葡萄酒废水处理工程的设计与运行

葡萄酒废水处理工程的设计与运行

葡萄酒废水处理工程的设计与运行　　某葡萄酒有限公司以当地盛产的葡萄为原料生产葡萄酒，其生产工艺为：葡萄原料、分选、破碎、分离、澄清、发酵（加酒母）、原酒储存、调配、罐装产品。所排放的废水主要有发酵车间、调配车间及灌装车间的洗涤水和冲洗水用F放废水以有机物为主，采用生物技术对本废水处理是经济有效的方法[1]，现将该废水处理工程有关的设计和运行情况介绍如下。1废水水质水量　　废水排放量为960m3／d，设计水量为1000m3/d，处理后出水水质执行《污水综合排放标准》）GB8978-1996中的一级排放标准，设计进水水质和排放标准见表1。表1 设计水质和排放标准项目pHSS/(mg.L-1)CODcr/(mg.L-1)BOD5/(mg.L-1)氨氮/(mg.L-1)进水水质6-9375850465　排放标准6-97010020152废水处理工艺n2．1废水处理工艺　　根据本厂的水质特性和工程经验，废水处理采用的工艺流程见图1。2．2处理技术说明　　周期循环活性污泥系统（CASS）[2-3]是本废水处n理系统的核心单元，大部分有机污染物在本反应器中进行生物降解而去除。CASS是美国Goronszy教授研究开发的新型好氧生物处理技术，其反应器设有一个分建或合建式的生物选择器，是以曝气-非曝气方式运行的充放式间歇活性污泥处理工艺，在一个反应器中完成有机污染物的生物降解和泥水分离的处理功能，整个系统以推流方式运行，而各反应区则以完全混合的方式运行，实现同步碳化和脱氮除磷功能。　　本技术主要具有以下特征：根据生物选择性原理，利用位于主反应区前端的预反应区，作为生物选择器对磷的释放、反硝化作用及对进水中有机物的快速吸附及吸收作用，增强了系统运行的稳定性；可变容积的运行提高了系统对水质水量变化的适应性和操作的灵活性；根据生物反应动力学原理，使废水在反应器的流动呈现出整体推流，而在不同区域内为完全混合的复杂流态，不仅保证了稳定的处理效果，而且提高了容积利用率；通过对生物速率的控制，使反应器以好氧一缺氧一厌氧状态周期循环运行，使其具有优良的脱氮除磷效果，降低了运转费用；工艺结构简单，管理方便，投资费用省，运行费用低，采用组合式模块结构，布置紧凑占地面积少。3设计参数和主要构筑物　　本废水处理工程的设计参数及主要构筑物见表2。表2 设计参数和主要构筑物构筑物设计参数有效容积/m3规格尺寸数量调节沉淀池HRT=8.0h33020.0m×7.0m×3.0m1座CASS反应池Nv=0.9kg[CODcr]/(m3.d)86020.0m×10.0m×5.0m1座分2格污泥浓缩池HRT=24.0h654.0m×4.0m×6.0m1座n4工程运行效果　　本工程1998年11月的监测验收期间，商丘市环境保护监测站进行了每天4次连续3d的监测，监测结果见表3。1999年2月-1999年7月CASS的运行效果见图2。表3工程运行监测结果项目pHSS/(mg.L-1)CODcr/(mg.L-1)BOD5/(mg.L-1)氨氮/(mg.L-1)进水6.16-7.98(7.12)236-473(327)479-1277(817)238-561(429)1.19-2.68(1.87)出水7.00-7.91(7.38)37-56(41)31-69(49)2.96-6.88(4.46)0.03-0.05(0.04)标准6-9701002015　表4 废水处理运行成本n项目数量单价费用/（万元.a-1)工资费4人6000元/a2.40电费19kW0.50元/（kW.h)8.20维修费2%×总投资　1.64折旧费5%×总投资　4.10合计　　16.345工程运行成本　　本废水处理工程处理水量为960m3/d，工程总投资为82.0万元废水处理运行成本见表4，工程运行费用每年为16.34万元，单位处理成本为0.47元／m3，不计折旧费单位直接处理成本为0.36元／m3。　曝气池容积计算方法分析　　　曝气池是活性污泥处理系统中的核心构筑物，其容积的大小不仅关系到整个处理系统的净化效果，同时还关系到建造费用的问题。因此，有必要对曝气池容积的计算方法进行分析，从而得到较佳的设计取值。长期以来，曝气池容积的计算，采用较普遍的是按BOD—n污泥负荷率法，但近来也有人建议采用污泥龄法。