好氧工藝對飲料廢水去除效果

摘要：采用好氧HCR工藝在飲料廢水去除CODcr的效果，原水經(jīng)UASB處理后水質(zhì)為CODcr≤750mg/L，處理出水CODcr≤100mg/L。工程實踐表明：該處理系統(tǒng)具有處理效果穩(wěn)定，運行管理簡便，占地面積較小等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：飲料廢水;廢水處理;好氧HCR工藝

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.016

Effect of aerobic process on beverage wastewater removal

Zhang Denghua

（Jiangsu Shengtai Environmental Technology Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu 210000，China）

Abstract：The effect of aerobic HCR process on the removal of CODcr in beverage wastewater. After the UASB treatment of the raw water， the water quality is CODcr≤750mg/L， and the treated effluent CODcr≤100mg/L. Engineering practice shows that the treatment system has the advantages of stable treatment effect， easy operation and management， and small footprint.

Key words：Beverage wastewater;Wastewater treatment;Aerobic HCR process

某公司在生產(chǎn)各種飲料（有碳酸飲料和非碳酸飲料，非碳酸飲料有果汁飲料、水果牛奶飲料、茶飲料）過程中會產(chǎn)生了廢水，需進行處理方可排放，否則會污染周邊的環(huán)境，廢水的排放量為3 000m3/d，廢水經(jīng)過處理后達到一級排放標準（GB8978-1996），本次論文僅討論好氧處理工藝段。根據(jù)現(xiàn)場的實際數(shù)據(jù)見表1，出水水質(zhì)見表2。

1 廢水處理工藝

1.1 項目廢水特點

廢水來自車間的廢水、報廢的飲料、原料桶的沖洗廢水等。

主要產(chǎn)品有碳酸飲料和非碳酸飲料，非碳酸飲料有果汁飲料、水果牛奶飲料、茶飲料等，生產(chǎn)過程是用砂糖和濃縮液或果肉、奶制品及處理水經(jīng)混合后配制成飲料的過程。

1.2 工藝流程選擇

廢水含CODcr較高，需要設(shè)厭氧+好氧工藝進行處理。

廢水可生化性較高。

2 主要處理構(gòu)筑物及其工藝參數(shù)

好氧生物處理工藝穩(wěn)定成熟，處理效果好，運行成本相對較低，近幾十年來，好氧生物處理也不斷進行改進和完善，HCR工藝就是其中一種的代表。該工藝特別適合地方緊湊、CODcr較高的廢水，結(jié)合了深井曝氣的特點，并在此基礎(chǔ)上進行了改良，相比常規(guī)工藝其空氣氧的轉(zhuǎn)化率和利用率都較高，工藝的設(shè)計容積負荷比常規(guī)工藝高，總體廢水水力停留時間短，總占地面積少，耐高CODcr的負荷沖擊，總體的廢水處理效果穩(wěn)定，效率較好。

HCR系統(tǒng)主要包括：單體反應(yīng)器、射流器、輔助曝氣系統(tǒng)、氣提脫氣系統(tǒng)、沉淀池以及配套的管路和設(shè)備（主要為循環(huán)泵和輔助風(fēng)機）。單體反應(yīng)器為圓形或者方形構(gòu)筑物或鋼構(gòu)，循環(huán)水泵提升底部的廢水經(jīng)射流器布入反應(yīng)器，由于負壓作用同時吸入大量空氣（設(shè)配套閥門控制，可以調(diào)整空氣的進入量，進而保證反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧濃度），水流和氣流的共同作用形成了細小的氣泡，在反應(yīng)器的中部設(shè)曝氣系統(tǒng)（通常為穿孔曝氣管），根據(jù)廢水的實際運行情況決定開關(guān)，進一步保證廢水中的溶解氧，保證反應(yīng)器里好氧污泥的活性，從而穩(wěn)定處理效率。

