L-脯氨酸生產項目廢水深度處理工程設計與研究

文_李若晨 尚云菲 王曉

1 德州市環境保護科學研究所有限公司 2 德州市生態環境局臨邑分局

1 工程概況

工程總投資估算為606.56 萬元，占地1102m2，企業現狀年廢水排放量為18 萬t，前期已經有污水處理設施，設計能力Q=800m3/d。

深度處理設計規模為：Q=800m3/d。經過深度處理過后的廢水回用于生產工藝、清洗車間地面及清理設備。

原污水處理設施的出水標準（深度處理設計進水水質）：CODcr≤100mg/L、BOD5≤20mg/L、SS ≤70mg/L、NH3-N ≤15mg/L、pH6 ～9。

根據當地企業及環保部門要求，深度處理工程出水水質執行《城市污水再生利用工業用水水質標準》：CODcr≤60mg/L、BOD5≤10mg/L、NH3-N ≤10mg/L。

2 生產與治污現狀分析

2.1 生產現狀

2.1.1 生產工藝流程（詳見圖1）

圖1 L-脯氨酸工藝流程圖

2.1.2 廢水產生工序

本項目產生污水的工序主要有：①生產發酵罐冷卻水與空氣壓縮機冷卻水；②發酵罐的洗罐水、離交廢液以及過濾清洗水；③生活污水。其中生產發酵冷卻水與空氣壓縮機冷卻水，建造水池及安裝冷卻塔，將冷卻水循環使用不外排。其他廢水排入污水處理站進行處理。

2.2 治污現狀

現有廢水處理站一座，采用物化＋生化處理工藝。首先污水經廠區管道匯集后至調節池，然后再由提升泵提升，依次經過一沉pH 調節池、二沉pH 調節池、兼氧生化池、二沉池及CASS 池進行處理。預處理和生化工序排出的污泥進入污泥濃縮池內，脫水后的泥餅外運處置。

現有污水處理設施設計處理能力為800m3/d，處理后的廢水達到《山東省南水北調沿線水污染物綜合排放標準》（DB37-2006）一般保護區要求，現狀污水處理設施的出水COD及氨氮年平均排放濃度分別為85mg/L、8.5mg/L，處理后的廢水達標排放。本次廢水深度治理工程規模為800m3/d，年處理能力22.5 萬m3，深度處理后10.5 萬m3/a 回用于生產，實際排放污水可以減少到12 萬m3/d，排放水質也顯著提高，經廢水深度處理后可以做到達標排放。

2.3 用水現狀

脯氨酸生產中主要用水的工序是發酵罐冷卻、空氣壓縮機冷卻、發酵罐洗罐、反滲透、過濾清洗等。現狀用水除發酵罐冷卻水與空氣壓縮機冷卻水收集冷卻后直接循環利用外，其他工序其本都采用原水，耗水量較大。

考慮到廢水經深度處理后可以回用于生產，企業決定把每天800m3廢水采用占地較少的深度處理工藝處理后回用于生產，進一步達到節水的效果，把生產中的廢水經深度處理后達到《城市污水再利用工業用水水質標準》（DB/T19923-2005）及相應的企業要求的標準，相應的水質控制指標為：CODcr≤60mg/L，BOD5≤10mg/L，NH3-N ≤15mg/L。

項目實施后除反滲透等工序對水質較嚴格采用原水外，其他對水質要求較寬松的工序在不影響生產質量的前提下可使用回用水，本工程實施后，可節省47%的原水用水量。

3 工藝流程設計

3.1 工藝流程確定

根據工程的水質特點及出水要求，本工程設計采用絮凝沉淀、超濾與二氧化氯消毒相結合的處理工藝，工藝流程見圖2。

圖2 廢水深度處理工藝流程

3.2 工藝單體去除效率分析（詳見表1）

表1 工藝流程單體去除效率分析

3.3 工藝單體設計

3.3.1 集水池

主要作用：收集原污水處理站出水，通過提升泵將污水提升至絮凝沉淀池。采用鋼混結構，設計水量800m3/d，停留時間0.5h，有效容積20m3，設計尺寸3.5m×2.0m×3.5m，有效水深3.0m；其中主要設備為提升泵，參數為：35m3/h、7m、2.2kW、數量：2 臺（1 用1 倍），控制方式：根據集水池水位，由水位開關控制提升泵運行。

