氣浮+A/O+接觸氧化+轉(zhuǎn)盤過濾法處理飲料廢水的應(yīng)用研究

徐長城，李立雄

(云南省環(huán)境科學(xué)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(zhì)。如果廢水不經(jīng)處理直接排入自然水域便會造成嚴(yán)重的水體污染，對魚類及其他水生生物產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，破壞正常的生態(tài)平衡。

本文以云南某飲料企業(yè)廢水為例，在現(xiàn)場考察的基礎(chǔ)上綜合類似廢水處理工程經(jīng)驗和國內(nèi)外相關(guān)的研究和工程經(jīng)驗，提出一套投資低、占地面積少、操作管理方便且確保達(dá)標(biāo)排放的廢水處理方法。

1 廢水來源及水質(zhì)

1.1 廢水水量

云南某飲料企業(yè)產(chǎn)生的廢水為生產(chǎn)廢水和生活污水。生產(chǎn)廢水包括原料配制過程中產(chǎn)生的廢水、洗瓶水和管道設(shè)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(chǎn)生的生產(chǎn)廢水，主要來源于溶解糖、奶粉、咖啡粉及其他輔料，廢水產(chǎn)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(chǎn)生量180m3/d。

(3)管道設(shè)備清洗采用自動循環(huán)系統(tǒng) (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(jīng)化糞池處理后，和生產(chǎn)廢水一起處理。

(5)企業(yè)總排水量為1116m3/d，廢水處理設(shè)計規(guī)模為1200m3/d。

1.2 廢水的水質(zhì)

根據(jù)現(xiàn)場采取水樣分析，企業(yè)廢水排放口廢水水質(zhì)見表1?？紤]到廠區(qū)生產(chǎn)時變化，設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)按表1考慮。

表1 水樣及設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)表

云南某飲料企業(yè)地處滇池流域。根據(jù)相關(guān)要求，出水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計出水指標(biāo)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(zhì)波動大。受產(chǎn)品種類的影響，所用的配料的種類和數(shù)量有較大的差異，因此廢水水質(zhì)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(zhì)波動較大，可采用氣浮+A/O+接觸氧化+轉(zhuǎn)盤過濾工藝處理廢水，保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。工藝流程見圖1所示。

工藝主要構(gòu)筑物說明如下:

(1)調(diào)節(jié)池對廢水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少廢水的高峰流量和濃度的影響，同時通過預(yù)曝氣對廢水進(jìn)行初步降解和吸附處理，以免污水酸化導(dǎo)致后續(xù)氣浮系統(tǒng)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(jù)進(jìn)水水質(zhì)靈活調(diào)節(jié)。另外氣浮單元也可以少部分去除COD和BOD，減輕后續(xù)生化處理負(fù)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(yīng)池中被硝化菌與亞硝化菌轉(zhuǎn)化為NO3－N與NO2－N的硝化混合液，循環(huán)回流于缺氧池，通過反硝菌生物還原作用，NO3－N與 NO2－N轉(zhuǎn)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(yǎng)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(zhuǎn)達(dá)化為新的微生物菌膠團(tuán)，廢水得到凈化。該工藝在水底直接布?xì)猓钚晕勰嘀苯邮艿綒饬鞯臄噭?，加速了微生物的更新，使其?jīng)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(nèi)充分反應(yīng)的硝化混合液流入缺氧池，將硝態(tài)氮還原為氣態(tài)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(jìn)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(tài)系統(tǒng)，其附著的固體介質(zhì)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(jìn)入?yún)挌鈱舆M(jìn)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(fù)以達(dá)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(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)，深度處理采用轉(zhuǎn)盤微濾機膜過濾工藝。轉(zhuǎn)盤微濾機是將污水重力倒流至多變形過濾盤腔內(nèi)的過濾板，過濾板孔為微米級，可對污水進(jìn)行有效過濾，達(dá)標(biāo)排放。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

3.1 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池為鋼砼結(jié)構(gòu)，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(diào)節(jié)pH值，安裝潛污泵進(jìn)行一級提升。

3.2 氣浮池

氣浮池為鋼砼結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，尺寸9.5×6×5m，2座，有效水深4.7m，有效容積535.8m3，HRT10.8h。內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C，型號為QJB－1.5。

好氧池鋼砼結(jié)構(gòu)，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(shè)彈性組合填料500m3，規(guī)格為Φ150×80mm。氣水比20∶1，內(nèi)置曝氣器共750套。曝氣器選用優(yōu)質(zhì)合成橡膠，配管系統(tǒng)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(jié)構(gòu)，尺寸10×6×5.0m，豎流式，有效水深4.7m，表面負(fù)荷0.8m3/m2·h。

3.5 接觸氧化池

接觸氧化池鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸9.5×6.5×5m，有效水深 4.5m，有效容積 277.9m3，HRT5.6h，內(nèi)設(shè)彈性組合填料230m3，規(guī)格為Φ150×80mm。內(nèi)置曝氣器共300套。曝氣器選用優(yōu)質(zhì)合成橡膠，配管系統(tǒng)采用PVCU給水管。

3.6 接觸沉淀池

接觸沉淀池鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸3.5×6.5×5m，豎流式，有效水深4.4m，表面負(fù)荷2.2m3/m2·h，內(nèi)設(shè)污泥泵，型號為WL40－10－3C。

3.7 轉(zhuǎn)盤過濾機池

轉(zhuǎn)盤過濾機池鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸3.5×3.5×5.0，內(nèi)置轉(zhuǎn)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(jìn)水，經(jīng)過2個多月工藝調(diào)試投入正常使用至今，整套設(shè)施一直穩(wěn)定運行。根據(jù)2011年環(huán)保監(jiān)測部門驗收采樣分析 (監(jiān)測結(jié)果見表2)，廢水處理后各項指標(biāo)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)要求，整個工程達(dá)到設(shè)計要求。

表2 系統(tǒng)運行效果表(mg/L)

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)電費。設(shè)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(shè)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(jié)語

飲料廢水具有可生化性好和水質(zhì)數(shù)量波動大的特點。工程實踐證明采用氣浮+A/O+接觸氧化+轉(zhuǎn)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(fù)荷，耐沖擊負(fù)荷能力強，操作靈活，不僅穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)，而且符合《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T 18920－2002)綠化用水、沖廁標(biāo)準(zhǔn)，可回用作為企業(yè)綠化、沖廁等用水，經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益明顯。因此在飲料廢水處理中，氣浮+A/O+接觸氧化+轉(zhuǎn)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(jìn)一步推廣應(yīng)用。

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