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    电化学处理技术:“甜蜜”的环境负担:聚焦制糖业水污染处理

    来源: 时间:2017-02-13 10:12:20 次数:2

    糖果大多数时候与甜蜜联系在一起,而制糖工业背后隐藏的水污染异常严重,造成环境负担,影响人们正常的生产和生活。2017年1月4日,环保部办公厅印发《制糖工业污染防治技术政策》,对制糖工业源头及生产过程污染防控、污染治理及综合利用以及二次污染防治等内容进行了规定。


    技术政策为指导性文件,可为制糖工业产业政策和污染防治规划制定、排污许可制度贯彻实施、污染防治技术路线选择等环境管理及企业污染防治工作提供技术支撑。其中明确,制糖工业应优化产业结构,严格行业准入,淘汰落后产能,加快技术进步,加强资源能源的综合利用。


    我国是世界上主要的食糖生产和消费大国。广西是全国的产糖大省,同时,制糖废水也成为广西一大水污染源。由于地域性差异,技术水平低,设备落后等原因,广西大部分制糖企业采用直流供水或部分循环供水方式,造成水资源极大浪费,同时向环境排放大量的有机污染物和废水,对当地水资源环境造成严重污染。


    2013年广西发布首部《甘蔗制糖工业水污染物排放标准》, 对广西制糖企业提出环保要求,将促使各企业改进生产工艺,淘汰一批耗能高、排污量大的设备,促进制糖产业结构调整。2017年1月4日,环保部办公厅印发《制糖工业污染防治技术政策》,对制糖工业源头及生产过程污染防控、污染治理及综合利用以及二次污染防治等内容进行了规定。


    废水特点


    制糖工业废水是以甜菜或甘蔗为原料制糖过程中排出的废水。 主要来自制糖生产过程和制糖副产品综合利用过程。废水中一般含有有机物和糖分,COD、BOD 很高,废水色度深、含氮、磷、钾等元素较高,其中主要来自斜槽废水、榨糖废水、蒸馏废水、地面冲洗水等。


    处理方法


    制糖工业废水的处理首先要清污分流;高浓废水先回收利用再处理;中浓度废水含BOD 和COD 低于 5000-10000mg/L,经净化处理后排放;低浓度水应循环利用。常采用生化法或氧化塘,土壤处理系统方法处理废水。


    1.好氧降解是利用活性污泥在废水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用,去除水体中的有机污染物,其产物是合成的细胞体、水和 CO2。由于好氧降解工艺的投资较低,操作条件简单,所以是有机污染废水处理的首选,但是对于象制糖废水这样的包含高浓度有机物的情况,好氧处理仍然存在着许多原理和工艺上的限制条件,因而在实际应用上不如厌氧处理普遍,但是也有较为成功的研究。充气固定膜生物处理系统(ASFF)用于处理制糖废水是一种较新的技术,在水利停留时间为6-8h的情况下,处理效果可以达到BOD88.5%-97.9%,COD67.8%-73.6%。


    通过对体系中的好氧降解生物种群的研究和筛选, 可以进一步提高活性污泥对高浓度有机废水的处理能力。有实验表明,好氧生物处理利用改进的混合微生物菌种接种进行污泥培养。从另一个角度,如生物转盘处理制糖废水时系统中的纤毛虫的差异性比较,制糖废水中绿藻的生长特性,都可以为好氧处理提供一些参性数据。


    高浓度有机废水的好氧处理的另一大难题是在二沉池中的活性污泥的特性极差, 如何有效地降低污泥的SVI值是处理可行性的一个依据。用一好氧分离器预防制糖废水污泥膨胀效果非常显著,污泥的SVI值由使用前的300-600ml/g下降到60-90ml/g。


    2.生物接触氧化法是国内外发展得比较成熟的一种工艺。生物接触氧化法,就是在曝气池中安装生物挂膜填料,微生物附着在填料表面,形成生物膜,经曝气的废水流经填料层,和生物膜接触,在生物膜作用下,废水得到净化。一般可采用射流曝气技术,其设备结构简单耐用,投资省,维护少,氧利用率高,主要设备为水泵和喷射抽气器。生物接触氧化法是一种兼性活性污泥法和生物膜特点的一种工艺,所以它兼有两种处理法的优点。生物接触氧化法具有如下特征:


    a.由于填料比面积大,池内充氧条件好,氧化池内单位容积的生物量高于活性污泥曝气池及生物滤池,因此,它可以达到较高的容积负荷。


    b.由于相当一部份微生物固着生长在填料表面,不需要设污泥回流系统,也不存在污泥膨胀问题,运行管理简便。


    c.由于池内生物固着量多,水流属完全混合型,因此它对水质水量的骤变有较强的适应能力, 系统操作弹性大。


    d.生物接触氧化法具有多种净化功能,能有效除去有机污染物质外,还能用以脱氮除磷。


    接触氧化池内装有生物挂膜填料,微生物附着在填料上,在不断供氧的环境中,利用经培养驯化的微生物菌群氧化有机物。在氧化过程中,微生物对复杂有机物进行分解,并利用分解所产生的能量进繁殖、生长和运动。用作能量的这部份有机物转化为稳定的无机物 CO2 、H2O、NH2,另一部份分解物质则同微生物合成为新细胞。通过以上过程污水中有机物得以除去。


    3. 利用土地来进行有机污水的处理,主要是利用土地、植物的净化功能,在治理废水的同时,又利用其中的水分和肥分来促进作物、林木的生长,故而具有投资少、能耗低、易管理和净化效果好的特点。


    实践案例


    ——《工业用水与废水》氧化塘一 ABR — A/ O氧化沟工艺处理制糖废水,苏焱顺内蒙古某糖业有限公司是 日处理甜菜3500 t 、 年加工甜菜 4 5万 t 的大型甜菜制糖企业 。公司主要产品是绵 白糖、白砂糖、赤砂糖 ,副产品是甜菜颗粒粕 、糖蜜。在甜菜制糖过程 中,会产生大量废水.这类废水呈现中高有机物浓度的特点 该公司的生产废水主要有锅炉水 、压粕水 、流洗水和少部分生活污水 、冷凝水等 ,其中压粕水全部 回用 ,锅炉水不进入本污水处理系统 .因此 。本系统处理的污水基本都是流洗水和少部分生活污水。制糖企业里流洗工段 的废水为反复循环使用的洗甜菜废水 .水 中富含泥砂等悬浮物质 .S S的质量浓度一般达 5000——6000mg / L 。由于 S S的浓度过高 ,导致 C O D、 B O D 的浓度 也很高,同时, 该企业废水还具有水质、水量不稳定 ,氨氮浓度较高等特点。


    1 废水水质水量


    设计水量为 6 0 0 0 m Vd 进水 和出水水质指标根据企业现场实测值及 G B 2 1 9 0 9 - -2 0 0 8 ( 制糖工业水污染物排放标准》 中新建企业水污染物排放限值确定。




    2 工艺流程


    根据该公司的废水特点 ,同时结合该企业 的废水处理可用地现状。本项 目采用氧化 塘一 高效沉淀一 A B R — A / O氧化沟一 浅层气浮的处理工艺。具体设计工艺流程见图 1




    3 主要单元技术说明


    氧化塘 。废水在足够大的空间里停留,大分泥砂都可以沉积下来 ,不易造成设备 的堵塞。


    高密度沉淀池 。有选择性地投加混凝剂及助凝剂,使之与原水充分混合、反应,从而去除大部分 S S及部分有机物。


    调节池 。调节废水的水质 、水量 ,保障废水处理系统稳定、连续运行 :在调节池内安装板式换热器 ,提高废水温度,控制 ABR反应器进水水温在3 5摄氏度左右,有利于后段厌氧反应器的运行。


    A B R厌氧池 。该反应器是一种高效厌 氧折流板式反应器 。相 当于多个 串联运行的 UA S B反应器 。每个反应室中的污泥可以颗粒化形式或絮状形式存在 。废水进入反应室沿导流板上下折流前进 ,依次通过每个反应室的污泥床 .废水中的有机物通过与微生物充分接触而得到去除。 由于导流板的阻挡作用和污泥的 自身沉降能 。大量厌氧污泥被截留在反应室内。如果设计参数合理 ,将污泥的悬浮层控制在反应室的中部位置 .则每一个反应室的出水都是上清液运行监测表 明,该 A B R厌氧池设计容积负荷为 5.12 k g[ C ODc r ] /( m ? d) ,C OD。的去除率可达到80 % 以上 。


    A / O氧化沟 。A / O氧化沟为 曝气 环状折流池型,兼有推流式和完全混合式的流态 ,耐冲击负荷。A段缺氧区为反硝化反应区,O段好氧 区主要为氨氮硝化反应 区 A / O氧化沟无须专用 的混合液 内回流设备,运行和管理控制方便灵活 。除磷脱氮效率也很高。


