CN111995182A - 一种马铃薯淀粉废水作为污水厂补给碳源的资源化处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种马铃薯淀粉废水作为污水厂补给碳源的资源化处理系统及方法，该系统包括马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元和下游污水处理厂污水处理单元，所述马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元和下游污水处理厂污水处理单元通过纳污管网连通；马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元包括依次设置的厌氧生物处理单元和气浮装置，下游污水处理厂污水处理单元包括依次设置的水解酸化池、AAO工艺单元和深度处理单元。本发明不仅在污水处理厂达标排放的基础上减少了污水处理厂碳源投加量，降低了药剂成本，同时也是一种有效地资源化处理马铃薯淀粉废水的手段。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种马铃薯淀粉废水作为污水厂补给碳源的资源化处理系统及方法。
背景技术
马铃薯淀粉废水主要产生于马铃薯淀粉生产工艺中冲洗、锉磨、提取、精制、脱水、干燥等工序。此类废水具有有机物浓度高，可生化性好的特点。废水中含有淀粉、蛋白、多糖等有机物，B/C比一般大于0.5，且C/N远高于5:1，有充足的可用于生物脱氮的碳源。一般情况下，马铃薯淀粉加工企业先对产生的废水进行处理，COD等出水水质指标须达到下游污水处理厂纳管标准。目前，产生废水的淀粉加工企业承担的废水处理成本约为1-1.5元/吨。废水排入下游污水处理厂后需进一步处理，以达到《污水综合排放标准》(GB 8979-1996)。
随着国家对水中氮污染物的排放要求越来越严格，污水处理厂的脱氮效果需要进一步提高。生物处理作为应用最为广泛的脱氮工艺，需要足够的碳源来实现反硝化脱氮。实际经验表明，污水厂普遍存在碳源不足的问题。当污水中BOD5/N<3-5时，必须额外投加有机碳源。目前，实际运营和科研工作中使用的外加碳源主要有低分子有机物、天然有机固体、高浓度有机废水等，其中甲醇、乙醇、葡萄糖等物质最为常见。这类物质被认为是最易被微生物利用的理想碳源，但会导致运营成本增加。某处理规模为25000m3/d的污水处理厂，吨水消耗葡萄糖0.04kg/吨水，占运营成本近10％。
因此，尤其对于接纳污水包含马铃薯淀粉废水的污水处理厂来说，以经过简单处理的马铃薯淀粉废水作为污水厂补给碳源，不仅能够减少污水处理厂碳源投加量，降低药剂成本，而且对于马铃薯淀粉废水来说是一种资源化处理手段。
发明内容
鉴于此，本发明的目的是提供一种马铃薯淀粉废水作为污水厂补给碳源的资源化处理系统及方法，在污水处理厂达标排放的基础上，一方面，减少污水处理厂碳源投加量，降低药剂成本；另一方面，资源化处理马铃薯淀粉废水，减少马铃薯淀粉加工企业的废水处理投入。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种马铃薯淀粉废水作为污水厂补给碳源的资源化处理系统，包括马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元和下游污水处理厂污水处理单元，所述马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元和下游污水处理厂污水处理单元通过纳污管网连通；
所述马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元包括依次设置的厌氧生物处理单元和气浮装置，所述厌氧生物处理单元用于将废水中的非溶解态有机物转化为溶解态有机物，所述气浮装置用于去除废水中的悬浮物、表面活性物质和有机污染物；所述下游污水处理厂污水处理单元包括依次设置的水解酸化池、AAO工艺单元和深度处理单元，所述水解酸化池用于提高污水的可生化性，以保证后续生物处理的正常运行，所述AAO工艺单元用于实现污水的同步脱氮除磷，所述深度处理单元用于进一步实现污水的达标排放。
进一步地，所述马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元中还包括初沉池，所述初沉池设置于厌氧生物处理单元之前，用于除去废水中的不溶性杂质。
进一步地，所述马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元中还包括第一格栅，所述第一格栅设置于初沉池之前，用于去除马铃薯淀粉废水中的杂质，以减轻后续处理构筑物的处理负荷。
进一步地，所述下游污水处理厂污水处理单元中还包括曝气沉砂池，所述曝气沉砂池设置于水解酸化池之前，用于除去污水中的无机沙粒。
进一步地，所述下游污水处理厂污水处理单元中还包括第二格栅，所述第二格栅设置于曝气沉砂池之前，用于去除污水中的漂浮物，防止水泵机组的堵塞。
进一步地，所述下游污水处理厂污水处理单元中还包括二沉池，所述二沉池设置于所述AAO工艺单元和深度处理单元之间，用于进行泥水分离。
