生物柴油生产废水的处理
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摘要：生物柴油废水含有大量硫酸，并且COD浓度较高，在国内生物柴油行业迅猛发展的今天，生物柴油行业的污水处理如不能达标排放，将成为制约行业和企业发展的瓶颈，本文结合已运行工程实践，对生物柴油废水特点和处理工艺选择进行了综述。
关键词： 生物柴油废水；高COD高硫酸根；厌氧反应器
Abstract: biological diesel oil waste water containing large amounts of sulfuric acid, and COD concentrations are higher, in the domestic biodiesel industry rapid development today, the biodiesel industry wastewater treatment such as can not discharge standards, will become the bottleneck of the development of industries and enterprises, this article combined with the engineering practice has been running on biodiesel, wastewater characteristics and selection of treatment process of review.
Key words: biodiesel wastewater; high COD high sulfate; anaerobic reactor
中图分类号： U473.1+2文献标识码： A 文章编号：
生物柴油是以动植物油脂、废弃油脂和微生物油脂等为原料制备而成的生物能源，被公认为是石化柴油的优良替代品。生物柴油行业是近年来新兴的一个行业，随着国家整治地沟油回流餐桌的力度加大，越来越多的以餐饮废油为原料的生物柴油企业发展起来。随着生物柴油行业的发展，该行业的污水处理也越来越受到企业重视。
1 废水特点
我们调研了国内几家生物柴油企业的生产废水的情况，虽然各家工艺不同，但是其水质也有一些共性，基本特点如下：
①废水中硫酸根离子含量较高，pH值低，硫酸根含量能够高达20%。
②有机物污染物（COD）浓度高，B/C比高，脱除硫酸后属于高浓度有机废水，可生化性好；污水各项指标如下（由于各厂家生产工艺略有不同，故水质情况有较大差别）：
2 废水处理方法
2.1 废水特点分析及处理思路
生物柴油生产废水属于典型的高浓度有机废水，但废水中的硫酸根浓度过高，pH过低，不宜采用生化处理。针对该废水特点，先对污水采用石灰水中和预处理，脱除大部分硫酸根离子，经过预处理后的污水硫酸根浓度降至3000mg/l以下。脱除硫酸根后的原水COD含量很高，最高检测到的水样浓度达到480000mg/l左右，B/C比高，可生化性好，工程经验表明，宜采用生物法处理。
众所周知，针对高浓度有机废水，厌氧生物处理技术是非常经济的技术，在污水处理成本上比好氧处理便宜得多，中等以上浓度（COD＞1500mg/L）的污水成本优势更加明显；而且厌氧处理不但能耗少少还能产生大量能源；厌氧污水处理设备的负荷高，占地少；厌氧方法产生的剩余污泥量比好氧法少得多，而且剩余污泥处理也比好氧法容易得多；厌氧方法可处理高浓度的有机污水，当污水浓度较高时，不需要大量稀释水；厌氧系统规模灵活，可大可小，设备简单，易于制作，无需昂贵的设备。鉴于厌氧污水处理相对于好氧方法的这些优点，宜采用厌氧生物处理方法来处理该污水。厌氧生物技术近年广泛应用的是UASB技术和IC技术。IC技术处理负荷高，但是对原水水质要求高，生物柴油废水经过预处理后，水中的硫酸根离子及挥发酸等指标不适宜采用IC反应器，故推荐使用对水质要求较宽泛的UASB反应器技术。
厌氧方法虽然负荷高、去除有机物的绝对量与进液浓度高，但其出水COD浓度依然较高，不能达到排放的要求，根据各地要求的不同，需在厌氧工艺后增加好氧处理工艺或者深度处理工艺。
2.2 处理工艺流程
通过分析该污水特点，针对各难点进行的处理原理讨论，结合我公司多年的实践经验，本着“加强预处理、重点做好生物处理”的原则，该类污水推荐采用“预处理+UASB反应器+A/O法”的处理方法，该方法不仅COD、SS降解效果好，而且还具有投资省，运行成本低、耐冲击负荷和自动化程度高等诸多优点。工艺流程图如下：
