農產品加工廢水預處理方法研究

肖中新，韓厚強

農產品加工廢水預處理方法研究

肖中新1，韓厚強2

（1.安徽省環境監測中心站，安徽合肥 230071；2.安徽南風環境工程技術有限公司，安徽合肥 230001）

提出了一種針對高鹽、高氨氮、高有機溶劑、高毒性農產品（香精香料、添加劑、化肥等）加工廢水預處理的方法。該方法通過混凝反應沉淀、微電解反應、芬頓反應和MVR（Mechanical Vapor Recompression）蒸發等工序對廢水進行預處理后，可有效減少后續廢水中的細小懸浮物、低沸有機物含量，并避免MVR蒸發器在運行過程中出現泡沫的現象，從而確保MVR蒸發器正常運行。此外，可將有機氮轉化為氨氮，控制氮在廢水中存在的形式，將大部分氨氮以氯化銨的形式結晶出系統，從而降低了后續冷凝液生化處理時的氨氮負荷。該方法與傳統處理工藝相比，不僅有效改善了出水水質，而且確保了污水處理系統運行的穩定性。

污水預處理；農產品加工廢水；混凝反應；微電解反應；芬頓反應；MVR

0 引言

當前，優化污水預處理新術是提高各類復雜廢水處理效果的關鍵。傳統的農產品加工廢水處理工藝，在實際運行過程中存在化工廢水成分復雜、含多種復雜的低沸點有機溶劑、蒸發過程中泡沫嚴重影響蒸發器的正常運行等核心問題[1]。此外，常規工藝中由于廢水全鹽量的增加，抑制了后續生化處理；并且由于廢水經蒸發器處理后排出的冷凝水中低沸有機物成分復雜、有機氮含量高，再經過微電解[2]、芬頓反應器[3]、混凝反應沉淀[4-5]等處理單元后，會導致廢水中的氨氮及總氮含量增加，極大地增加了后續生化系統負荷。考慮到傳統工藝中存在的這些不足，提出了一種針對農產品加工廢水的預處理方法，以期提高廢水處理效率，并保障系統運行的穩定性。

1 污水水質分析

1.1 污水來源及其性質

污水樣本來源于安徽某農產品公司（生產加工香精香料、添加劑、化肥等）在生產過程中產生的項目廢水，主要包括工藝廢水、地面沖洗水、初期雨水和職工生活污水等。其中，工藝廢水主要來源于香料生產過程中產生的升華廢水、三氯蔗糖產生的生產廢水和DMF（N，N-二甲基甲酰胺）廢水。

1.2 污水排放量及處理規模設計

污水組分及其排放量見表1，污水進水水質見表2，設計出水水質見表3。

表1 污水組分及排放量/m·3d-1

表2 污水進水水質/mg·L-1

表3 設計出水水質

其中污水預處理設計規模：Qd=1 000 m3/d；生化處理設計規模：Qd=3 000 m3/d。

2 污水處理工藝

2.1 傳統污水處理工藝簡介

傳統工藝流程針對高鹽、高氨氮、高有機溶劑、高毒性類農產品加工廢水，一般首先采用蒸發除鹽，再根據排出冷凝水的特點增加微電解或芬頓氧化等處理單元。具體工藝流程如下：廢水→蒸發器→微電解反應器→芬頓反應器→混凝沉淀反應→上清液生化處理。

2.2 改進的污水處理工藝

在分析傳統污水處理工藝不足的基礎上，提出了一種新型的污水處理流程。所提出的工藝經過大量試驗，改進了處理單元邏輯，將廢水依次經過混凝反應沉淀處理、微電解反應處理、芬頓反應處理，最后經由MVR蒸發處理[6]。其中，混凝反應沉淀處理采用PAC作為混凝劑，投加量為98～102 mg/L；PAM作為助凝劑，投加量為9～11 mg/L；混凝反應沉淀的pH值通過硫酸調節控制在6～9；微電解反應處理采用桶體結構的升流接觸反應器，在反應器內自下而上依次設置配水區、反應區、分離區，配水區所在的桶壁上設有進水口、壓縮空氣進口，反應區內填充有微電解填料，廢水由配水區均勻進入反應區內再由分離區分離，分離區直徑為所述反應區直徑的1.2～1.4倍；微電解反應處理過程中則控制pH值在2.8～3.2；芬頓反應處理過程中 H2O2投加量9～10 g/L，FeSO4投加量 180～220 g/L，PAM 投加量為4～6 mg/L，并由硫酸調節控制pH值在2.8～3.2；最后在MVR蒸發處理過程中，控制pH值在5～6。

