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蘋果汁加工高濃度有機廢水的處理
青島某飲料有限公司主要加工生產(chǎn)蘋果汁，其廢水主要來自沖洗、粉碎、榨汁等工序，水量約為 1000 m3／d，廢水中含有大量的碎果屑、果膠，具有有機物濃度高，SS高，pH值低，水質(zhì)變化大等特點。本著投資省，技術可靠，運行穩(wěn)定的原則，確定采用以水解酸化十接觸氧化為主體的生化處理工藝。該工程2001年建成，2002年調(diào)試運行成功。運行1年多來，出水水質(zhì)穩(wěn)定，管理簡便，從根本上解決了生產(chǎn)廢水對環(huán)境的污染。
1 原水水質(zhì)、水且和處理后水質(zhì)
1.1 原水水量
根據(jù)公司提供的資料，該工程設計水量為1000 m3／d 。
1.2 原水水質(zhì)
該公司廢水主要來自沖洗、粉碎、榨汁工序，污水可生化性較高。根據(jù)環(huán)保部門要求，處理后水質(zhì)滿足《污水綜合排放標準》（GB8978－96）中的二級標準。原水水質(zhì)和處理后水質(zhì)見表1。
表1 原水水質(zhì)及處理后水質(zhì)
項目 | ρ（CODCr）／（mg·L-1） | ρ（BOD5）／（mg·L-1） | ρ（SS）/（mg·L-1） | pH值 |
原水水質(zhì) | ≤8000 | ≤4800 | ≤6000 | 4～8 |
出水水質(zhì) | ＜150 | ＜30 | ＜150 | 6～9 |
2 廢水處理工藝流程
2.1 工藝流程
本工程采用水解酸化+接觸氧化為主體的生化處理工藝，流程如圖1[1]：
2.2 工藝流程說明
①格柵：污水中含有大量漂浮物和懸浮物，為減少后續(xù)處理單元的負荷，設計粗細兩道格柵,保證后續(xù)處理構筑物正常運行。
②預曝氣調(diào)節(jié)池：由于生產(chǎn)車間污水排放水質(zhì)、水量變化大，因此需設調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量。在池內(nèi)投加 NaOH，調(diào)節(jié) pH值。本工程采用預曝氣調(diào)節(jié)池，可以防止細微的果屑發(fā)酵，對有機物也有一定的去除率。
③提升泵：預曝氣調(diào)節(jié)池內(nèi)水位較低，且變化較大，因此池內(nèi)設污水提升泵，使污水流到后續(xù)的構筑物中進行處理，提升泵采用WQ潛污泵，l用1備。
④初沉池：采用平流式沉淀池，進一步沉淀微細果屬及懸浮物，以保證后續(xù)處理構筑物的正常運行。
?、菟馑峄?/span>[2]：利用兼氧菌將大分子有機物轉化為易好氧生物降解的小分子有機物，降低CODcr濃度，減輕后續(xù)好氧處理負荷。池內(nèi)設置彈性填料，分段加密懸掛。正常運行后，CODcr去除率45％，運行相當穩(wěn)定。運行時采用間歇曝氣，間隔時間8h，每次曝氣時間 5～10 min。水解酸化出水在進接觸氧化池前，利用自動投藥泵投加NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH值調(diào)至6～8。
?、藿佑|氧化池[3]：本工藝采用兩級接觸氧化，池內(nèi)安裝彈性填料，一級接觸氧化池采用散流式曝氣器，二級接觸氧化池采用微孔曝氣器。
?、叨脸?/span>[4]：采用平流式沉淀池，沉淀分離接觸氧化池出水中脫落的生物膜，減少后續(xù)氣浮池加藥量，降低運行成本。
2.3 主要構筑物及其工藝參數(shù)
主要構筑物及其工藝參數(shù)見表2。
表2 主要構筑物及其工藝參數(shù)
構筑物 | 型號規(guī)格 | 數(shù)量 | 設計及運行參數(shù) |
格柵 | 粗格柵、細格柵 | 各1套 | 粗格柵：10 mm柵隙，細格柵：3 mm 柵隙 |
預臨氣調(diào)節(jié)池 | 鋼砼18.0m × 7.5m ×4.0m | 1座 | 停留時間 10 h，氣水比10：1 |
提升泵 | WQ50－10—3 | 2臺 | Q= 50 m3/h，H= 10m，P＝kW |
初沉池 | 鋼砼 10.9m × 3.1 m ×4.0 m | 1座 | 停留時間2h，有效水深：3.5 m |
水解酸化池 | 鋼砼 26m × 10．75 m ×5.0 m | 1座 | 停留時間40 h，有效水深：4.6m |
接觸氧化池 | 鋼砼 16m × 10.75m ×5 m，12.3m × 8.5m × 5m | 2座 | 設計負荷為 1．4 kg[BOD5]/（d·m3 填料）， |
二沉池 | 鋼砼 10.9 m × 3.l m ×4.0 m | 1座 | 停留時間2h，有效水深：3.5m |