进一步地，所述深度处理单元包括絮凝、过滤和消毒过程。
本发明还提供一种用于上述的马铃薯淀粉废水作为污水厂补给碳源的资源化处理系统的资源化处理方法，马铃薯淀粉废水先经过马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元，使废水中保留有机碳源，废水再经过纳污管网排入下游污水处理厂污水处理单元。
进一步地，污水通过所述纳污管网进入下游污水处理厂污水处理单元前，需要进行污水消泡处理。
本发明的有益效果在于，为马铃薯淀粉加工企业和接纳其产生废水的下游污水处理厂提供一种以马铃薯淀粉废水作为补给碳源的资源化处理系统及方法。该方法减少了污水处理厂碳源投加量，降低了药剂成本，同时也降低了马铃薯淀粉加工企业的废水处理投入。另外，本发明可通过改变运行方法在原有设施的基础上实现，节省了改造费用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的资源化处理系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种以马铃薯淀粉废水作为补给碳源的资源化处理系统及方法，包括马铃薯淀粉加工企业的废水初步处理流程、纳污管网和下游污水处理厂的污水处理流程。通过在马铃薯淀粉加工企业一端对马铃薯淀粉废水进行简单地、必要地处理，使废水中保留能够满足下游污水处理厂部分或全部碳源需求的有机物浓度，然后将废水排入下游污水处理厂的污水处理流程。
具体地，该资源化处理方法是使马铃薯淀粉废水先经过马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元，使废水中保留有机碳源，废水再经过纳污管网排入下游污水处理厂污水处理单元。
马铃薯淀粉废水在淀粉加工企业经过初步处理后，经由纳污管网排入下游污水处理厂作进一步处理。在此过程中需要注意的是，由于废水中蛋白质含量高，废水由管道进入污水处理厂时，泡沫层体积最高可占总体积的35-50％，因此需要投加消泡剂。
参考图1，说明本发明的资源化处理系统。该资源化处理系统包括马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元和下游污水处理厂污水处理单元，所述马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元和下游污水处理厂污水处理单元通过纳污管网连通；
所述马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元包括依次设置的第一格栅、初沉池、厌氧生物处理单元、气浮装置。
所述第一格栅用于去除马铃薯淀粉废水中小马铃薯、根、芽、叶、草、泥沙、淀粉颗粒和纤维等杂质，以减轻后续处理构筑物的处理负荷。所述初沉池的作用是进一步去除废水中的不溶性杂质，以避免堵塞管道。所述厌氧生物处理单元的作用是，将废水中的非溶解态有机物逐步转化为溶解态有机物，将可溶性蛋白、多糖等难于生物降解的大分子物质转化为有机酸等易于生物降解的小分子物质，从而大幅度提高废水的可生化性。所述气浮装置适用于处理中小水量的工业废水，能很好地去除废水中的悬浮物、表面活性物质和少量有机污染物。
所述下游污水处理厂污水处理单元包括依次设置的第二格栅、曝气沉砂池、水解酸化池、AAO工艺单元、二沉池和深度处理单元。
所述曝气沉砂池用于除去污水中的无机沙粒，所述AAO工艺单元用于实现污水的脱氮除磷，所述二沉池用于泥水分离。
所述第二格栅用于去除污水中较大的漂浮物，防止水泵机组的堵塞。所述曝气沉砂池利用鼓风曝气使池内水流作旋流运动，使水中的砂粒和有机物分开，以去除粒径较大的无机沙粒，保证后续处理流程的正常运行。所述水解酸化池的功能是进一步提高污水的可生化性，以保证后续生物处理的正常运行。所述AAO工艺单元利用厌氧、缺氧和好氧的不同功能，实现同步脱氮除磷。所述二沉池用于再次泥水分离。所述深度处理单元用于将通过二沉池过滤后的污水经过絮凝、过滤、消毒等过程，是污水处理厂为保证出水水质达标采取的常规处理工艺，用于进一步实现污水的达标排放。
传统AAO工艺运行过程中普遍存在C/N比低、碳源不足的问题，一般采取在缺氧池额外投加碳源的方法来保证反硝化脱氮高效进行。在本发明中，上游马铃薯淀粉加工企业仅对马铃薯淀粉废水作初步处理，提高废水的可生化性并使BOD5浓度保持在一定水平。经过初步处理的马铃薯淀粉废水排入下游污水处理厂，废水中充足的有机物能够完全满足或大部分满足AAO工艺缺氧段反硝化所需要的碳源，而不必或只需少量外加碳源。
马铃薯淀粉加工企业的废水排放值需根据下游污水处理厂对碳源的需求而定，再根据马铃薯淀粉废水排放值确定马铃薯淀粉加工企业的废水初步处理流程。本发明将通过以下实例说明具体情况。
某污水处理厂采用图1所示的“格栅+曝气沉砂池+水解酸化池+AAO工艺+二沉池+絮凝+过滤+消毒”的污水处理工艺。该污水处理厂处理水量为20000m3/d，碳源(葡萄糖)投加量为1.7t/d。根据运营经验值，投加1g葡萄糖相当于0.53g的BOD5，因此1.5t/d葡萄糖相当于投加0.9t/d的BOD5，即该污水处理厂需要的额外BOD5为0.9t/d。