那么，二者之间有何异同，是否有某种内在的联系、可否将二者有机地结合起来呢？本文就此进行如下的分析讨论。1BOD—污泥负荷率(Ns)曝气池容积计算法1.1BOD—污泥负荷率(Ns)的物理概念曝气池内单位重量(千克)的活性污泥，在单位时间内能够接受并将其降解到某一规定额数的BOD5重量值，被称为BOD—污泥负荷率(Ns)。即[1][2]：                  ⑴式中 Ns——BOD—污泥负荷率,kgBOD5/kgMLSS·dQ——污水设计流量，m3/dSa——原污水的BOD5值，mg/lX——曝气池内混合液悬浮固体浓度(MLSS),mg/lV——曝气池容积，m3n1.2 曝气池物料平衡方程式如图1为完全混合活性污泥系统的物料平衡图[1][4]。在稳定条件下，对于系统中的有机物进行物料平衡，则有：    ⑵整理得：                ⑶由莫诺(Monod)方程式的推论知[1][4]：                 ⑷代入式⑶，并整理得：            ⑸或               ⑹又                    ⑺n代入式⑹得：              ⑻或                ⑼式中  XV——曝气池混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS),mg/lSe——处理水出水有机物浓度，mg/l——有机物降解速度，K2——有机物降解常数。1.3曝气池容积计算由式⑴有：                    ⑽将式⑼代入式⑽得：             ⑾n式⑽即为按BOD—污泥负荷率法计算曝气池容积得计算公式，式⑾为经变换后得计算公式。2污泥龄(θc)曝气池容积计算法2.1污泥龄(θc)的物理概念曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量之比，称为污泥龄(θc)。也即劳伦斯—麦卡蒂(Lawrence—McCayty)的“生物固体平均停留时间”[1]。即：             ⑿式中 θc——污泥龄，dΔXv——曝气池内每日增加的挥发性污泥量(Vss)，kmg/l其它——同前2.2生物增长基本方程式在曝气池内，活性污泥微生物的增殖是微生物的合成和内源代谢共同活动的结果。即：    ⒀n或        ⒁此式⒁经整理即可得劳伦斯—麦卡蒂(Lawrence—McCayty)方程式的推论—曝气池内活性污泥浓度与污泥龄之间的关系式[1]            ⒂该式即为资料[1][2]推荐的按污泥龄计算曝气池容积公式:           ⒃将式⑸与式⑿代入式⒁得:            ⒄式中 Y——微生物产率系数,kgVss/kgBOD5Kd——微生物衰减系数，d-1其它——同前。2.3曝气池容积计算由式⑿有n                ⒅将式⒄、式⒀、代入式⒅，并整理得：             ⒆式⒃或式⒅即为污泥龄法计算曝气池容积计算公式。式⒆为经变换后的计算公式。3两种计算方法的讨论3.1两种计算方法的相同之处虽然两种计算方法的原始概念不同，但经过分析可知，两种计算方法的计算公式式⑾与式⒆是完全相同的。也就是说，在遵循莫诺(monod)反应动力学方程式的推论下，两种计算方法并无本质上的任何区别，完全可以用同一公式来表达:式⒆。3.2两种计算方法的不同之处尽管两种计算方法在理论是统一的式⒆，但在实际设计过程中，采用的均是其原始概念下的公式式⑽和式⒃或式⒅。从表面上看显然是有区别的，而且在应用中，由于引入的概念不同，也是各有侧重。对于负荷率法，考虑的主要是处理水质、种类及要求(ηn、Se)与污泥的凝聚沉淀性能(SVI)。而污泥龄法考虑的则主要是处理水质下的微生物世代时间的长短。同时，人们一般认为污泥负荷率作为活性污泥处理系统的设计与管理的指标是合理的，而污泥龄作为活性污泥处理系统运行管理最重要的指标则要较污泥负荷率更为稳妥[3]。由此说，污泥负荷侧重于设计，而污泥龄则侧重于运行管理。4结论虽然引入的概念不同，考虑的角度不同、侧重不同，但作为设计计算公式来说，二者在本质上是完全统一的。因此，在设计计算过程中，应将二者有机结合，综合考虑。在原始概念计算公式的条件下，相互校核，共同优化，从而使曝气池的设计与运行管理更趋合理。