在蒜片加工过程中,大蒜多糖、大蒜素、蛋白质等许多营养物质流失到废水里,被企业直接排放。由于蒜片加工企业的规模大小不一,生产工艺和设备良莠不齐,废水的排放量大小也不尽相同。蒜片生产随季节变化,废水的水质水量也随季节而变化。生产原料为天然大蒜,大蒜加工废水中也以自然有机物为主(如多糖、脂类物质等),不含有毒物质,可生物降解的成分多。大蒜加工废水为高浓度废水,COD高达数万mg/L。虽然本身无毒,但含有大量可生物降解的有机物质,废水不经过处理直接排入水体,需要消耗水中大量的溶解氧,造成水体缺氧,使水生生物死亡。废水中的悬浮物沉入水底,在厌氧条件下分解,产生臭气恶化水质,不仅浪费了宝贵的资源,而且还造成了严重的环境污染,给周围群众造成很大损害。
厂区废水主要来自大蒜加工过程中的漂洗废水,废水中含有大量蒜皮、泥沙及少量果浆、蛋白质、大蒜素、糖类等污染物,主要表现污染物特性为CODCr、BOD、悬浮物、氨氮。
由于大蒜废水CODCr浓度高,用单一的化学法处理效果不好且费用高,对这种较高浓度的有机废水一般采用物化+生化法来处理。大蒜废水主要含有大蒜素,化学名称为二烯丙基三硫化物,相对分子质量为178,总含量≥ 95%:具有强烈的刺激味和特有的辛辣味,难溶于水,呈油状液体,可与乙醇、乙醚和苯等混合。大蒜素中的二硫醚和三硫醚能够透过病菌的细胞膜进入细胞质中,将含巯基的酶氧化为双硫键,从而抑制细胞分裂,破坏微生物的正常代谢。所以先用物理化学方法去除大部分大蒜素,大幅度降低大蒜素的浓度以减轻对后续生物处理单元的影响,再用生化处理去除溶解性有机物。
生产废水通过人工格栅自流进入初沉池,再经提升泵通过微滤机进入预曝气调节池。可有效去除污水中的蒜皮、泥沙等大颗粒悬浮物,确保后续工序的稳定运行。
污水在调节池完成水质水量的调节,然后通过提升泵进入溶气气浮机。污水中投加PAC/PAM药剂,然后通过气浮机的浮选及沉淀完成泥水分离,可有效去除污水中的悬浮物、COD、胶体物等污染物,大大降低污染物对后续生化系统的冲击。
溶气气浮机利用的是气浮法。气浮法又称空气浮选法是污水处理中常用的浮选方法,气浮法是利用空气压缩瞬间释放或机械剪切形成的微气泡进行浮选。 将污水、污染物质和气泡这样一个多相体系中含有的疏水性污染离子,有选择地从废水中吸附到气泡上,以泡沫形式从水中分离去除的一种操作过程。气浮法主要用于从废水中去除相对密度的悬浮物、油类和脂肪,也可用于高浓度废水的浓缩然后经带式压滤机压干。
气浮出水进入铁碳微电解系统,通过微电解填料自身产生的微电流对有机物进行电解处理,可有效破坏大蒜素的分子结构,提高污水的生化性,同时通过铁离子的吸架桥作用,进一步去除污水中的有机物、悬浮物、硫化物等污染物。因微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺,又称内电解法。它是在不通电的情况下,利用填充在废水中的微电解材料自身产生电位差对废水进行电解处理,以达到降解有机污染物的目的。
针对大蒜切片漂洗废水特点,引入铁碳微电解工艺,可有效破坏大蒜素的分子结构,断链后产生的硫化物和铁离子生成硫化铁或者硫化铁的衍生物,通过自然沉降,有效去除硫化物,降低大蒜素和硫化物对后续生化系统的不利影响。
污水自流进入生化处理部分,生化部分分为水解区和接触区,在水解区厌氧菌和兼养菌将污水中的纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸,使大分子有机物分解为小分子有机物,不溶性的有机物转化成可溶性有机物,当这些经厌氧水解的产物进入接触区进行好氧处理时,提高污水的可生化性,提高氧的效率。
水解工艺利用厌氧处理的水解和酸化阶段,而放弃产甲烷(碱性发酵)阶段,水解处理的主要目的是通过水解和非水解作用实现难生物降解有机物的转化,通过分子结构改变(开环、断键、 裂解、基团取代、还原等),使结构复杂难生物降解的有机物分子转化成可慢速或快速生物降解的有机物,从而明显改善污水的可生物处理性和脱色效果,使最终电子受体包括难生物降解有机物(分子结构中的基团或化学键)。使出水水质稳定,减少冲击负荷,为好氧处理创造条件,采用这一流程,较好解决SS(悬浮物)的问题。
生物接触氧化法是生物膜法的一种,由池体、填料、曝气系统组成。细菌及菌类的微生物、后生动物等一类的微型动物在填料载体上生长繁殖,微生物摄取污水中的有机物作为养份,吸附分解污水中的有机物,微生物不断新陈代谢,保持活性,从而使污水得以净化。在溶解氧和食物都充足的情况下,微生物繁殖十分迅速,生物膜逐渐增厚,溶解氧和污水中的有机物凭借扩散作用,被微生物利用。当生物膜达到一定厚度时,氧气无法向生物膜内部扩散,好氧菌死亡,而兼性细菌和厌氧菌开始大量繁殖,形成厌氧层,利用死亡的好氧菌为基质,并在此基础上不断繁殖厌氧菌,经过一段时间后在数量上开始下降,加上代谢气体的逸出,使生物膜大块脱落。在脱落的生物膜表面新的生物膜又重新发展起来,在接触氧化池内,由于填料表面积大,所以生物膜发展的每一个阶段都是存在的,使去除有机物的能力稳定在一个水平上。BOD去除率一般在80%-90%。
接触区污水自流进入二沉池,二沉池污泥进行回流,剩余污泥去污泥浓缩池,上清液进入MBR膜生物反应池。
膜生物反应器是一种高效膜分离技术与活性污泥法相结合的新型水处理技术。中空纤维膜的应用取代活性污泥法中的二沉池,进行固液分离,有效的达到了泥水分离的目的。充分利用膜的高效截留作用,能够有效地截留硝化菌,完全保留在生物反应器内,使硝化反应保证顺利进行,有效去除氨氮,避免污泥的流失,并且可以截留一时难于降解的大分子有机物,延长其在反应器的停留时间,使之得到最大限度的分解。应用MBR技术后,主要污染物的去除率可达:COD≥93%、SS=100%。产水悬浮物和浊度几近于零,处理后的水质良好且稳定,可以直接回用,实现了污水资源化。