某马铃薯淀粉加工企业位于该污水处理厂上游，其产生的马铃薯淀粉废水水质如表1所示。如上所述，下游污水处理厂需要的额外BOD5为0.9t/d，则该马铃薯淀粉加工企业每天需要额外排放约600mg/L的BOD5。
表1某企业马铃薯淀粉废水水质
| 项目 | 水量/m<sup>3</sup>·d<sup>-1</sup> | pH | SS/mg·L<sup>-1</sup> | COD/mg·L<sup>-1</sup> | BOD5/mg·L<sup>-1</sup> | 氨氮/mg·L<sup>-1</sup> |
| 浓度 | 1500 | 4-6 | 2000 | 12000 | 6000 | 150 |
该马铃薯淀粉加工企业排入下游污水处理厂的废水原来执行的水质标准可参考《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)，即BOD5为350mg/L。现为补充下游污水处理厂额外所需的BOD5，该马铃薯淀粉加工企业排放的废水BOD5值应为950mg/L。
根据《升流式厌氧污泥床反应器污水处理工程技术规范》(HJ 2013-2012)、《完全混合式厌氧反应池废水处理工程技术规范》(HJ 2024-2012)、《厌氧颗粒污泥膨胀床反应器废水处理工程技术规范》(HJ 2023-2012)等技术规范，厌氧生物处理对BOD5的去除率为60-80％。有研究表明，“格栅+调节池+UASB”组合工艺对马铃薯淀粉废水中BOD5的去除率为81.3％，后置气浮装置可进一步去除废水中20％以上的BOD5。因此本发明提出的“格栅+初沉池+厌氧生物处理+气浮装置”的马铃薯淀粉废水初步处理流程能够达到85％以上的BOD5去除率，即满足进水BOD5为6000mg/L，出水BOD5为950mg/L左右的进出水水质要求。
本发明提出的一种马铃薯淀粉废水作为污水厂补给碳源的资源化处理系统及方法具有明显的经济效益。一方面，马铃薯淀粉加工企业可以减免对于废水处理流程中好氧池和深度处理工艺的建设投入，相应可以减少约40％的运营费用；另一方面，下游污水处理厂最高可以减少100％的额外碳源投加量，节省了药剂费，降低了运营成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种马铃薯淀粉废水作为污水厂补给碳源的资源化处理系统，其特征在于：包括马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元和下游污水处理厂污水处理单元，所述马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元和下游污水处理厂污水处理单元通过纳污管网连通；
所述马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元包括依次设置的厌氧生物处理单元和气浮装置，所述厌氧生物处理单元用于将废水中的非溶解态有机物转化为溶解态有机物，所述气浮装置用于去除废水中的悬浮物、表面活性物质和有机污染物；所述下游污水处理厂污水处理单元包括依次设置的水解酸化池、AAO工艺单元和深度处理单元，所述水解酸化池用于提高污水的可生化性，以保证后续生物处理的正常运行，所述AAO工艺单元用于实现污水的同步脱氮除磷，所述深度处理单元用于进一步实现污水的达标排放。
2.根据权利要求1所述的资源化处理系统，其特征在于：所述马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元中还包括初沉池，所述初沉池设置于厌氧生物处理单元之前，用于除去废水中的不溶性杂质。
3.根据权利要求2所述的资源化处理系统，其特征在于：所述马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元中还包括第一格栅，所述第一格栅设置于初沉池之前，用于去除马铃薯淀粉废水中的杂质，以减轻后续处理构筑物的处理负荷。
4.根据权利要求1至3任一项所述的资源化处理系统，其特征在于：所述下游污水处理厂污水处理单元中还包括曝气沉砂池，所述曝气沉砂池设置于水解酸化池之前，用于除去污水中的无机沙粒。
5.根据权利要求4所述的资源化处理系统，其特征在于：所述下游污水处理厂污水处理单元中还包括第二格栅，所述第二格栅设置于曝气沉砂池之前，用于去除污水中的漂浮物，防止水泵机组的堵塞。
6.根据权利要求1所述的资源化处理系统，其特征在于：所述下游污水处理厂污水处理单元中还包括二沉池，所述二沉池设置于所述AAO工艺单元和深度处理单元之间，用于进行泥水分离。
7.根据权利要求1所述的资源化处理系统，其特征在于：所述深度处理单元包括絮凝、过滤和消毒过程。
8.一种用于如权利要求1至7任一项所述的马铃薯淀粉废水作为污水厂补给碳源的资源化处理系统的资源化处理方法，其特征在于，马铃薯淀粉废水先经过马铃薯淀粉加工企业废水初步处理单元，使废水中保留有机碳源，废水再经过纳污管网排入下游污水处理厂污水处理单元。
9.根据权利要求8所述的资源化处理方法，其特征在于：污水通过所述纳污管网进入下游污水处理厂污水处理单元前，需要进行污水消泡处理。
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