1.概述

檸(ning)檬酸(suan)(suan)是一(yi)種重(zhong)(zhong)要的(de)(de)有機物，廣(guang)泛應用(yong)與人造(zao)飲(yin)料(liao)和(he)食品(pin)工(gong)業(ye)(ye)、醫(yi)藥(yao)工(gong)業(ye)(ye)、化學工(gong)業(ye)(ye)和(he)洗(xi)(xi)滌工(gong)業(ye)(ye)，用(yong)作食品(pin)和(he)飲(yin)料(liao)的(de)(de)酸(suan)(suan)性調味劑(ji)(ji)、食用(yong)油的(de)(de)抗(kang)氧化劑(ji)(ji)、添加鈣鐵(tie)離(li)子的(de)(de)強化劑(ji)(ji)、醫(yi)藥(yao)原料(liao)、金屬表面的(de)(de)洗(xi)(xi)滌劑(ji)(ji)，還可用(yong)于(yu)(yu)水(shui)泥(ni)混凝、含SO2廢(fei)(fei)氣(qi)處(chu)理(li)和(he)食品(pin)包裝薄(bo)膜的(de)(de)增塑劑(ji)(ji)等。該(gai)公司在生(sheng)產檸(ning)檬酸(suan)(suan)中要排(pai)放(fang)(fang)大量的(de)(de)廢(fei)(fei)水(shui)、廢(fei)(fei)氣(qi)和(he)廢(fei)(fei)渣，由于(yu)(yu)投資技術以(yi)及運(yun)行(xing)(xing)成本等原因，該(gai)公司三(san)廢(fei)(fei)排(pai)放(fang)(fang)基本處(chu)于(yu)(yu)任意(yi)排(pai)放(fang)(fang)狀態，嚴重(zhong)(zhong)污(wu)染(ran)環(huan)境，同時重(zhong)(zhong)慶田野實業(ye)(ye)公司地處(chu)長江流域，為保護環(huan)境，減少向三(san)峽庫區水(shui)體排(pai)放(fang)(fang)污(wu)染(ran)物，對該(gai)公司檸(ning)檬酸(suan)(suan)廢(fei)(fei)水(shui)進行(xing)(xing)處(chu)理(li)，要求(qiu)達到GB8978-1996一(yi)級(ji)排(pai)放(fang)(fang)標準。

2.工(gong)程基(ji)本情況(kuang)簡介

在檸檬酸生產過程中，薯干粉原料在發酵罐與發酵菌混合，在通風和攪拌的條件下進行發酵反應。發酵后的混合液中，大部分是溶解態的檸檬酸，并含有許多其他雜質與代謝產物，如薯干粉渣、蛋白質、菌絲體以及一些不能利用的糖類等。將濾液加溫到70℃以上再開始加碳酸鈣，隨著溫度升高，檸檬酸鈣的溶解度降低，而其他雜質逐漸呈溶解狀態，此時進行抽濾，即可得檸檬酸固體。含有其他鈣鹽和物質的溶液即可排出，這股廢水一般稱為濃糖水。所得的檸檬酸固體還需[i]要用80℃左右的熱水洗滌，以提高其純度，所排出的洗液稱為洗糖水。洗糖水和濃糖水的COD都很高，顏色呈褐色，主要含有還原性糖、非發酵性糖、多糖及草酸鈣、葡萄糖鈣及蛋白質等雜質。濃糖水和洗糖水是檸檬酸生產的主要廢水，該廢水雖然無毒，但有機物含量很高，須處理后排放。
本(ben)次處理(li)工(gong)程是重慶田野實業的(de)的(de)生(sheng)產廢水處理(li)工(gong)程，設計處理(li)能(neng)力為：1000m3/d，其污染(ran)物的(de)含量和控制標準(zhun)見(jian)表1。

表1  廢水的污染狀況及執行的排放標準
Tab1  Pollution Matter Content of Wastewater
序  號
污 染 物 平均含量 排放標準
1 CODcr（mg/L） 12000 100
2 BOD5（mg/L） 3000 20
3 SS（mg/L） 3500 70
4 pH 6 6~9