HCR系統(tǒng)有以下優(yōu)點：（1）系統(tǒng)占地少，土建費用較低。HCR系統(tǒng)容積負荷和污泥負荷都很高，是常規(guī)反應(yīng)器的2-3倍，同時又可以具有較高的高徑比，所以總體停留時間較短，占地面積較小，總體構(gòu)筑物緊湊。（2）空氣氧轉(zhuǎn)化利用率高，節(jié)省能耗。HCR工藝基于表面滲透理論的射流曝氣技術(shù)，傳質(zhì)效率較高，微孔補氣彌補了射流負壓帶氣量過低的缺點，在同一系統(tǒng)內(nèi)分散的生物相使得微孔補氣的傳質(zhì)效率大為增加。強化污泥再生，使得污泥在高濃度情況下得到補充氧氣，避免了混合液低濃度生物相的氧利用損耗，提高了氧的利用率，從而節(jié)省能耗。 （3）抗CODcr的負荷的能力強。HCR反應(yīng)器污泥濃度很高，傳質(zhì)效率高，循環(huán)泵的回流量非常大，稀釋了進水的CODcr負荷和毒性，進而保證整個反應(yīng)器的一個動態(tài)平衡。（4）剩余污泥量較少。由于采用強化再生及外循環(huán)裝置，使得微生物間附著氣泡被迅速擠出并形成良好沉淀，而強化再生使微生物代謝速度快，加大了微生物的自身的內(nèi)源消耗，產(chǎn)生的剩余的污泥量就較少。（5）系統(tǒng)污泥濃度高，降解能力強。由于采用強化再生，微生物的供氧得到進一步保證，而氣提的脫氣作用又使得沉淀池濃縮區(qū)污泥濃度得以提高，兩方面的協(xié)同作用，使得反應(yīng)區(qū)內(nèi)可以保持較高的污泥濃度。工藝實踐表明，系統(tǒng)反應(yīng)區(qū)內(nèi)生物濃度可以達到10g/L以上。（6）系統(tǒng)操作機動性較強，能夠保證較好的處理效果。HCR系統(tǒng)的反應(yīng)器循環(huán)泵的流量大小、輔助風(fēng)機的流量大小、污泥泵的流量大小等都可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整，便于選擇最符合實際情況的參數(shù)。

考慮現(xiàn)場可用面積較小，采用罐體制作，HCR工藝完全符合，曝氣方式選用射流器，氧利用效率高，廢水中CODcr被好氧微生物去除，出水經(jīng)氣提脫氣后至沉淀池，污泥回流比50%，上清液達標排放，污泥進入濃縮池定期壓濾外運。

好氧HCR罐池采用鋼結(jié)構(gòu)，2座，全地上式，底部鋼板厚度12mm，底部3m鋼板厚度12mm，中部3m鋼板厚度10mm，頂部3.5m鋼板厚度8mm。

尺寸：Φ12 000×9 500mm。

有效容積：1 015m3/座（有效水深9.0m）。

停留時間：16h。

CODcr容積負荷：0.96kgCODcr/m3·d。

射流器系統(tǒng)：配套 ? SUS304。

出水堰：配套 ? ? SUS304。

射流泵：流量200m3/h，功率18.5kW，揚程15m，3臺，2用1備。

輔助風(fēng)機：流量5.45m3/min，功率11kW，53.9kPa，2臺，1用1備。

曝氣系統(tǒng)：穿孔曝氣，開孔6mm，間距700mm，材質(zhì)SUS304。

脫氣系統(tǒng)：配套。

沉淀池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，1座，半地下式。

尺寸：14 000×7 000mm。

表面負荷：1.9m3/（m2·h）。

斜管：配套，六角蜂窩煤狀，高度1 000mm。

出水堰：配套，SUS304。

污泥回流泵：流量80m3/h，揚程22m，11kW，3臺，2用1備。

3 工程調(diào)試

3.1 好氧調(diào)試

活性污泥一般是從外部城鎮(zhèn)廢水處理廠壓濾后的污泥，并不完全適合本項目廢水的處理要求，需要通過馴化、培養(yǎng)完成后，逐步增加進水量，直至達到設(shè)計處理量，生化系統(tǒng)通過摸索的參數(shù)運行。