2.3 污水處理工藝流程

主要分為預處理工藝、生化處理工藝和污泥處置3個部分[6-7]。

污水處理工藝流程見圖1。

圖1 污水處理工藝流程

（1）預處理工藝。三氯蔗糖廢水先泵至調節池1均質均量，后泵至混凝沉淀池1，調節至適宜的pH值后投加PAC和PAM，去除大部分的懸浮污染物，后自流至芬頓氧化池；香料廢水由車間排污口泵至調節池2均質均量，后泵至微電解反應器，進行開環斷鏈，去毒性，鐵碳反應完成后進入芬頓氧化池，與三氯蔗糖廢水混合，去除污染物的同時提高生化性，氧化反應完成后進入混凝沉淀池2，調節pH值至中性，投加混凝劑和助凝劑進行混凝沉淀，上清液進入中間水池，通過多效蒸發器，除鹽的同時去除部分COD，出水冷卻處理后泵至水解酸化池1。

（2）生化處理工藝。水解酸化池1中調節pH值和溫度等，為厭氧反應提供良好的條件。出水泵至EGSB反應器，將大部分大分子有機污染降解為短鏈或是小分子有機污染物，厭氧出水進入沉淀池，防止污泥流失，出水自流至水解酸化池2，并再次調節pH值，為下一步反應提供有力條件。出水泵至UASB反應器，再一次進行開環斷鏈，降解有機物的反應，厭氧反應完成后，進入A/O池，經過硝化反硝化反應后去除大部分的COD及氨氮，出水經過中沉池進行泥水分離，上清液再進入MBBR池，通過生物降解COD高效去除有機污染物，保證出水達標。MBBR出水二沉池，泥水分離后上清液達標排放。中沉池設置污泥回流至A池；二沉池設置污泥回流至MBBR池。

（3）污泥處置。物化反應產生的物化污泥進入物化污泥池，后泵至疊螺壓濾機。物化污泥池上清液及壓濾機濾液進入調節池3；生化產生的污泥進入生化污泥池，后泵至生化疊螺壓濾機，上清液及壓濾機濾液進入中間水池1。

2.4 污水處理工藝優勢

根據上述流程分析可知，傳統預處理工藝改進后，混凝反應沉淀處理能夠去除化工廢水中的懸浮物，可有效避免化工廢水中的懸浮物堵塞后續工藝中的微電解反應器，還可以減少后續芬頓反應藥劑的消耗量。同時，混凝反應沉淀處理具有設備費用低、處理效果好，操作管理簡單等優點。

微電解反應處理、芬頓反應[7]處理可使廢水中的難降解的有機物得到降解，并使廢水中大量低沸點有機物被氧化分解，為后續MVR蒸發處理的穩定運行創造條件，避免蒸發過程中起泡。

MVR蒸發處理可將廢水中的鈉鹽、鉀鹽、銨鹽等鹽分去除，該工序為冷凝液生化處理前的最后一道工序，可確保進入后續冷凝液生化處理系統的全鹽量、氯離子含量在控制范圍內污水處理效果。

3 試驗分析

通過對廢水預處理相應工序和工藝參數的調整，采用上述工藝對安徽某公司農產品加工廢水進行設計處理，在應用生產前，經過多次試驗，最終在生產中成功應用，廢水中懸浮物去除率在80%以上，主要污染物COD去除率達到40%以上，比傳統預處理工藝處理效率（30%左右）提高10%以上。