3.工(gong)程主體工(gong)藝流程確定(ding)

在工藝(yi)流程(cheng)確定的過程(cheng)中(zhong)，主要考慮以下幾(ji)條原則：

（1）檸檬酸生產廢水含(han)有機質(zhi)多，濃度，同時(shi)本工(gong)程中廢水排放要求較高。

（2）檸(ning)檬(meng)酸生產廢水可(ke)生化性(xing)較好，易(yi)于(yu)生物降解。

（3）本工程要求(qiu)低運行(xing)成本。

根據上述原則，確定采用圖1所示的處理工藝流程。
圖1  檸檬酸廢水處理工藝流程圖
Fig1  Technics Process of CA Wastewater Treatment
生(sheng)(sheng)產(chan)工藝廢(fei)(fei)水(shui)通過格柵(zha)池(chi)(chi)(chi)進(jin)(jin)入(ru)(ru)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理段調(diao)節(jie)(jie)池(chi)(chi)(chi)，調(diao)節(jie)(jie)水(shui)質水(shui)量，氣(qi)浮(fu)池(chi)(chi)(chi)在絮(xu)凝劑和物(wu)(wu)(wu)理作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)，去除(chu)廢(fei)(fei)水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)懸浮(fu)物(wu)(wu)(wu)和膠體(ti)物(wu)(wu)(wu)質等污(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)，降低(di)后(hou)(hou)續處(chu)理單元(yuan)的(de)(de)(de)工作(zuo)負荷。進(jin)(jin)入(ru)(ru)二(er)相厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)反(fan)應(ying)(ying)器之(zhi)前用(yong)(yong)清(qing)水(shui)將污(wu)(wu)水(shui)進(jin)(jin)行1:1的(de)(de)(de)稀(xi)釋降低(di)進(jin)(jin)入(ru)(ru)反(fan)應(ying)(ying)器的(de)(de)(de)污(wu)(wu)水(shui)負荷，然后(hou)(hou)經泵定量提(ti)升(sheng)進(jin)(jin)入(ru)(ru)二(er)相厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)反(fan)應(ying)(ying)器，在厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)，將廢(fei)(fei)水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)各種復雜(za)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)分解轉化(hua)成小分子(zi)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu),甲(jia)烷和二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳等物(wu)(wu)(wu)質，剩余污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)進(jin)(jin)入(ru)(ru)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)沉(chen)(chen)(chen)淀池(chi)(chi)(chi)。消(xiao)化(hua)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)廢(fei)(fei)水(shui)再(zai)進(jin)(jin)入(ru)(ru)延時曝氣(qi)池(chi)(chi)(chi)，與污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)的(de)(de)(de)好氧(yang)(yang)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)進(jin)(jin)一步作(zuo)用(yong)(yong)，去除(chu)剩余的(de)(de)(de)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)，部分隨水(shui)流帶出(chu)的(de)(de)(de)懸浮(fu)物(wu)(wu)(wu)在斜(xie)管沉(chen)(chen)(chen)淀池(chi)(chi)(chi)中(zhong)得以沉(chen)(chen)(chen)淀出(chu)來(lai)后(hou)(hou)廢(fei)(fei)水(shui)達標排(pai)放。厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)接(jie)觸池(chi)(chi)(chi)、延時曝氣(qi)池(chi)(chi)(chi)及沉(chen)(chen)(chen)淀池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)剩余污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)通過污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)泵進(jin)(jin)入(ru)(ru)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)儲存池(chi)(chi)(chi)，加入(ru)(ru)絮(xu)凝劑后(hou)(hou)，經過板框壓濾(lv)機(ji)(ji)脫水(shui)處(chu)理后(hou)(hou)運走。濾(lv)液回(hui)流到調(diao)節(jie)(jie)池(chi)(chi)(chi)進(jin)(jin)行循環處(chu)理。整(zheng)個(ge)工藝具體(ti)分為如下(xia)三(san)個(ge)階段：