3.3.2 折板絮凝沉淀池

主要作用：利用絮凝劑的絮凝作用， 沉淀去除水中懸浮物和色度。采用矩形鋼混結構， 分為折板絮凝池和斜板沉淀池。其中折板絮凝池，反應時間10.5min，絮凝反應池容積7.0m3，有效水深3.0m，池體尺寸2.0m×1.0m×3.4m，池數：1 座，分2 格；其中主要設備有折板填料與管道混合器，折板填料：為折板式絮凝反應填料， 依據速度梯度不同分A、B、C 三種折板類型，A 型折板設計流速0.25 ～0.35m/s、B型折板設計流速0.15 ～0.25m/s、C 型折板設計流速0.10-0.15m/s；管道混合器：流量35m3/h，管徑DN200。

斜板沉淀池：表面負荷1.5m3/m2·h，停留時間2h，有效容積108m3，尺寸6.0m×4.0m×4.5m。主要設備為刮吸泥機、出水槽與斜板填料，刮泥機長度4.0m，跨度4.3mm，總功率（0.37+0.22）kW，根據泥位由可編程控制或人工控制；出水槽堰總長4.0m；斜板填料的斜板長1.2m，斜板水平傾角60°。

3.3.3 超濾車間

主要功能：超濾車間由倉庫、機修車間、設備間、值班控制室等組成，用于放置超濾水處理設備。采用地上式磚混結構，平面尺寸32.0m×18.0m，層高7.0m，主要設備有加壓泵、精密過濾器、超濾主機等。

加壓泵設備參數為：流量35m3/h，揚程37m，功率5.5kW，設有2 臺（1 用1 備）；精密過濾器采用立式；超濾主機處理能力35m3/h，設備功率1.5kW，配套清洗系統。

3.3.4 消毒回用水池

主要功能：由于處理后的水回用，考慮企業用水的特點，建設消毒回用水池加以消毒并調節蓄水，以達到消毒和回用的要求。采用鋼混結構，設計水量800m3/d，停留時間1h，池體容積43m3，設計尺寸3.5m×3.5m×3.5m，有效水深3.0m。主要設備為回用清水泵，流量35m3/h，揚程10m，功率2.2kW，設有2 臺（1 用1 備），控制方式為根據消毒回用水池水位及生產前集水池水位，由水位開關控制回用水泵運行。

3.3.5 綜合機房

綜合機房由設備間、值班控制室、儲藥間組成，采用地上式框架結構，設備間內設回用清水泵、絮凝加藥裝置，并設電動葫蘆1 臺，用于藥品運送，平面尺寸為8.1m×6.6m，主要設備有PAC 加藥裝置、PAM 加藥裝置及電動葫蘆。

PAC 加藥裝置：投藥能力3.5kg/h，配制濃度10%，配套功率2.2kW，設有2 套；PAM 加藥裝置：投藥能力0.07kg/h，配制濃度0.2%，配套功率1.0kW，設有2 套（1 用1 備）；電動葫蘆：起重量1t，起升高度5m，配電功率1.5+0.2kW，設有2 套（1 用1 備）。

3.3.6 綜合機房

采用地上式磚混結構，平面尺寸8.1m×6.6m，主要設備為二氧化氯發生器，有效氯產量50g/h，功率1.0kW，數量：設有2 臺（1 用1 備），配套設備有動力水泵、原料罐、化料器、水射器等，控制方式采用流量前潰同余氯配合控制。

4 結語

經研究分析可知，采用“絮凝沉淀、超濾與二氧化氯消毒”相結合的處理工藝，可以使得達標排放，項目實施后，每年CODcr每年減排15.3t，BOD5每年減排3.3t，NH3-N 每年減排2.2t。可帶來較大的生態環境效益和社會效益。