調(diào)試時間為5周（暫定），具體進度為：（1）第一周。配置相關(guān)的必須物品（比如葡萄糖、營養(yǎng)鹽等），220t菌種進廠，平均分配至單體的HCR塔，投加尿素100kg，磷鹽20kg，投加葡萄糖，控制CODcr在300mg/L，打開射流泵及風(fēng)機，控制溶解氧1～2mg/L，進行悶曝，不進廢水，3d后取樣測CODcr，如果CODcr小于100mg/L，則進廢水，進水量控制在設(shè)計水量的10%左右，穩(wěn)定運行2～3d。（2）第二周。觀察HCR塔中的活性污泥，每天定期測其SVI，CODcr，保證出水CODcr小于100mg/L。每天定期投加尿素5kg，磷鹽1kg（單塔），控制溶解氧1～2mg/L，單天進水量增加10%，直至控制在設(shè)計水量的30%左右，穩(wěn)定運行3～4d再進一步提升水量。（3）第三周。觀察HCR塔中的活性污泥，每天定期測其SVI，CODcr，保證出水CODcr小于100mg/L。每天定期投加尿素5kg，磷鹽1kg（單塔），控制溶解氧2～3mg/L，單天進水量增加10%，直至控制在設(shè)計水量的60%左右，穩(wěn)定運行3～4d再進一步提升水量。（4）第四周。 觀察HCR塔中的活性污泥，每天定期測其SVI，CODcr，保證出水CODcr小于100mg/L。每天定期投加尿素5kg，磷鹽1kg（單塔），控制溶解氧2～4mg/L，單天進水量增加10%，直至控制在設(shè)計水量的100%左右，再進一步觀察污泥的活性及去除效率。（5）第五周。尿素和磷鹽保持根據(jù)進水水質(zhì)進行投加，穩(wěn)定進廢水量為3 000t/d，CODcr750mg/L左右。提高DO在4mg/L左右，測HCR塔出水CODcr，至去除率逐漸提高，并趨于穩(wěn)定，保證出水CODcr小于等于100mg/L。每天檢測出水CODcr和蟲像，一般情況對該廢水而言穩(wěn)定運行7d左右，即調(diào)試成功。

如果HCR塔內(nèi)活性污泥的SVI超過30%，則活性污泥進污泥濃縮池定期壓濾，保持30%沉降比。

注意：（1）如果生化池受到?jīng)_擊，那必須停止進負荷，待恢復(fù)后再逐步提負荷或作必要的調(diào)整。（2）提高進水量實際上就是提負荷，一般一次提高進水CODcr總量10%。（3）調(diào)試過程中必須認真觀察和檢測分析，以便及時調(diào)整做法。（4）有關(guān)人員必須認真做好記錄。掌握廢水變化規(guī)律和曝氣生化池運行規(guī)律。（5）正常工作要做的幾件事是：①每天保持處理實施正常運行。②每天測取每個環(huán)節(jié)進出水CODcr、pH。③每天觀察曝氣生化池微生物狀況。④每天做一次到3次生化池30min沉降試驗。⑤每天觀察蟲像一到三次。⑥曝氣池溶解氧一般在2.0～4.0mg/L。⑦曝氣池pH一般在7.0～8.0mg/L。⑧填好生化調(diào)試記錄表和調(diào)試運行記錄表。⑨下班前應(yīng)進行巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時解決或做好記錄。⑩對水、氣、電、藥等各種管線閥門進行檢查，并應(yīng)處于良好的備用工況狀態(tài)。k做好交接班記錄，認真交接班。

4 處理效果及技術(shù)經(jīng)濟指標

4.1 處理效果

廢水站實驗人員對好氧罐進出廢水進行監(jiān)測，結(jié)果表明：廢水中CODcr去除效果明顯。監(jiān)測結(jié)果見表4。

5 總結(jié)

本工程好氧HCR處理系統(tǒng)選擇普通活性污泥法，工藝先進、穩(wěn)定、運行管理方便，考慮現(xiàn)場使用面積較小，結(jié)構(gòu)采用鋼構(gòu)罐體;飲料廢水屬于可生化性比較好的廢水，好氧系統(tǒng)處理效率較高，CODcr容積負荷取0.96kgCODcr/m3·d依然有較好的效果。

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收稿日期：2020-10-01

作者簡介：張登華（1983-），男，漢族，本科學(xué)歷，中級職稱，研究方向為廢水處理。