①絮凝沉淀池
去除污水中的大部分动植物油及悬浮物和部分COD
污水中含有大量动植物油及悬浮物，通过管道混合器加入PAC，与污水进行充分的混合，再进入絮凝沉淀池进行絮凝沉淀，絮凝沉淀池采用竖流式沉淀池，运用重力沉淀法去除水中絮凝的悬浮物。能够去除污水中大多数的动植物油及悬浮物以及污水中30%左右的COD。竖流式沉淀池有排泥方便，管理简单，占地面积小的优点。絮凝沉淀池出水自流进入曝气调节池，沉淀下来的污泥自流至污泥干化场晾干后外运。
②水解酸化池
降解大分子颗粒为小分子物质，提高水的生化性，是其中的有机物能够直接被细菌分解。
水解可定义为复杂的非溶解性的有机物质在产酸细菌胞外水解酶的作用下转化为简单的溶解性单体活二聚体的过程。非溶解性有机物是以胶体或者悬浮固体形态存在的高分子有机物，因相对分子质量大，不能头透过细胞膜，不可能为细菌直接利用，他们需在第一阶段被胞外酶分解为小分子有机物。这些小的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。
在水解酸化池内，利用水解和产酸菌，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质，大大提高污水的可生化性，经过水解酸化处理，有机物在微生物的代谢途径上减少了一个重要环节，将加速有机物的降解。存在于水解酸化池内的膨胀污泥层对悬浮于水中的污泥颗粒或絮体具有很强的网捕作用。
③UASB反应器
消耗大部分有机物，大幅降低污水中污染物的浓度，提高出水水质，同时产生具有利用价值的沼气。原水COD太高，一级厌氧处理达标的难度较大，设计两级厌氧串联运行的污水处理工艺流程，保证污水最终能够达标排放。
UASB即上流式厌氧污泥床，是该污水处理工程的主体构筑物。由于上流式厌氧污泥床（UASB）在反应器中集有大量高效颗粒化的厌氧污泥，因而大大提高了COD去除率，其效果高出一般传统的厌氧消化池2-3倍，减小了后续处理段的进水负荷，降低工程造价。
污水在UASB反应器内均匀稳定的分布，在上升过程中与反应器内大量污泥接触，经厌氧污泥内大量微生物降解，有机物经过水解、酸化、产酸、产甲烷四个阶段后，90%以上的有机物被降解生成CH4、CO2等气体。工程实践证明，经过二级UASB反应器后，COD去除率达到95%以上。
UASB反应器成功的关键为三相分离器、匀质布水系统及工艺条件的控制，特别是形成颗粒污泥的工艺条件是使UASB装置高效的重点技术。冬季给污水适当加温，以保证厌氧污泥的活性。
④ A/O活性污泥池
去除厌氧残留的有机物，使污水达标排放。
活性污泥法应用好氧微生物的代谢作用，使污水中的有机物降解，稳定和无害化的处理方法，能够去除剩余的COD，使污水达标排放。
曝气装置采用氧利用率能够达到25%的微孔管式曝气器，曝气均匀、气泡微小、氧利用率高、动力效率高；阻力小、低能耗。
⑤ 污泥的处理
有机物被微生物降解的过程，也是微生物生长繁殖的过程，经过微生物的生长周期后，需要对剩余污泥进行外排。水解酸化池及活性污泥二沉池产生的污泥，进入污泥浓缩池浓缩减量后，排入污泥干化场进行晾干，干泥外运。
2.3工程处理效果
表1原水水质表
表3 出水水质表
《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010），出水水质指标如下表：
工程实施中调试初期水量较小时，出水浓度达到过100 mg/L以下，表明生物柴油废水最终靠生物处理可以达到国家一级排放标准。
3 经济性分析
实际工程运行费用为：硫酸根去除的药剂费、PH调节费及运行电费，合计吨水处理费用为3.50元。
若考虑沼气利用，1m3沼气的热值相当于1kg标准煤产生的热量，若标煤按800元/吨计算，则污水处理系统可产生一定的经济效益。
4结语
开发生物柴油对推动我国柴油替代能源和经济可持续发展具有重要的战略意义。而生物柴油行业的发展带来的废水环境污染问题不容小觑。生物柴油废水是一种易降解的高浓度有机废水，通过一定的技术可将其处理至国家规定的相关排放标准，工程投资低，效果可靠，处理费用低，并能产生清洁能源――沼气，是一种可推广的处理工艺。当然，在今后的运行中，应积极探索更加经济的运行手段，尤其是预处理手段。
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