在厭氧菌作用下降解。對(duì)于蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂類(lèi)的厭氧降解，大致可分為4個(gè)階段。

(1)水解階段:在發(fā)酵菌所分泌的胞外酶的參與下，有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿尤芙庑曰衔?，蛋白質(zhì)降解為氨基酸，碳水化合物轉(zhuǎn)化為溶解性糖，脂類(lèi)被轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)鏈脂肪酸和甘油。

(2)酸化階段:在水解階段產(chǎn)生的溶解性化合物被發(fā)酵菌所吸收，經(jīng)過(guò)酸化被分解成簡(jiǎn)單有機(jī)物，如揮發(fā)性脂肪酸、乙酸、乳酸和無(wú)機(jī)物CO2、H2、NH3、H2S 等。酸性發(fā)酵菌種大部分是專(zhuān)性厭氧菌，但也有兼性的，并可通過(guò)氧化途徑代謝有機(jī)物;這能消耗掉水里的溶解氧，利于專(zhuān)性厭氧菌的繁殖。

(3) 乙酸化階段:水中70% 的CODCr被轉(zhuǎn)化為乙酸，其余的電子供體能力是由H2提供。

(4)甲烷化階段: 由乙酸型甲烷菌和氫細(xì)菌完成。

新工藝采用的厭氧反應(yīng)中放棄了甲烷化階段，只將反應(yīng)控制在水解酸化階段，使厭氧停留時(shí)間大幅縮短。工藝實(shí)施是將厭氧消化過(guò)程控制在一個(gè)池內(nèi)的各個(gè)不同分格中完成，以滿足各階段不同的生化反應(yīng)條件;同時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)裝填某種生物催化劑和生物填料。利用催化劑的催化還原，將廢水中難降解和有毒物質(zhì)以及顯色物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)色、可生化降解的物質(zhì)，提高水解酸化效率，形成獨(dú)特的生物水解酸化;同時(shí)形成的新生態(tài)的催化劑離子具有混凝作用可去除污染物，還可以沉淀重金屬、磷酸根等雜質(zhì)。生物填料可以增加微生物種類(lèi)，提高活性污泥濃度和改善水流流動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)一步提高處理效率和處理能力，形成獨(dú)特的高效生物厭氧處理技術(shù)。此厭氧工藝不需要供氧，可節(jié)約能耗，降低運(yùn)行成本。另外厭氧法剩余污泥量只有好氧法的5% ～ 20%，可降低剩余污泥處置費(fèi)。

該水解酸化工藝將常規(guī)的厭氧反應(yīng)的4 個(gè)過(guò)程，控制在第二階段完成之前，經(jīng)實(shí)施后具有以下優(yōu)點(diǎn):①產(chǎn)物為小分子有機(jī)物，改變了原污水的可生化性，減少后續(xù)反應(yīng)的時(shí)間和能耗。②對(duì)固體有機(jī)物的降解可減少污泥量，其功能與消化池一樣。實(shí)現(xiàn)污水、污泥一次性處理，不需要經(jīng)常加熱的中性消化池。③不需要密閉池，不需要攪拌。④出水無(wú)厭氧發(fā)酵的臭味。⑤水解池反應(yīng)迅速，停留時(shí)間大幅縮短，體積較常規(guī)水解池小。

2．3．3 生物接觸氧化池

由于原廢水進(jìn)水CODCr濃度高，經(jīng)水解酸化處理后，出水一般難以達(dá)標(biāo)，需進(jìn)一步采用好氧生物法進(jìn)行深度處理。新工藝方案采用二級(jí)生物接觸氧化處理技術(shù)。生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物膜法之間的工藝。池內(nèi)設(shè)有填料，填料是一種纖維網(wǎng)格編織物，作為生物膜的載體;另一部分細(xì)菌懸浮于活性污泥中。生物接觸氧化池中設(shè)置組合式生物填料，該種填料耐腐蝕，布水布?xì)饩鶆?，易于形成?yōu)勢(shì)菌群，有效克服了易脫膜和易堵塞的弊病。低噪音羅茨風(fēng)機(jī)提供氣源，由可變微孔曝氣頭曝氣，大幅度提高氧氣的傳質(zhì)效率。利用填料上大量微生物的同化異化作用，使廢水中可生化性污染物得以去除，出水流入接觸沉淀吸附過(guò)濾池，將水中脫落的少量生物膜碎片分出，同時(shí)將水中少量的可溶物質(zhì)吸附除去，沉渣通過(guò)排污口排回到調(diào)節(jié)池( 定期集中處理)，出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

新工藝經(jīng)實(shí)施后，與技術(shù)改造前采用的其他好氧生物法相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì):①生物多樣化、食物鏈長(zhǎng)、能存活時(shí)間較長(zhǎng)和增殖速度較慢的微生物，可分段運(yùn)行并有利于培養(yǎng)占優(yōu)種屬細(xì)菌;②對(duì)水質(zhì)、水量的變動(dòng)具有強(qiáng)適應(yīng)性，耐沖擊負(fù)荷高，既能處理高濃度污水，又能處理低濃度(BOD5≤50 mg /L) 污水;③生物膜較厚的底部厭氧層的厭氧菌能降解好氧過(guò)程合成的剩余污泥，大大減少污泥量并降低處理費(fèi)用;④生物量高，處理能力大，凈化功能極強(qiáng);⑤連續(xù)運(yùn)行，操作簡(jiǎn)單、易于管理，節(jié)能低耗，且基建投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他方法;⑥在營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)失調(diào)和微量元素缺乏的情況下也能正常運(yùn)行，發(fā)揮高效的生物凈化效率;⑦在停產(chǎn)期間維護(hù)方便，并且恢復(fù)啟動(dòng)比活性污泥法(如SBＲ法)容易。

3 改造后裝置運(yùn)行狀況及處理效果

經(jīng)改造后的隔油－無(wú)機(jī)陶瓷膜－水解酸化－生物接觸氧化工藝廢水處理技術(shù)在我公司得到成功應(yīng)用，調(diào)試結(jié)束后，裝置投入正常運(yùn)行，處理洗滌廢水約30 m3 /d，無(wú)機(jī)陶瓷膜分離裝置進(jìn)水CODCr16 000 mg /L，含油量10 000 mg/L，水解酸化池進(jìn)水CODCr平均約2 000 mg /L，含油量平均約200 mg /L，生物接觸氧化池進(jìn)水CODCr 1 000 ～1 500 mg /L，處理實(shí)際出水水質(zhì)見(jiàn)表3。由表3 可知，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求和排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目于2012 年11 月通過(guò)岳陽(yáng)市環(huán)保局和開(kāi)發(fā)區(qū)環(huán)保分局驗(yàn)收，工藝處理效果獲得專(zhuān)家組一致好評(píng)。雖然改造項(xiàng)目處理效果達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，并有效回收其中高附加值的油和皂腳，但對(duì)于企業(yè)而言，工業(yè)廢水末端處理(環(huán)保裝置處理) 乃是下乘之策，今后我們將更致力于生產(chǎn)過(guò)程中積極主動(dòng)地改進(jìn)植物油生產(chǎn)工藝，盡量在污染源頭控制廢水的產(chǎn)生，控制廢水水量及污染物含量;并合理運(yùn)用廢水處理技術(shù)對(duì)排放的廢水進(jìn)行有效處理，響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，留給子孫后代一片碧水藍(lán)天。