氣浮+A/O+接觸氧化+轉盤過濾法處理飲料廢水的應用研究

徐長城，李立雄

(云南省環境科學研究院，云南 昆明 650034)

飲料廢水本身無毒，但含有大量可降解的有機物物質。如果廢水不經處理直接排入自然水域便會造成嚴重的水體污染，對魚類及其他水生生物產生嚴重的危害，破壞正常的生態平衡。

本文以云南某飲料企業廢水為例，在現場考察的基礎上綜合類似廢水處理工程經驗和國內外相關的研究和工程經驗，提出一套投資低、占地面積少、操作管理方便且確保達標排放的廢水處理方法。

1 廢水來源及水質

1.1 廢水水量

云南某飲料企業產生的廢水為生產廢水和生活污水。生產廢水包括原料配制過程中產生的廢水、洗瓶水和管道設備清洗廢水、少量地面沖洗水以及冷卻水。其中:

(1)原料配制過程產生的生產廢水，主要來源于溶解糖、奶粉、咖啡粉及其他輔料，廢水產生量為750m3/d。

(2)沖洗新制的PET塑料瓶水，基本未受影響，為清潔水，產生量180m3/d。

(3)管道設備清洗采用自動循環系統 (CIP)，每12h清洗一次，廢水排放水量約為150m3/d，廢水中主要污染物有COD、BOD5、磷酸鹽、SS。

(4)生活污水主要為員工生活污水，排放量為36m3/d，經化糞池處理后，和生產廢水一起處理。

(5)企業總排水量為1116m3/d，廢水處理設計規模為1200m3/d。

1.2 廢水的水質

根據現場采取水樣分析，企業廢水排放口廢水水質見表1。考慮到廠區生產時變化，設計進水水質按表1考慮。

表1 水樣及設計進出水水質表

云南某飲料企業地處滇池流域。根據相關要求，出水水質應達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，設計出水指標見表1。

1.3 廢水特征

(1)廢水的可生化性較好。廢水BOD5平均為1000mg/L，水中溶解性有機物含量較高，B/C為0.5，可生化性較高。

(2)水質波動大。受產品種類的影響，所用的配料的種類和數量有較大的差異，因此廢水水質水量變化波動較大。

2 廢水處理工藝

由于廢水可生化性較好和水質波動較大，可采用氣浮+A/O+接觸氧化+轉盤過濾工藝處理廢水，保證水質達標排放。工藝流程見圖1所示。

工藝主要構筑物說明如下:

(1)調節池對廢水的水量和水質進行調節，減少廢水的高峰流量和濃度的影響，同時通過預曝氣對廢水進行初步降解和吸附處理，以免污水酸化導致后續氣浮系統處理效果變差。

(2)氣浮池主要去除廢水中乳化物的膠體污染物，實際運行中投藥量可根據進水水質靈活調節。另外氣浮單元也可以少部分去除COD和BOD，減輕后續生化處理負荷。

(3)缺氧池主要作用是生物脫氮，廢水NH3－N在下一級好氧硝化反應池中被硝化菌與亞硝化菌轉化為NO3－N與NO2－N的硝化混合液，循環回流于缺氧池，通過反硝菌生物還原作用，NO3－N與 NO2－N轉化為N2。

(4)好氧池采用推流式活性污泥曝氣池，主要作用是完成含氨氮廢水的硝化過程和有機物去除。硝化菌為自養好氧菌，在好氧條件下，將廢水中NH3－N氧化為NO3－N，同時與懸浮活性污泥接觸，水中的有機物被活性污泥吸附、氧化分解并部分轉達化為新的微生物菌膠團，廢水得到凈化。該工藝在水底直接布氣，活性污泥直接受到氣流的攪動，加速了微生物的更新，使其經常保持較高的活性。

(5)二沉池的作用是使活性污泥與處理完的廢水分離，并使污泥得到一定程度的濃縮，使混合液澄清，同時排除污泥，并提供一定量的活性微生物，使得曝氣池內充分反應的硝化混合液流入缺氧池，將硝態氮還原為氣態氮。

(6)接觸氧化法主要利用附著生長于某些固體物表面的微生物 (即生物膜)進行有機污水處理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生態系統，其附著的固體介質稱為填料。生物膜自填料向外可分為厭氣層、好氣層、附著水層、運動水層。其原理是，生物膜首先吸附附著水層有機物，由好氣層的好氣菌將其分解，再進入厭氣層進行厭氣分解，流動水層則將老化的生物膜沖掉以生長新的生物膜，如此往復以達到凈化污水的目的。老化的生物膜不斷脫落下來，隨水流入接觸沉淀池被沉淀去除。

