1、第 3 期收稿日期:20220801作者简介:杨海亮，高级工程师，注册环保工程师，硕士，主要从事有机废水、有机固废处理及资源化利用工作。地瓜干加工废水厌氧生物处理难点及解决措施分析杨海亮1，胡壮才1，刘忻2，马三剑1，2(1苏州科特环保股份有限公司，江苏 苏州215164;2苏州科技大学 环境科学与工程学院，江苏 苏州215009)摘要:采用厌氧、好氧为主的地瓜干加工废水处理厂，IC 反应器出水 COD 不稳定，污泥解体、破碎，反应器顶部腐蚀严重影响安全运行，经过分析、衡算及查阅文献发现，这些问题主要是由于地瓜干加工过程中加入的 1 0001 500 mol/L 焦亚硫酸钠造成的。建议采取提高
2、厌氧进水 pH 值至 7580，同时采取合理的废水处理收费机制降低进入 IC 反应器的焦亚硫酸钠含量，可以缓解焦亚硫酸钠对厌氧处理的不利影响。20 00010625 000106的硫化氢对 IC 反应器一些部件及配套设备造成腐蚀，影响安全运行，建议采用 SS304 或SS316 材质，为保证沼气燃烧排放尾气二氧化硫稳定达标，建议采取硫化氢去除率大于 992%的湿法、干法两级脱硫。关键词:地瓜干;焦亚硫酸钠;厌氧中图分类号:X703文献标识码:B文章编号:1008021X(2023)03023303Analysis on the Difficulties and Solutions of Ana
3、erobic Biological Treatment ofDried Sweet Potato Processing WastewaterYang Hailiang1，Hu Zhuangcai1，Liu Xin2，Ma Sanjian1，2(1Suzhou Kete Environmental Protection Co Ltd，Suzhou215164，China;2School of Environmental Science and Engineering，Suzhou University of Science and Technology，Suzhou215009，China)Ab
4、stract:In the dried sweet potato processing wastewater treatment plant which mainly uses anaerobic and aerobic，the effluentCOD of the IC reactor is unstable，the sludge is disintegrated and broken，and the corrosion of the top of the reactor seriouslyaffects the safe operationThe problem is mainly cau
5、sed by the 1 000 1 500 mol/L sodium metabisulfite added during theprocessing of dried sweet potatoesIt is recommended to increase the pH of anaerobic influent to 7580，and adopt a reasonablewastewater treatment charging mechanism to reduce the content of sodium metabisulfite entering the IC reactor，w
6、hich can alleviatethe adverse effect of sodium metabisulfite on anaerobic treatment20 000106 25 000106of hydrogen sulfide will causecorrosion to some components and supporting equipment of the IC reactor，which will affect the safe operationIt is recommended touse SS304 or SS316 materialIn order to e
7、nsure the stability of sulfur dioxide in the tail gas discharged from biogas combustion，itis recommended to adopt wet and dry desulfurization with hydrogen sulfide removal rate greater than 992%Key words:dried sweet potato;sodium pyrosulfite;anaerobic福建省某县地瓜干产业从 20 世纪 80 年代末以来一直受到当地政府的高度重视，地瓜干加工由原先家
8、庭作坊人工生产向机械化工厂化生产转变，随着生产方式和加工方法的改进，大大提升了地瓜干的品质、声誉和品牌价值，奠定了“世界地瓜之都”美誉的基础1。地瓜干加工主要包括浸泡、蒸煮、油炸等过程，废水主要来自清洗、蒸煮、脱水等工序中，不同工艺、废水水量和水质有所不同。某工业废水处理厂作为当地城镇污水厂配套预处理段，专门处理当地地瓜干加工废水。设计处理水量 3 500 m3/d。污水处理厂设计进、出水水质如表 1 所示2。表 1污水处理厂设计进、出水水质取样点指标CODcr/(mgL1)BOD5/(mgL1)NH3N/(mgL1)动植物油/(mgL1)SS/(mgL1)pH 值进水指标15 0008 00