污水處理站進、出水水質見表4。

表4 污水處理站進、出水水質

4 結論

針對高鹽、高氨氮、高有機溶劑、高毒性農產品（香精香料、添加劑、化肥等）加工廢水，提出了一種依次通過混凝反應沉淀、微電解反應、芬頓反應處理和MVR蒸發的農產品加工廢水預處理方法。相較于傳統工藝流程，所提出的預處理方法對于各處理單元都有顯著的改善效果，廢水中懸浮物預處理效率大于80%，COD預處理效率較傳統的30%能提高10%，達到40%以上。所提出的新型污水處理方法與傳統處理工藝相比，可有效提高系統運行的穩定性，降低設備維護次數，并且極大地減少了反應藥劑添加量，蒸發所需熱源需求也明顯降低。且經生產實踐表明，改進預處理工藝后，整個系統運行起來具有如下特點。

（1）混凝反應沉淀處理在去除廢水中懸浮物的同時，可以有效減少后續芬頓反應藥劑的消耗量。

（2）微電解反應處理和芬頓反應處理使廢水中難降解的有機物得到降解，并使廢水中大量低沸點有機物被氧化分解，為后續MVR蒸發處理的穩定運行創造條件，避免蒸發過程中起泡。廢水先經微電解和芬頓反應處理可在進入MVR蒸發器前將有機氮轉化為氨氮，控制氮在廢水中存在的形式，使大部分氨氮以氯化銨的形式結晶出系統，從而降低了后續冷凝液生化處理時的氨氮負荷。

（3）MVR蒸發處理可將廢水中的鈉鹽、鉀鹽、銨鹽等鹽分去除，確保進入后續冷凝液生化處理系統的全鹽量、氯離子含量在控制范圍內。

[1]曹志全.微電解反應處理化工廢水的實驗研究 [J].科技創新導報，2011（35）：118-119.

[2]周立輝.H2O2預氧化對Fe/C微電解處理油田壓裂廢水的作用研究 [J].西安建筑科技大學學報（自然科學版），2009，41（6）：867-870.

[3]譚茜，胡淑恒，朱承駐.微電解-氧化法處理微污染水研究 [J].合肥工業大學學報（自然科學版），2008（6）：902-904，908.

[4]李志軍，汪蘋，張曉東，等.垃圾滲濾液生化處理出水混凝實驗研究 [J].北京工商大學學報（自然科學版），2008（1）：5-8.

[5]黃潔陽，劉曉珊，梁俊賢.混凝法處理低溫高濁度原水的適應性研究 [J].廣東化工，2017，44（6）：64-65.

[6]王海，張峰榛，王成端，等.MVR技術處理高鹽廢水工藝的模擬與分析 [J].環境工程，2015，33（10）：35-37，54.

[7]伍曉洪.微電解-Fenton技術在工業廢水處理中的應用進展 [J].資源節約與環保，2015（6）：39.◇

Research on Pretreatment Method of Wastewater for Agricultural Products Processing

XIAO Zhongxin1，HAN Houqiang2
（1.Anhui Environmental Monitoring Center，Hefei，Anhui 230071，China；2.Anhui Nanfeng Environmental Engineering Tech Co.，Ltd.，Hefei，Anhui 230001，China）

This paper proposed a pretreatment method for high salt，high ammonia nitrogen，high organic solvent and highly toxic chemical sewage.Through the coagulation reaction precipitation treatment，micro-electrolysis reaction，Fenton reaction treatment，MVR （Mechanical Vapor Recompression） evaporation treatment can effectively reduce the chemical waste water in the small suspended solids，low boilin organic content，reduce the MVR evaporator in the course of the operation Foam，so as to ensure the normal operation of the MVR evaporator，while the organic nitrogen can be converted into ammonia nitrogen，nitrogen control in the form of waste water，most of the ammonia nitrogen in the form of ammonium chloride crystallization system，thereby reducing the subsequent condensate biochemical the ammonia load during processing.Compared with the conventional treatment process，the treatment result of the chemical waste water not only improves the water quality of the effluent，but also the stability of the whole system operation is also guaranteed.

wastewater pretreatment； agricultural products processing wastewater； coagulation reaction； microelectrolysis；Fenton reaction；MVR

X703.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.10.035

1671-9646（2017） 10b-0018-03

2017-08-15

肖中新（1971— ），男，碩士，高級工程師，研究方向為環境監測管理、環境污染防治和環境評價。