    二沉池 。二沉池为辐流式沉淀池 。废水从氧化沟进入二沉池 .进行 固液分离.上清液直接排放。沉淀下来 的污泥 ,部分回流至活性污泥池 ,剩余 的则排至污泥浓缩池浅层气浮池 。进一步去除悬浮物,强化出水效果 在高效浅层气 浮系统 中投加 P AC混凝剂及 P AM助凝剂 。能确保气浮出水达标排放。 ( 8 )污泥浓缩池。高密度沉淀池产生 的物化污泥和生化系统剩余污泥排入污泥浓缩池进行浓缩。 通过污泥泵将污泥浓缩池中的污泥输送到压滤机进行脱水处理。


    4.运行情况




    5.案例总结


    ( 1 ) 制糖企业废水量大 .污染物浓度高且变化较大 .需在生化处理前设置物化预理,在用地允许的情况下建议预处理采用氧化塘工艺 .避免泥砂及浮渣堵塞沉淀设备。


    ( 2 ) 该项 目位于 内蒙古地区 。当地气温较低,为 了保证 AB R反应器的启动及高效运行 ,须对废 水进行预加热 .控制 A B R反应器进水水温在 3 5℃左右为宜。


    ( 3 ) 运行实践表明.氧化塘一 高效沉淀一 A B R — A / O氧化沟工艺的抗 冲击负荷能力较好 ,在水质水量有一定波动的情况下出水仍较稳定,特别适合于季节性生产 的企业。


    废水回收利用


    ——广西轻工业,甘蔗制糖企业生化处理废水的回收利用,林新福制糖行业对整个国民经济的发展和社会稳定有着不可缺少的推动作用,但高耗水 高污染和水资源不足严重制约了不少制糖企业的进一步发展,做好节水减排工作对于一家谋求长远发展的制糖企业而言已显得十分重要。


    许多糖厂为了降低工业生产的新鲜用水量,减少废水的排放量,打好节能减排 节水降耗攻坚战,纷纷将废水回收利用工程列入到生产技术改造项目中 随着制糖末端废水治理技术逐渐成熟,经生化处理后的工业废水均能做到出水清澈透明,COD、 BOD5、 SS等主要污染物浓度指标普遍较低,且远低于国家允许排放浓度标准,出水水质稍稍偏碱。生化处理后废水在不接触生产原料 成品等影响到食品安全前提条件下,这样的达标废水是可以进行以下几个方面利用的。


    1、回用循环冷却池


    2、回用锅炉冲灰水池


    3、回用生化系统调节池


    4、回用作卫生清洁用水


    5、回用作污泥浓缩脱水系统冲洗水


    生化处理后废水的回收利用,可以实现废水的 资源化 ,为制糖工业生产用水做到 零取水 零排放 奠定基础,确保污染物长期 稳定达标排放,减少 消除对周围河流的水体污染与生态破坏 同时还能节约工业新鲜用水量,降低甘蔗成品糖的生产成本,从而达到制糖经济可持续发展的目的,真正实现节能减排与经济发展的共赢。


    制糖废水处理发展方向


    随着食糖需求量的急剧增加, 制糖产生的废水也在逐年增加,传统处理工艺已经不能满足当今变化发展中的制糖工业产生的废水处理要求。因此,怎样高效处理制糖废水工艺是环保研究工作者研究的一个重点。 严格控制流入土地的水量,科学合理清洁生产,减少对环境的污染。加强制糖生产过程中管理,杜绝跑、冒、滴、漏等现象,同时改进相关节水工艺,鼓励员工节水等能措施。可以从三个方面入手:


    ① 控制污染源,必须实施清洁生产工艺。采用先进设备,杜绝先进设备产生带来二次水污染。


    ② 提高水循环利用率,以缓解水资源的消耗。比如煮糖、蒸发设备的冷凝水和冷却水,压榨动力汽轮机、真空吸滤机水喷泵和动力车间发电设备排出的冷却水等低浓度有机废水,可以循环使用,提高水的利用率,实现节约水资源。


    ③ 采用先进设备,新技术,提高生产效益。


    ④ 废水的综合利用,制糖废水作为一种肥料在农业灌溉具有广阔的前景,土地灌溉工程操作简单易实施,制糖废水排放不会对当地水资源造成环境污染


    小编后记


    “前门产糖,后门排污”是有些人对制糖业污染的总结,虽不是完全客观的评价,但也从一个侧面反映制糖业处于的尴尬的环境治理困局。制糖,制造出来的是甜蜜,而留下的是更严重的污染,但“甜蜜”背后造成的环境负担不应由民众承担。制糖企业应采取源头控制、过程管理、末端治理相结合的全过程污染防治技术路线。同时应全面提高清洁生产水平,落实企业清洁生产工作责任制,持续开展清洁生产审核,实施清洁生产技术改造,大力发展循环经济。让甜蜜不再是负担。


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