明胶生产污水处理工艺

明胶生产污水处理工艺探讨

来源：中国环保产业更新时间：1-25 11:11 作者: 陈庆扬(福建省新科环保技术有限公司)

摘要:明胶生产污水由于其污泥量极高且污泥本身的特点，所以处理技术一直是一大难题。本文以青海明胶股份有限公司污水处理工程的成功实例，探讨了高SS污泥处理的问题，以及在高海拔高寒地区冬季的明胶污水生化处理问题。

关键词:明胶生产污水,沉淀,转基因微生物

1 明胶生产污水的特点

明胶生产是以动物骨骼为主要原料，其工艺可简述为：骨粒→浸酸→退酸水洗→脱脂→浸灰→退灰水洗→ 中和→退酸水洗→提胶→清胶→板式蒸发器→长网干燥机→粉碎包装。其中浸酸工序产生的浸酸水中含有大量的磷，与石灰中和后产生副产品磷化钙，中和后的污水排往污水处理车间。

明胶生产污水具有以下特点：

（1）污水中主要含有骨粒中的动物油脂和蛋白质，这是构成污水中COD的主要物质，其COD大致在3000mg/L，另外其中氨氮的含量为70mg/L，而实际总氮达到160mg/L左右，pH值在11左右。

（2）污水中含有大量的石灰渣、骨渣，其SS最高达1300mg/L；污水中还含有少量的磷酸根，其与钙质容易产生磷化钙沉淀，污泥的处理难度大。

（3）污水含油量大且多以乳状油存在，而乳状油通过隔油及沉淀是很难完全去除的。生化系统很难对油降解，如不进行分离就会增加后续生化处理的难度。

（4）污水排放水质水量波动性大，其中浸灰车间排放的污水碱性高，pH值在12左右，COD在2500～4000mg/L，污染物主要以动物蛋白及动物油为主；磷钙合成车间排放的污水COD为5000～8000mg/L，pH值在3左右；煮胶车间排放的污水呈中性，COD较高，在1.2万～2.4万mg/L，其中的污染物质以动物胶为主，较难降解。

2 青海明胶公司污水处理工艺设计

青海明胶股份有限公司位于青海省西宁市，年产4500吨明胶。该公司的污水处理设施原设计为处理3000 吨/年排放污水，2008年进行扩建及技改后加大了回用水量，目前的排水量在1.5万吨/天左右，其中经初步处理后的回用水量约为1万吨/天，外排水5000吨/天左右，每天排放的绝干泥在20吨左右。

该工程在初沉池前的设施的处理量为1.5万吨/天，后继1#二沉池、气浮池、生化池等处理单元处理量为6000 吨/天。其废水水质及设计标准见表1，工艺流程见下图。

（1）格栅

格栅主要是去除少量的生活垃圾以及车间流失的大颗粒骨素等。污水处理厂格栅采用LF-W-LX900，栅片间距5mm。格栅池尺寸为3.0×1.0×1.5（m）。

（2）预沉集水池

明胶生产污水含渣量大，预沉所沉淀的污水污泥比重较大，其中有部分颗粒较大的骨素，其主要为生产过程流失的半成品，可进行回收。预沉集水池尺寸为16×21×4.5（m），有效容积为448m3。配套泵吸式行车吸泥机。经预沉后污水通过泵提升入初沉池。

（3）初沉池

初沉池尺寸为Ф28×4（m），有效容积为2462m3，钢混结构，水力停留时间为4小时。新配套1台桥式行车双边驱动刮泥机。

（4）1#二沉池

初沉池污水分流，其中9000吨/天左右流入1#沉淀池。辐流沉淀池尺寸为φ20×4（m）。配套全桥式双边驱动刮泥机1台。沉淀下来污泥由泵打入污泥干化场。沉淀后污水自流入回用水池，回用于生产。

（5）2#二沉池

辐流沉淀池尺寸为φ17×4m。配套全桥式双边驱动刮泥机一台，沉淀下来污泥由泵打入污泥干化场。

（6）气浮池

气浮池主要去除污水中的油，保证后续生化处理单元的处理效果。气浮采用涡凹气浮，气浮池尺寸为14×2×3（m）。污泥排放至干化场。气浮系统投加硫酸、PAC、PAM。

（7）A/O池

水解酸化池总有效容积为3600m3，停留时间为9.6小时。其中A段3.6小时，O段为6小时。A/O池的主要作用为：1）去除污水中部分有机物；2）通过活性污泥吸附沉降污水中绝大部分钙质，使后续IBAF系统载体不产生结垢，保证IBAF系统的稳定运行。

（8）终沉池

辐流沉淀池尺寸为φ22×4（m）。污泥部分进行回流，回流量约50%。

（9）IBAF池（曝气生物滤池）

IBAF池总有效容积为1800m3，停留时间为15.6小时。IBAF池内填充网状载体，通过IBAF独特的工艺特点不仅进一步除去污水中的有机物，而且其对氨氮有很高的去除率，保证出水达标排放。