（1）廢(fei)(fei)水物(wu)理處理階(jie)段。廢(fei)(fei)水流經格柵池、調(diao)節池、氣(qi)浮池有效去除不溶性(xing)懸浮物(wu)，減輕后續(xu)生化處理的負(fu)荷。

（2）廢水生(sheng)(sheng)化處理(li)階(jie)段(duan)。經物理(li)處理(li)后的(de)(de)廢水，先流入二(er)相(xiang)厭(yan)氧(yang)反(fan)應器中，進(jin)行厭(yan)氧(yang)反(fan)應處理(li)。水解酸化階(jie)段(duan)作(zuo)(zuo)為(wei)不完全厭(yan)氧(yang)過(guo)程 ,并(bing)沒(mei)有直接降(jiang)(jiang)低(di)(di)廢水中CODCr及BOD5,而是使(shi)廢水中結構(gou)復(fu)雜的(de)(de)大分(fen)子(zi)有機(ji)物降(jiang)(jiang)解轉變(bian)成結構(gou)簡單的(de)(de)小分(fen)子(zi)有機(ji)物 ,使(shi)它(ta)們易于生(sheng)(sheng)物降(jiang)(jiang)解。同進(jin)水相(xiang)比(bi) ,水解酸化階(jie)段(duan)其CODcr并(bing)沒(mei)有降(jiang)(jiang)低(di)(di) ,而是pH值(zhi)降(jiang)(jiang)低(di)(di) ,揮發(fa)有機(ji)酸升高，BOD5/CODCr值(zhi)提高。因此(ci)，二(er)相(xiang)厭(yan)氧(yang)工藝的(de)(de)引入 ,使(shi)廢水中難降(jiang)(jiang)解的(de)(de)污染物變(bian)為(wei)易降(jiang)(jiang)解的(de)(de)污染物 ,改變(bian)了廢水的(de)(de)可生(sheng)(sheng)化性 ,為(wei)后續(xu)好(hao)氧(yang)生(sheng)(sheng)物降(jiang)(jiang)解提供了保證(zheng)。在(zai)這一(yi)過(guo)程中，采用了自行設(she)計的(de)(de)二(er)相(xiang)厭(yan)氧(yang)器。在(zai)設(she)計中利(li)用了水力(li)(li)自流作(zuo)(zuo)用，使(shi)廢水進(jin)出(chu)反(fan)應器時，無需外加動力(li)(li)。

采(cai)用(yong)二相(xiang)厭氧(yang)—好(hao)氧(yang)組合工藝處理高濃度檸檬(meng)酸有機(ji)(ji)廢水(shui)(shui)，要保證最(zui)后出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質，仍是好(hao)氧(yang)階段起決定性的作用(yong)。在(zai)該(gai)項工程(cheng)中，好(hao)氧(yang)處理采(cai)用(yong)了延時曝(pu)氣(qi)法，選用(yong)了供氧(yang)能力大、氧(yang)利用(yong)效(xiao)率高的導(dao)流(liu)式機(ji)(ji)械(xie)曝(pu)氣(qi)機(ji)(ji)進行(xing)階段曝(pu)氣(qi)，曝(pu)氣(qi)機(ji)(ji)的開啟與停止，均是根(gen)據廢水(shui)(shui)中的DO濃度自動實行(xing)在(zai)線(xian)控制(zhi)，取得(de)良好(hao)效(xiao)果(guo)。通過現(xian)場測定 ,曝(pu)氣(qi)池內(nei)殘余溶解氧(yang)在(zai) 1.5～ 2.5mg/l之間(jian)。經二沉后的廢水(shui)(shui)達(da)標排放。

（3）二次沉淀階段。向好氧反應器處理排出的廢水中投入微量絮凝劑，使廢水中的懸浮物在絮凝劑的作用下，經斜管填料進行最后沉淀。
4.主要(yao)構(gou)筑物簡介

