“二級好氧+MBR+混凝+過濾”處理食品廢水工程案例

李姣洋，任相浩

(北京建筑大學 環境與能源工程學院，北京 100044)

1 引言

食品工業快速發展，食品廢水卻成為水體污染的一大來源。食品廢水具有成分含量復雜、有機物濃度高、氨氮濃度高等特點。食品生產過程中含有蛋白質、糖類、脂肪等原材料，經過洗滌、浸泡、釀造、生產設備清洗等，會產生高濃度有機廢水，若直接排放對環境容量產生影響，造成環境污染,破壞水體平衡，致使水體凈化能力下降[1～3]。我國食品工業廢水污染濃度高并逐年增長[4～6]，隨著水體污染日益加劇、國家水體排放標準不斷提升，高濃度有機物、高濃度氨氮廢水處理成為日益凸顯的難題。

本工程案例廢水來源某食品公司，該公司主要生產食品調料，產生的廢水水質不穩定，有機物濃度高。針對本工程采用“二級好氧+MBR+混凝沉淀+過濾”進行廢水處理。

2 廢水水質

某食品生產企業日處理食品廢水300 m3/d,其中含有高濃度有機物及氨氮等污染物，結合近年來出水水質統計如表1所示，COD和BOD5進水濃度分別為993 mg/L和361 mg/L， NH3-N進水濃度為31.50 mg/L，固體懸浮顆粒物進水濃度為78.25 mg/L，進水pH值平均為6.51。

表1 原水和出水水質以及設計出水標準

3 工藝介紹

3.1 工藝流程

圖1為某食品公司廢水處理工藝流程圖。廢水進入格柵分離其中固體廢棄物，經調節池1、滾動篩進入主生化處理工藝“二級好氧+MBR”組合工藝。MBR使用KMS浸漬型膜進行泥水分離，工藝占地面積小，能有效去除高負荷難降解有機物，可替代傳統工藝中的二沉池，保證出水水質穩定。為進一步深度處理廢水，后續增加了“混凝沉淀+石英過濾+活性炭過濾”處理工藝。MBR出水通過調節池2依次進入反應池、中和池、絮凝池。在反應池中加入聚合氯化鋁(PAC)進行反應，中和池中加入NaOH調節pH值后，絮凝池中加入聚丙烯酰胺(PAM)進行絮凝。絮凝的處理水進入沉淀池1后進行固液分離，上清液進入氧化池2。氧化池2中加入次氯酸鈉(NaClO)進行氧化反應。氧化后的處理水經過調節池2進入石英砂和活性炭過濾系統進行過濾，最終達標排放。

圖1 廢水處理工藝流程

3.2 構筑物

各構筑物尺寸參數見表2，其中各構筑物運行配置如下：

(1)格柵池總容積為2.52 m3。格柵間距為10 mm，可去除廢水中固體廢棄物。

(2)調節池1、調節池2、調節池3總容積分別為173.25 m3、91.2 m3、34.32 m3，有效容積分別為54.45 m3、87.5 m3、25 m3，其中均配置流量調節泵兩臺(一備一用)，每臺功率為3.7 kW。

(3)滾動篩孔徑為0.5 μm，設計流量為20 m3/h，配置0.6 kW沖洗電機和0.4 kW旋轉電機。

(4)好氧池1總容積為166.5 m3，有效容積為137.36 m3；好氧池2總容積為169.5 m3，有效容積為139.84 m3。好氧池1與好氧池2中DO濃度均控制在3 mg/L左右。

(5)MBR池總容積為136.8 m3，有效容積為112.86 m3。MBR反應器選用浸漬型中空絲膜，膜日處理水量為50 m3。膜材質為PE(聚乙烯)，孔徑小于0.4 μm，延伸率17%以下，分離膜膜面積為200.7 m3，共設計6組膜，總面積達到1204 m2。

(6)反應池、中和池、絮凝池總容積均為7.70 m3，有效容積均為6.2 m3。在反應池中投加100 mL/min的PAC藥劑(200 kg PAC藥劑加入2 t水配制)，在絮凝池中投加500 mL/min的PAM藥劑(2 kg PAM藥劑加入2 t水配制)。中和池的廢水pH值基本穩定在7.3左右，可以不加NaOH。三個池中均配置2.2 kW攪拌機一臺，在投加藥物后進行充分攪拌。

(7)沉淀池1有效水深3.5 m，其中配備刮泥機，及時有效清除淤泥。

(8)氧化池總容積為7.70 m3，有效容積為6.2 m3，水利停留時間為15 min。在池中投加次氯酸鈉(NaClO)進行氧化消毒，而且配備2.2 kW攪拌機進行均勻攪拌。

(9)石英砂過濾和活性炭過濾總容積均為3.2 m3，有效積均為1.67 m3，其中石英砂過濾設計去除效率達到40%以上。

表2 主要構筑物參數

4 運行效果

某食品公司進出水水質如表3所示，COD和BOD5出水濃度分別為9.92 mg/L和3.25 mg/L，NH3-N出水濃度為0.25 mg/L，固體懸浮顆粒物出水濃度為6.83 mg/L，出水pH值平均維持在7.34。食品廢水經過格柵池、調節池后進入“二級好氧+MBR”，為了長期穩定滿足國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級A標準，并且考慮到當地政府將來對于COD排放濃度的提標，而滿足國家《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)Ⅳ類標準的可能性，后增加深度處理“混凝沉淀+過濾”工藝。經過全流程工藝處理后出水COD平均去除率為99%，NH3-N平均去除率為99.21%，保證了COD和NH3-N穩定滿足國家《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)Ⅳ類標準。

表3 原水和出水水質以及設計出水標準

5 經濟分析

某食品公司工程總投資約為616.48萬元。運行費用主要包含：電費、人工費、藥劑費、折舊維修費等。其中，電費約為5.6元/m3(裝機總容量160 kW，使用功率為80 kW，工藝耗電量7.6 kW·h/m3)；人工費約為3.6元/m3，藥劑費約為1.6元/m3(主要用于工程中投加混凝劑(PAC、PAM)、氧化劑(NaClO)、pH調節劑(NaOH)等)；工藝設備折舊與維修費用約為11.05元/m3。綜合計算運行成本約為21.85元/m3。

6 結論

某食品公司廢水經過“二級好氧+MBR+混凝沉淀+過濾”工藝處理后，廢水COD、NH3-N去除率分別為99%和99.21%，有效去除了有機物和氨氮，而且此兩項水質指標同時滿足國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級A標準和國家《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)Ⅳ類標準。本工程總投資額約為616.48萬元，運行成本約為21.85元/m3。本工程可對于高濃度有機食品廢水處理工藝提供借鑒。