(7)為保證出水穩定達到一級A標，深度處理采用轉盤微濾機膜過濾工藝。轉盤微濾機是將污水重力倒流至多變形過濾盤腔內的過濾板，過濾板孔為微米級，可對污水進行有效過濾，達標排放。

3 主要構筑物及設計參數

3.1 調節池

調節池為鋼砼結構，尺寸28×9×6m，有效水深5.7m，有效容積1436m3，通過硫酸投加裝置和氫氧化鈉裝置調節pH值，安裝潛污泵進行一級提升。

3.2 氣浮池

氣浮池為鋼砼結構，尺寸7.5×3×2.5m，安裝氣浮多相溶氣泵，型號為LBU404C120C。

3.3 A/O池

A池和O池合建，總尺寸為18×19×5.0m，有效水深4.7m，有效容積1607.4m3;HRT32.1h。

缺氧池鋼砼結構，尺寸9.5×6×5m，2座，有效水深4.7m，有效容積535.8m3，HRT10.8h。內設潛水攪拌機，型號為QJB－1.5。

好氧池鋼砼結構，尺寸19.0×6×5.0m，2座，有 效 水 深 4.7m，有 效 容 積 1071.6m3，HRT21.43h。增設彈性組合填料500m3，規格為Φ150×80mm。氣水比20∶1，內置曝氣器共750套。曝氣器選用優質合成橡膠，配管系統采用PVCU給水管;安裝混合液回流泵，型號 QJB－W1.5。

3.4 二沉池

二沉池鋼砼結構，尺寸10×6×5.0m，豎流式，有效水深4.7m，表面負荷0.8m3/m2·h。

3.5 接觸氧化池

接觸氧化池鋼砼結構，尺寸9.5×6.5×5m，有效水深 4.5m，有效容積 277.9m3，HRT5.6h，內設彈性組合填料230m3，規格為Φ150×80mm。內置曝氣器共300套。曝氣器選用優質合成橡膠，配管系統采用PVCU給水管。

3.6 接觸沉淀池

接觸沉淀池鋼砼結構，尺寸3.5×6.5×5m，豎流式，有效水深4.4m，表面負荷2.2m3/m2·h，內設污泥泵，型號為WL40－10－3C。

3.7 轉盤過濾機池

轉盤過濾機池鋼砼結構，尺寸3.5×3.5×5.0，內置轉盤微濾機1臺，型號為RD－1500，配反沖洗泵1臺，型號WL40－10－3C。

4 運行效果

該工程2010年初動工，年中建成并開始進水，經過2個多月工藝調試投入正常使用至今，整套設施一直穩定運行。根據2011年環保監測部門驗收采樣分析 (監測結果見表2)，廢水處理后各項指標滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準要求，整個工程達到設計要求。

表2 系統運行效果表(mg/L)

5 經濟效益分析

(1)電費。設備裝機容量84.65kW，同時運行功率54.65kW，日用電量1093kW·h，按單價0.7元/(kW·h)計，電費為765.1/d元。

(2)人工費。污水處理站勞動定員4人，每人每月工資1500元，每月按30d計，則人工費200元/d。

(3)藥劑費。投加藥劑主要為聚合氯化鋁、氫氧化鈉和PAM絮凝劑。其費用分別為:聚合氯化鋁投加量100g/m3，藥劑費為1800元/t，每天需216元;氫氧化鈉投加量30g/m3，藥劑費2100元/t，每天需75.6元;PAM絮凝劑投加量3g/m3，藥劑費為18000元/t，每天需57.6元。

設備維修和折舊費用不計入，電費+人工費+藥劑費=1314.3元，則工程廢水處理費用為1.1元/m3。

6 結語

飲料廢水具有可生化性好和水質數量波動大的特點。工程實踐證明采用氣浮+A/O+接觸氧化+轉盤微濾機過濾組合工藝處理飲料廢水，可有效合理分配污染負荷，耐沖擊負荷能力強，操作靈活，不僅穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，而且符合《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB/T 18920－2002)綠化用水、沖廁標準，可回用作為企業綠化、沖廁等用水，經濟、環境效益明顯。因此在飲料廢水處理中，氣浮+A/O+接觸氧化+轉盤微濾機過濾組合工藝是十分切實可行的處理工藝，值得進一步推廣應用。

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