（10）干化场

干化场尺寸为40×20×2（m），共3个，底部设盲沟排水。污泥经过脱水后由化肥厂自行拉走。

3 处理效果（见表2）

4 污泥的分离及处理

由于明胶行业的特殊性，及其生产污水的特点，其污泥具有以下特性：

（1）污泥中以钙质为主，浓度高流动性差，比重大，易沉淀；（2）污泥含有一定量的磷化钙，时间久易结块；（3）污泥量大且含有大量的石灰，pH值很高，油脂量高。

所以明胶生产的污泥处理是其污水处理系统的关键，直接影响到整个处理系统的运行。青海明胶公司污水处理工程对污泥的分离主要采用：

（1）预沉处理。主要沉降比较大的污泥及骨素，通过预沉减少后续沉淀系统的负担；采用空气搅拌，防止污泥沉积堵塞水泵吸入口从而堵塞提升泵。

（2）初沉处理。经预沉处理后污水还含大量的SS，而且该污水中含有大量的磷酸根，其与钙离子将形成磷酸钙沉淀，此时的初沉池也兼做反应池。

各沉淀池沉降的污泥含固率均达到5%左右，由于该污泥量大并且pH均在11以上，通过机械脱水如带式压滤机，污泥处理的运行费用核算如下：

（1）药耗：该厂每天产生绝干泥在20吨左右，投加的PAM量按绝干泥量的0.4%计，每天需至少80kgPAM，其中PAM以30元/kg计，每天药费为2400元。

（2）脱水机电耗：采用带式压滤机至少要6台2m带宽，另外要配相应加药机与脱水机房，其中每套脱水机每小时运行电耗为6度，每天运行8小时，总电耗为288 度；电价按0.5元/度计，每天电费约144元。

（3）人工费：操作人员6人，每人工资按60元/天计，共计360元/天。

综上，采用带式脱水机，其运行费用约为2904元/天。

目前该公司采用两辆运输车拉泥，运输由该公司负责，装载费用由化肥厂家支付，其运输费不超过300元/天。

5 生物处理

明胶生产污水生化处理存在很多难点。首先，明胶生产污水含有大量的油脂，在低温下微生物对其降解力极低；其次，明胶污水中含钙量极高，如直接采用生物膜法，载体将慢慢结垢，运行2～3个月后系统将会完全瘫痪；如采用活性污泥法，大量的钙质将会大大降低活性污泥的活性；另外，明胶生产污水中含有大量的胶原蛋白，其生化性差，而且污水含有的氯根也会严重影响生化处理效果。

针对明胶生产污水的特点，青海明胶股份有限公司污水厂在进入生化池前设置了气浮工艺，通过气浮去除大部分的油脂，减少油脂对生化系统的影响；明胶污水钙含量极高，如果采用物化法将其大部分去除，不太现实，所以该生化系统采用了活性污泥法结合生物膜法（IBAF工艺），通过活性污泥结合吸附绝大部分的钙质，所以该活性污泥灰分较高，活性相对较差；而IBAF 具有很高的容积负荷，保证了污水处理的整体去除率。

青海西宁市最低温度为-26.60℃，一年有1/3时间的气温在摄氏零度以下，如果将污水池建在室内进行保温，将会增加污水处理设施的基建投资。该青海明胶公司污水处理站的生化池体建在室外，为保温，其池体绝大部分在地下，其污水处理车间排放的污水含有一定的热量，并且始终处于流动状态，所以冬季整个处理系统的污水温度基本在零度以上。由于传统微生物在60℃以下的降解速率极其缓慢，在低温下的生化处理能否达到理想效果至关重要。

该公司的明胶生产污水处理采用进口转基因微生物接菌，该菌种在零度以上均能保持正常的降解能力。采用的IBAF 工艺（固定化微生物-曝气生物滤池），是在固定化微生物技术（IM）基础上，结合曝气生物滤池（BAF）发展而成的污水处理新工艺。与传统的曝气生物滤池相比，IBAF采用一类高效悬浮大孔载体，该载体比表面积大（80m2/g），孔隙率高（98%）。同时，通过分子设计，在载体引入大量的活性和强极性基团并通过固定化技术，将大量专性菌牢牢固定在载体上，通过固定化技术将该菌种进行固定繁殖。

6 经济分析

该公司污水处理工程总投资约1400万元，其中土建约600万元，设备费约650万元，设计安装调试等技术服务费约150万，吨水投资1000元。

运行费用：其中电耗约0.17元/m3水；所加药剂为硫酸、PAC、PAM，所用药剂均在气浮段，其中硫酸投加量约为600ppm，硫酸吨价以400元计，加酸费为0.24 元/吨；PAC投加量约为80ppm，吨价1500元计，PAC药费为0.12