UNITANK系统处理制皂废水

陆杰，徐高田
（上海大学环境与化工学院，上海200072）

　　摘　要：采用UNITANK系统和生物接触氧化工艺处理主要污染物为油脂、甘油等制皂工业废水。经过试验研究，参数选择和运行处理效果分析，结果证明，采用该工艺处理制皂工业废水，三格池好氧UNYFANK系统的容积负荷为1.5kg[COD_cr]／（m³·d）时，COD去除率可达80％，接触氧化池的COD去除率亦在80％左右，处理效果稳定。
　　关键词：制皂废水；废水处理；生化处理；生物接触氧化
　　中图分类号：X785
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009－2455（2001）02－0025－03

　　制皂废水主要来自原料预处理、提取粗油脂、粗油脂的精制、制皂等过程，即：清洗、破乳、碱炼、盐析、碱析等工序。废水成分主要为油脂、甘油、色素。磷脂、动植物纤维、污泥等杂质及少量无机盐类。废水中的主要有机污染物为油脂、甘油等，其COD、BOD、SS等浓度较高，因此，制皂废水是一种高浓度的含油废水。
　　在我国制皂废水处理中，较常采用的废水处理工艺为：缓冲—调节—曝气—沉淀—生物转盘[1-3]。随着工业废水排放标准的提高，此处理工艺已很难满足现行的要求。因此，我们在某制皂厂的废水处理中，采用了UNITANK系统和生物接触氧化的处理工艺。经过一年多的试验运行，各项指标均能达到预定要求。

1 废水水量及水质

　　某制皂厂的废水经清污分流后，冷却水、洗涤水和生活污水直接进人地下城市管网，而含油较高的制皂废水需经 UNITANK十生物接触氧化处理后再进人地下城市管网。
　　废水量：100m³／d左右。
　　废水水质：COD_cr约10000mg／L，BOD5约4000mg／L，SS为3900mg／L，动植物油含量1100mg／L， pH=6-9。
　　制皂废水处理后将排入当地的城市污水干管，最后进入城市污水处理厂作集中处理。根据国家行业排放标准和当地环保要求，出水水质要求为：COD_cr≤100mg／L，BOD₅≤30mg／L，SS≤200mg／L，动植物油≤10mg/L,pH为6－9。

2 废水处理工艺

　　通过对生产工艺流程、废水来源及水质的分析，该废水具有以下特点：
　　①可生化性较好，其BOD5／COD_cr约为0.4；
　　②废水COD值较高的原因主要是含有大量的油脂和甘油等有机物，它们以浮油、乳化油、分散油和溶解油的状态存在于废水中，其中浮油和乳化油所占比重较大。
2.1 工艺流程
　　根据对废水水质的分析，废水中含有大量的油脂和甘油，必须先经过隔油池将大部分浮油去除。隔油池还具有调节水量的作用。隔油池表面加盖，以防火、防雨、防爆、保温并防止油气散发污染大气。在寒冷季节，利用循环冷却水在隔油池表面进行喷淋，以提高废水温度，增大油的流动性。
　　废水中的部分分散油、溶解油及其它可混凝的杂质，通过投加破乳剂、混凝剂使乳化油破乳并通过混凝和加压溶气气浮，将其去除。混凝气浮池出水中含有少量的油类及其它可生物降解的物质，采用交替式好氧UNITANK系统和接触氧化池进行生物处理，废水处理工艺流程如图1所示。
2.2 UNITANK系统
　　UNITANK系统是SBR法的又一种变型和发展，它集合了SBR和传统活性污泥法的优点，一体化设计，不仅具有SBR系统的主要特点，还可以像传统活性污泥法那样在恒定水位下连续流运行。该系统不仅可以好氧处理且可好氧、厌氧交替进行脱氮除磷^[4－5]。

　　交替式UNITANK系统的主体是一个被间隔成数个单元的矩形反应池，典型和常用的是三格池。图2所示的UNITANK系统，三池之间水力连通；每池都设有曝气系统；外侧的两池设有出水堰和剩余污泥排放口。运行时中间池始终曝气，两侧池内间歇曝气，交替作为沉淀池和曝气池。