氣浮機 | 部分溶氣氣浮 | 1臺 | 表面負荷 3．2 m3/（m2·h），回流比40％ |
污泥濃縮池 | 鋼砼 5m ×5 m ×4.0 m | 1座 | 濃縮時間 12 h |
3 調(diào)試運行及處理效果
3.1 調(diào)試運行
為縮短調(diào)試時間，從城市污水處理廠引進200m3 好氧活性污泥，其中100 m3 投入水解酸化池，其余投人接觸氧化池。調(diào)試期間間歇進水，進水量逐步加大，從l／4到全部進水，每日排出池內(nèi)上清液。調(diào)試期間，嚴格控制pH值以及營養(yǎng)鹽，進入水解酸化池pH值控制在7～8左右，進入接觸氧化池pH值控制在6～8，在初沉池中投加尿素和磷酸二鉸，以彌補果汁在廢水中氮和磷元素的不足，投加量按m（COD）：m（N）：m（P）=200 ：5：1計算。由于工程的調(diào)試時間在夏季，因而相對于冬季調(diào)試時間大大縮短，接種 15 d后接觸氧化池掛膜明顯，l月后酸化池掛膜成功。又經(jīng)過 20 d調(diào)試運行，污水處理系統(tǒng)進人正常運行狀態(tài)，處理效果穩(wěn)定。調(diào)試周期共 50 d。
調(diào)試運行經(jīng)驗：在調(diào)試前期，由于生物膜未生長完全，水解酸化及接觸氧化池達不到相應的設計負荷，原水濃度又很高，生化填料很不容易掛膜。因此采用污泥回流，起到了稀釋的作用，有利于掛膜。另外，在調(diào)試以及運行階段，我們加強了格柵的清渣工作。果汁加工廢水的特點是廢水含有大量的碎果屑、果肉、果膠等物質(zhì)，這些物質(zhì)對于后續(xù)處理構筑物有非常不利的影響。針對這種情況，我們在生產(chǎn)車間廢水出口處增加了一道格柵，并請廠家對生產(chǎn)工藝進行了改進，從而降低了原水的SS。
3.2 各構筑物處理效果
表3是根據(jù)長期觀測的平均結果。
表3 各構筑物處理效果
單元 | ρ（CODcr）／（mg·L-1） | ρ（SS）／（mg·L-1） | ||||
進口 | 出口 | 去除率／％ | 進口 | 出口 | 去除率／％ | |
格柵 | 8000 | 7600 | 5 | 5000 | 3900 | 30 |
曝氣調(diào)節(jié)池 | 7600 | 7200 | 5 | 3900 | 3500 | 8 |
初沉池 | 7200 | 6900 | 3.8 | 3500 | 2000 | 30 |
水解酸化池 | 6900 | 3700 | 40 | 2000 | 460 | 31 |
一級接觸氧化池 | 3700 | 860 | 36 | 460 | 530 | |
二級接觸氧化池 | 860 | 170 | 8.6 | 530 | 480 | |
二沉池 | 170 | 150 | 0.25 | 480 | 230 | 5 |
氣浮 | 150 | 115 | 0.44 | 230 | 85 | 2.9 |
3.3 最終處理效果
本設計采用水解一好氧生物處理工藝，克服了處理高濃度有機廢水采用厭氧處理工藝時，要求設備密封嚴格、操作管理復雜等問題。其出水水質(zhì)如表4，達到了規(guī)定的排放標準。通過系統(tǒng)1年多來的運行表明，該工藝產(chǎn)泥量少，泥餅不含有毒物質(zhì)，可直接用做肥料。
表4 水質(zhì)檢測結果
項目 | 原水平均值 | 氣浮池出水平均值 | 去除率／％ |
ρ（CODcr）／（mg·L-1） | 8000 | 128 | 98.4 |
ρ（BOD5）/（mg·L-1） | 4800 | 28 | 99.4 |
ρ（SS）／（mg·L-1） | 5000 | 85 | 98.3 |
PH值 | 4-6 | 6-8 |
4 主要技術經(jīng)濟參數(shù)
主要技術經(jīng)濟參數(shù)見表5。
表5 主要技術經(jīng)濟參數(shù)
項目 | 數(shù)量 | 備注 |
占地／m2 | 1650 | |
裝機容量/kW | 84 | 常開為 68 kw |
總投資／萬元 | 230 | 不含三通一平 |
運行電費／元 | 0.67 | 處理每m3廢水的電費 |
人員工資／元 | 600 | 污水站4人月工資 |
5 結論
?、籴槍μO果汁加工產(chǎn)生的高濃度有機廢水，采用水解酸化+接觸氧化處理工藝，不僅能有效的去除廢水中的有機物、懸浮物，而且運行可靠，管理方便，處理效果好。
②水解酸化工藝能耗低，耐沖擊負荷能力強，運行穩(wěn)定。
?、郾竟こ虒嵤┖螅Ｗo了環(huán)境，解決了企業(yè)的后顧之憂，具有顯著的社會效益和環(huán)境效益。
④最后加入MBR膜片（PP聚丙烯MBR膜組件或PVDF材質(zhì)的MBR膜組件）分離技術達到水二次利用的效果