9、0503008005060排放标准500300301004006090设计采用粗、细格栅+平流式隔油池+调节池+两级气浮+IC反应器+好氧池+二沉池。1运行情况说明本工业废水处理厂设计处理水量 3 500 m3/d，于 2018 年底开始调试运行。IC 反应器设计容积负荷 8 kgCOD/(m3d)。投入运行的前 2 年内，实际平均处理水量约 2 500 m3/d，运行负荷约 5 kgCOD/(m3d)。IC 反应器 2019 年 8 月至 10 月近 3 个月进、出水 COD 情况如图 1 所示。IC 反 应 器 在 设 计 负 荷 的 70%左 右，进 水 平 均 COD8 000 mg/
10、L，出水平均 COD 1 000 mg/L。反应器出水 COD 波动性大，运行稳定性差，污泥解体、流失，需定期补充厌氧菌种。为了对沼气进行处理，有效利用，送样委托第三方检测机构对沼气成分进行了分析，检测结果如表 2 所示。332杨海亮，等:地瓜干加工废水厌氧生物处理难点及解决措施分析DOI:10.19319/ki.issn.1008-021x.2023.03.024山东化工图 1IC 反应器进、出水 COD 情况表 2沼气中各组分含量组分编号组分名称CAS 号测试结果(体积分数)/%1一氧化碳6300800000 12二氧化碳12438924537 63甲烷7482869649 94氢气133
11、37400000 15氧气77824470610 06硫化氢77830642574 07氮气77273793137 9注:气相色谱仪的型号为 Thermo trace1300 型，氢火焰离子化检测器(FID)，热导检测器(TCD)，检出限约在 1106，硫化物测试的气相色谱仪的型号为 Agilent 7890A 型，搭配含硫专用检测器(SCD)，检出限为001106。2难点分析21进水关键因子选取本污水处理厂主体处理段为厌氧、好氧的生化工艺，设计时只考虑了常规的 COD、BOD5、NH3N、SS 和动植物油等常规指标，未考虑对厌氧微生物有毒、有抑制作用的关键因子。投入运行的 2 年内，IC 反
12、应器一直处于不稳定运行状态，污泥解体、流失，需定期补充厌氧菌种。经过运营单位和 IC 反应器供应单位长期观察、研究，认为地瓜干加工过程中加入的焦亚硫酸钠可能对厌氧微生物有较大的抑制、毒害作用，以下对此加以详细说明。211焦亚硫酸钠在地瓜干加工中的作用酶促褐变常发生在水果、薯类食品中，焦亚硫酸钠是一种还原剂，对多酚氧化酶的活性有很强的抑制作用，0000 1%的二氧化硫就能降低 20%的酶活性，0001%的二氧化硫就能完全抑制酶活性，可以防止酶促褐变;另外，可以消耗食品组织中的氧，起脱氧的作用;再者亚硫酸能与葡萄糖进行加成反应，防止食品中的葡萄糖与氨基酸进行糖氨反应，从而具有防褐变的作用。212地
13、瓜干加工废水中焦亚硫酸钠浓度估算地瓜干加工废水成分复杂，也没有具体的国家标准或者行业标准对该废水中焦亚硫酸钠进行检测，以下通过两种方法对废水中焦亚硫酸钠浓度进行估算。(1)通过当地地瓜干加工企业的环评公示进行估算。表 3为互联网公开的当地不同加工规模的 10 家企业年地瓜干加工量、焦亚硫酸钠用量及废水排放量，由此估算出废水中焦亚硫酸钠浓度，得到的加权平均浓度为 8828 mol/L。(2)通过沼气中硫化氢浓度进行估算，结果见表 4。表 3当地部分地瓜干加工企业环评公示数据及废水焦亚硫酸钠浓度计算表序号加工企业鲜地瓜干量/(ta1)焦亚硫酸钠用量/(ta1)废水量/(td1)焦亚硫酸钠浓度/(m
14、olL1)备注1企业 13 000222861 22832企业 21 80005522239493企业 315 0002326701 3733年废水量，按 330 d折算成每天废水量4企业 47 0001224378725企业 522 8008161778866企业 610 000153337171年废水量，按 330 d折算成每天废水量7企业 715 3005112171108企业 810 000122072469企业 92 30015451501 641910企业 101 500115370495511焦亚硫酸钠加权平均浓度8828432SHANDONG CHEMICAL INDUSTY2
15、023 年第 52 卷第 3 期表 4废水中焦亚硫酸钠浓度估算表序号名称数值备注1IC 反应器进水平均 COD/(mgL1)7 7302IC 反应器出水 COD/(mgL1)9863吨废水产沼气量/(Nm3m3)34456沼气硫化氢平均含量体积分数/%2最高硫化氢体积分数 25%10620 000(mgNm3)30 0007沼气中硫含量/(mgNm3)28 23589废水中硫去除量(mgm3)95 205(mgL1)9510厌氧进水硫含量/(mgL1)109假定废水中硫元素转化为硫化氢的比例与 COD 去除率相同1112折合厌氧进水焦亚硫酸钠浓度(mgL1)324(molL1)1 705两种方
16、法估算的结果均有一定偏差，取两者中间值，可知废水中焦亚硫酸钠浓度在 1 0001 500 mol/L。213焦亚硫酸钠对厌氧微生物的抑制作用酵母是一种单细胞真菌，能将糖发酵成酒精和二氧化碳，是典型的异养兼性厌氧微生物。有关研究结果表明:在 100 1 000 mol/L浓度范围内，焦亚硫酸钠可抑制酵母细胞生长分裂，诱发细胞死亡;随着焦亚硫酸钠浓度升高和作用时间延长，其对酵母细胞的毒性效应也逐渐增强。相同浓度的焦亚硫酸钠作用后，pH 值 40 组酵母细胞的死亡率明显高于 pH 值 70 组，即酸性环境能增强焦亚硫酸钠对酵母细胞的毒性作用3。通过以上说明可以认为，该废水厌氧处理不稳定的主要原因是其中焦亚硫酸钠对厌氧微生物的抑制作用，由于来水焦亚硫酸钠含量的波动，导致 IC 反应器微生物活性的不稳定，从而使得出水 COD 波动，污泥解体、流失。22IC 反应器关键部位材质选取由于当地环境保护标准比较严格，该污水处理厂 IC 反应器最顶采用玻璃钢盖板进行了有效的密封，气水接触的反应器最上层壁板和支撑采用的是碳钢防腐材质。产生的沼气中硫化氢体积分数含量为 257%(38 550 mg/Nm3)。
