典型的明胶生产工艺分为脱脂、浸酸、水洗中和、浸灰、水洗中和、提胶几大工序。明胶废水的主要污染来自浸灰工序,和大量的水洗中和, 造成了高水量(约1500 吨 / 吨 明 胶 )、 高 碱 (pH>11) 、 高 钙 (800~930mg/L) 、 高 蛋 白 质(COD1000~2000mg/L,总氮 140~300mg/L)的明胶废水污染。 目前明胶废水的治理主要存在以下几个方面的问题: ①污染减量化方面的研究与实践较少。 ②对明胶废水的脱氮报道很少,在已有的报道中,大都集中在脱除 COD,出水的氨氮含量仍然很高(~140mg/l)。在水质富营养化问题日益受到关注的今天,氮的脱除必须引起重视。 ③明胶废水的特点为高钙离子和高有机污染伴生,由于主要有机污染物可生化性良好,钙离子无毒,使对该废水生物处理的研究受到忽视,国内外文献对明胶废水治理多为工程报道,生物处理存在的问题没有被发现并得到妥善解决,国内明胶厂兴建的生物处理设施由于出水不达标,搁置严重,企业被罚的报道在媒体上频频出现。 本文针对上述存在的问题,开展了以下工作: ①污染减量化的研究: 1) 开展了降低废水碱度的磷酸氢钙清洁回收工艺的研究;2) 在考察废水水量和废水污染物来源的基础上,论证了高钙高有机污染的形成过程,发现了不溶解性蛋白质在废水不合理混合过程中的继续降解导致溶解性 COD 增生;3) 提出了避免该污染增生的废水减量化工艺。 ②生物处理两大技术关键问题的论述与发现 论述了缺磷和碳酸钙积累两大技术关键问题及其对生物处理可能产生的影响。在同步驯化活性污泥法处理明胶废水的试验研究中,初步发现了碳酸钙积累对生物处理的不良影响。在秋冬和春夏两次分别长达四个多月的异步驯化活性污泥法处理明胶废水的重复试验研究中,发现该生物处理后期效率低下,表现为如下“慢性 Ga2+中毒”的特点: 脱 COD:前期脱 COD 效果良好,能够达到<200mg/L 的工业二级排放标准;后期(秋冬季 53 天以后,春夏季 104 天以后)的高碳酸钙积累和严重缺磷使出水COD 难于达到<200mg/L 的工业二级排放标准。 脱氮:前期脱氮效果良好但由于短期缺磷脱氮效果不够稳定,出水氨氮虽然能够达到工业一级排放标准,但偶尔有一两天的出水氨氮不能达到工业一级甚至 I<WP=6>中文摘要二级排放标准;硝化作用随着运行时间的增长缺磷的日益严重,由减弱到逐渐消失;后期(秋冬季 44 天以后,春夏季 77 天以后)出水氨氮不能达到<50mg/L 的工业二级排放标准。 ③两大技术关键问题对生物处理的影响 缺磷对生物处理的影响:P 是细菌细胞的重要成分,缺磷对细菌细胞的合成和分解代谢造成不良影响,对自养菌的影响尤其明显,所以缺磷对脱氮的影响在生物处理初期就已经有一定的表现,后期缺磷更加严重,导致生物硝化作用消失;缺磷对自养菌的影响使后期污泥性能不佳,成为导致后期出水 COD 难于降至200mg/L 以下的一个重要原因; 高碳酸钙积累对生物处理的影响:主要从两方面影响生物处理的效率。1) 高碳酸钙积累使污泥中微生物含量显著降低,活性下降;2) “海绵效应”:由于碳酸钙对大分子有机污染物的低吸附速率和高吸附容量,像海绵一样,在生物处理前期吸附大量大分子有机污染物,后期碳酸钙对有机污染物达到了饱和吸附,成为藏污之库和污染释放之源,不断地缓慢释放大分子有机污染物,使有机污染物难于被除尽,出水 COD 难于降至 200mg/L 以下。 ④改进生物处理工艺的提出 试验考察了解决两大技术关键问题的几种技术措施,并在此基础上提出了脱钙补磷补微量元素、脱钙补磷废水与原废水交替运行、底泥补磷 A-O/A/OA两级SBR 和酸洗底泥补磷 O-A/O/A/O 两级 SBR 四种改进生物处理试验方案。 ⑤改进生物处理试验的研究: 经过 120 个周期的处理试验,取得了长期、稳定、有效的脱 COD 和脱氮效果,出水氨氮和 COD 能够长期稳定地达到工业一级或二级排放标准。