　　交替式UNITANK生物处理系统相对其它生物处理技术具有以下特点：①构筑物结构紧凑，一体化；②系统没有单独的二沉池及污泥收集和回流系统；③系统在恒水位条件下交替运行，水力负荷恒定，因而可以降低对管道、阀门、水泵、曝气等设施设备的规模要求，从而降低系统的成本；④系统生物反应池的有效容积能够得到连续使用，恒水位系统中出水堰的构造更加简单，相应节省土建费及占地费用；⑤恒水位条件下的土建设计可以不需要考虑水位变化对池体的受力要求；⑤根据废水浓度变化情况，相应调整时间及空间参数，改善污泥的性能，故具有较高的操作弹性；①交替式UNITANK生物处理系统自动化程度高，可高水平地实现系统的时间和空间控制，高效地去除废水中的有机物或脱氮除磷，因而，系统运行非常方便、灵活；③投资及运行费用低。
　　利用该制皂厂闲置的废贮油池建成的UNI－TANK废水处理系统：由3个矩形池子组成，每池大一小均等，平行排列，钢筋混凝土结构，采用微孔水下一曝气。
2.3 生物接触氧化
　　生物接触氧化法的关键是布气、布水和填料的选择。本工艺采用中心式鼓风接触氧化池。填料采用一种悬浮式、颗粒状、比表面积大的新型填料。由于悬浮式填料与气水完全混和流化，不存在结团和堵塞的问题，布气布水自行均匀，悬浮填料可以直接投入池中，无需增加任何安装支架。在接触氧化池悬浮填料的下方设有曝气管，对废水进行曝气，保证生物膜生长良好，充分降解有机物。由于生物膜受到上升气流的搅动，衰老的生物膜易于脱落，生物膜新陈代谢快，能保持较高的生物活性。

3 运行及效果

3.1 系统的启动
　　UNITANK系统的启动和正常控制是制皂废水处理工艺稳定运行的关键。系统运行初期，先用冷却水等清水稀释高浓度的制皂废水，使原水COD_cr值由10000mg/L降至4000mg／L左右，以保证在系统启动初期微生物的培养，以及进人生物接触氧化池的废水的COD_cr值在1000mg／L左右。
　　为了缩短培养时间，活性污泥的培驯采用接种培驯法，接种污泥取自上海制皂厂废水处理装置脱水后的消化污泥。向UNITANK系统和生物接触氧化池分别投入上述接种污泥。
　　进水采用间歇进水方式，并逐步增加水量和COD浓度。
　　为防止接种污泥的流失，增加污泥的比重，增强污泥的沉降性能，在启动初期，向UNTANKK系统中投加少量的三氯化铁和颗粒活性炭，形成生物碳／生物铁系统，促使接种污泥具有良好的结构特性和强度特性，并具有较高的活性。生物活性炭技术既能发挥活性炭的物理吸附作用，又能充分利用附着微生物对污染物的降解作用，大大提高COD的去除率，废水的氨氮、色度的去除率也较常规方法要高。另外，粉末活性炭对废水中微生物毒性抑制物的吸附也缓和了抑制物对微生物的影响。在添加活性炭后，停止进水，进行间曝，可以进行活性炭的再生^[6]。
3.2 运行效果
　　系统启动运行后，渐进式改变进水浓度，进水COD_cr浓度从4000mg/L几逐步提高至10000mg/L左右。各处理单元在系统启动运行初期对废水的COD去除情况如表1所示。

　　试验运行初步研究结果表明，本处理工艺流程中各处理单元的处理效率如下：
　　①隔油池除油率大于70％，其中绝大部分为浮油，少量为浮化油；
　　②混凝气浮池除油率大于30％，主要是乳化油、分散油和溶解油，少量为浮油；
　　③通过二级除油，除油率可达80％以上，COD_cr值可由 10000mg/L降至2000mg／L；
　　④交替式好氧UNITANK生物处理系统正常运行后，废水COD去除率可达到80％以上，COD_cr浓度降至 400mg/L以下；
　　⑤生物接触氧化池COD去除率在80％左右，出水COD_cr浓度将低于80mg/L，满足设计出水水质要求。

4 结论

　　①高浓度含油制皂废水，在经过隔油和混凝气净后，部分乳化油和溶解油经UNITANK好氧生物处理系统和生物接触氧化处理后，出水水质符合设计要求。
　　②系统稳定运行后，当容积负荷在1.5kg[COD_cr]/（m³.d）时，UNITANK的COD去除率可达80％以上，生物接触氧化池的COD去除率也可达80％左右。
　　③系统的正常稳定运行，尤其是UNITANK系统的正常稳定运行，依赖于可靠的控制仪表和设备。由于控制仪表和设备的原因，在系统运行时，有时会发生处理效果不稳定的现象。因此，加强国产控制仪表和设备的质量，是今后UNITANK系统研究和应用的一个重要内容。

参考文献：
　　[1] 上海市环境保护局.废水物化处理[M].上海：同济大学出版社，1999.
　　[2]上海市环境保护局.废水生化处理[M].上海：同济大学出版社，1999.
　　[3] 沈耀良，王宝贞 废水生物处理新技术[M].北京：中国环境科学出版社，1999.
　　[4]Vruebs L et al .The UNITANK system for enhanced biologica nu-trient from wastewaters [J].Water,1990，52－58.
　　[5]李探微，等.UNITANK系统及污水处理研究方向的思考[J].中国给水排水，1999.15（7）：21－23.
　　[6] 嵇雅颖，等.生物碳／生物铁系统处理制药废水[C].上海环境科学学会第8届年会论文摘要集.上海：1997.330－332.

　　作者简介：陆杰（197－　），男，1997年毕业于天津大学化工学院，获化学工程博士学位；1999年华南理工大学化工学院博士后出站，现为上海大学环境与化工学院副教授。联系电话：021－56331867。
　　收稿日期：2001-01-15