（1）沉淀調節池 
采用(yong)鋼筋(jin)砼(tong)平流式沉(chen)淀池一(yi)座，地下(xia)式，置于(yu)廠(chang)區(qu)綠化帶(dai)下(xia)，既不(bu)影響廠(chang)區(qu)美(mei)觀，又具(ju)保溫功(gong)效，同時(shi)(shi)由于(yu)生產排(pai)水不(bu)均(jun)勻，可(ke)兼有調(diao)節池功(gong)能(neng)。水力停留時(shi)(shi)間8h，尺(chi)寸為(wei)：13.5×6.0×5.0m。

（2）氣浮池
采(cai)用(yong)鋼(gang)筋(jin)砼(tong)平流式氣浮池一(yi)座，地上式，置于平臺基礎之上，可使污水靠重(zhong)力自流進入厭氧池節省動(dong)力費(fei)用(yong)，對不溶(rong)性懸浮固(gu)體的去除效率很(hen)高。尺寸為(wei)：5.5×2.0×3.0m。

（3）二相厭氧反應器 
采用鋼筋砼結構，中溫消化。產酸反應器有效容積為：1875m3，COD容積負荷率6.4kgCOD/(m3•d)，BOD5容積負荷率2.89 kgBOD5/(m3•d)；產甲烷反應尺寸為：
3500 m3，COD容積負(fu)荷率2.4kgCOD/(m3•d)，BOD5容積負(fu)荷率3.2 kgBOD5/(m3•d)。　　　　　　　 

（4）延時曝氣池
采(cai)用(yong)矩形鋼(gang)筋砼結構，有(you)效容(rong)積1351m3。污(wu)泥負荷率（NS）為：0.1kg BOD5/(kgMLVSS•d)，采(cai)用(yong)4廊(lang)道(dao)曝氣，水力停留時間為16.2h。采(cai)用(yong)清華同(tong)方生產的導流式機械(xie)曝氣機8臺(tai)(tai)，4用(yong)4備。單臺(tai)(tai)溶氧量8kgO2/h，配(pei)套電機4Kw。工程運行時采(cai)用(yong)階段曝氣，曝氣機的開啟與停止，均(jun)是(shi)根據廢水中的DO濃度自動實行在線控制(zhi)。

（5）二沉池
采用斜管填料(liao)沉淀池(chi)，水力停留(liu)時間(jian)1.5h。

5.主要(yao)技術經濟指標

（1）人員編制
由于本工程基本無需人(ren)員操作，現實行(xing)三班一(yi)人(ren)制，即(ji)一(yi)共(gong)三班，每班一(yi)人(ren)，主要工作為檢(jian)查各機械設備的運(yun)行(xing)情況。

（2）總投資概算
廢水處理站工程總投資：261.9萬元。其中：土建構筑物：166.2萬元；設備：73.3萬元；間接費用：22.4萬元。
根據(ju)以(yi)上總投資，折合(he)單位廢(fei)水投資為2619元(yuan)/（m3•d）。

（3）運行費用

a.動力費：廢水處(chu)理站(zhan)總裝機容(rong)(rong)量為110kW，實(shi)際工作容(rong)(rong)量為70kW。每(mei)m3廢水處(chu)理費用(yong)為：70×0.5×24/1000=0.88元/m3。

b.人工費：操作人員以6人計，每人月工資500元，人工費為：（6×500）/（30×1000）=0.1元/m3廢水。
以上上二相費用合(he)計為(wei)：0.98元(yuan)/m3廢水。

6.工程運行結果
工程經四(si)個月調試后，國家法(fa)定(ding)環境(jing)監測單(dan)位對(dui)工程出水進行(xing)監測，結果為：CODcr 86.4mg/l；BOD5 19.8 mg/l；SS 66.2 mg/l；ph 7.43；色度(du) 5倍。

7.環境效益
經處理后,每年可少向環境排放污染負荷為：
CODcr ：（12000-100）×10-6×1000×300 = 3570t；
BOD5  ：（3000-20）×10-6×1000×300 = 894t；
SS ：（3500-70）×10-6×1000×300 = 1029t。

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