柑橘加工廢水處理工程實(shí)例

福建省環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)院 袁 松

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柑橘加工廢水處理工程實(shí)例

福建省環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)院 袁 松

介紹采用“混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化”工藝處理柑橘罐頭加工廢水的效能及工藝設(shè)計(jì)、調(diào)試運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。在進(jìn)水COD為800～1200mg/L的條件下，經(jīng)該工藝處理后出水為100mg/L以下，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978－1996)一級排放標(biāo)準(zhǔn)，工程實(shí)踐表明該處理系統(tǒng)具有耐沖擊負(fù)荷、運(yùn)行管理簡單、工程投資省、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。

柑橘罐頭加工廢水 混凝沉淀 接觸氧化

柑橘罐頭加工廢水具有水量大、懸浮物多、含有大量難以降解的果膠等特點(diǎn)，是一種較難處理的食品加工廢水，許多設(shè)計(jì)單位對柑橘罐頭加工廢水的特性認(rèn)識不足，僅將其作為一般食品加工廢水處理，對廢水中的果膠等物質(zhì)的去除不夠重視，結(jié)果導(dǎo)致建成的污水處理設(shè)施無法正常運(yùn)行。受福建省漳州市某罐頭食品有限公司委托，對該公司所屬柑橘罐頭加工廠生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理，設(shè)計(jì)采用“混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化”工藝處理該廢水，強(qiáng)化對果膠等物質(zhì)的去除，工程現(xiàn)已建成并投入使用，取得了良好的處理效果，出水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 設(shè)計(jì)背景

1.1 廢水來源

該柑橘罐頭加工廠的加工工藝為：原料→熱燙→去皮→分瓣→酸堿處理→分選→裝罐→灌汁→排氣→封罐→ 滅菌→入庫。廢水主要來自加工中的燙橘熱水、剝皮分瓣浸泡水、酸堿處理流槽水、分選檢驗(yàn)流槽水以及低溫滅菌廢水。廢水中主要含有橘皮、果膠、經(jīng)絡(luò)、果囊、囊衣、有機(jī)酸以及糖類等污染物，不含重金屬和有毒化學(xué)物質(zhì)，B/C較高，屬于可生化污水。

1.2 廢水水質(zhì)水量

該廠年加工柑橘罐頭1.5萬噸，設(shè)計(jì)水量取2500m3/d。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求，處理后出水需達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）一級排放標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。

表1 廢水進(jìn)、出水水質(zhì)

2 工藝流程

柑橘罐頭加工廢水是一種生化降解性較好的食品廢水，適合采用生化法處理，但其中含有大量細(xì)小的懸浮物，應(yīng)在廢水進(jìn)入生化處理系統(tǒng)前采用有效的預(yù)處理去除，以防止設(shè)備堵塞并降低后續(xù)生化處理設(shè)施的負(fù)荷，又因該污水果膠含量很高，所以在工藝選擇上考慮強(qiáng)化去除，為此，采用“混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化”為主體的處理工藝，工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程

3 主要處理構(gòu)筑物和設(shè)備

3.1 格柵井

柑橘罐頭加工廢水中含有大量的懸浮物，其中經(jīng)絡(luò)、囊衣等細(xì)小懸浮物格柵不易攔截，為此，在機(jī)械格柵后設(shè)置旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)，旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)采用不銹鋼網(wǎng)，孔目20目。

格柵井為地下鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸6m×1.0m×1.8m，內(nèi)置1臺機(jī)械格柵，柵條間距為20mm，功率為0.55kW，其后設(shè)置1臺旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)，轉(zhuǎn)速10r/min，功率為0.55kW。

3.2 調(diào)節(jié)池

因柑橘罐頭加工的多道工序產(chǎn)生的廢水濃度和水量不一樣，且班次之間出水不同，因此設(shè)置調(diào)節(jié)池用于調(diào)節(jié)水量和調(diào)勻水質(zhì)，減少水量和水質(zhì)的大幅度波動對后續(xù)生化系統(tǒng)的沖擊。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)進(jìn)行攪拌，以避免懸浮物沉淀在池內(nèi)。

調(diào)節(jié)池為地下鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸14m×12m×4.5m，有效水深為4m，HRT = 6h，設(shè)提升泵兩臺，1用1備，流量120m3/h，揚(yáng)程10m，配套電機(jī)功率為5.5kW；設(shè)置攪拌器1臺，葉輪直徑620mm，攪拌器轉(zhuǎn)速480r/min，功率為4.0kW。

3.3 混凝沉淀池

由于廢水中含有果膠，因此設(shè)置混凝沉淀池，主要用于去除廢水中果膠以及部分SS。果膠溶解于酸性水體，投加NaOH調(diào)節(jié)pH至7，有利于果膠的析出，其中投加聚合氯化鐵（PAFC）與果膠發(fā)生鹽析作用生成果膠鹽，經(jīng)絮凝沉淀使得果膠從溶液中分離，沉積下來的果膠污泥泵至1#污泥濃縮池?；炷恋沓貫榧炷磻?yīng)、排泥、布水、集水于一體的構(gòu)筑物。

混凝沉淀池為半埋地鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸14 m ,高4.8m，HRT = 4h，內(nèi)設(shè)周邊驅(qū)動刮泥機(jī)1臺。

3.4 水解酸化池

水解酸化池溶解氧濃度很低，好氧菌在此生長受到抑制，池中設(shè)置3.5m的填料層，填料層上附著生長厭氧水解和酸化細(xì)菌，污水穿透填料層時其中的顆粒物質(zhì)和膠體被迅速截留和吸附在填料表面，進(jìn)行代謝分解，在水解菌以及酶的作用下將不溶性有機(jī)物水解為溶解性有機(jī)物，在產(chǎn)酸菌的作用下，將大分子物質(zhì)、難于降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于降解的小分子物質(zhì)，以便于在后續(xù)生化處理系統(tǒng)中降解。水解酸化池池底設(shè)穿孔布水器及水流反射器，并設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C(jī)，以保持池底污泥懸浮。

水解酸化池為半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸20m×12m×5.5m，有效水深為5m，HRT = 12h，分為4格，內(nèi)掛組合填料840m3；設(shè)置攪拌器1臺，葉輪直徑620mm，攪拌器轉(zhuǎn)速480r/min，功率為5.0kW。

3.5 接觸氧化池

接觸氧化池內(nèi)設(shè)置組合彈性填料，微生物附著在填料上生長，使得填料表面和填料間的空隙生成膜狀生物性污泥，廢水與其接觸從而得到凈化，生物接觸氧化池池底設(shè)曝氣管道，在曝氣條件下，填料上固著的好氧微生物在新陳代謝作用下降解有機(jī)污染物。

接觸氧化池為半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸25m×10m×5.8m，有效水深為5.3m，HRT=13h，分為10格，內(nèi)掛組合填料750m3，填料容積負(fù)荷1500gBOD5/（m3·d）；氣水比取20m3/m3。設(shè)備間設(shè)羅茨風(fēng)機(jī)兩臺，風(fēng)量18.9m3/min，風(fēng)壓58.8kPa，功率30 kW，池底均勻布置260mm微孔曝氣頭500個。

3.6 二沉池

采用輻流式沉淀池，通過沉降去除生化出水中衰老的生物膜及部分懸浮物，通過污泥泵定期將沉降下來的污泥回流至水解酸化池，剩余污泥泵至2#污泥濃縮池。

二沉池為半埋地鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸14 m，高4.8m，水力表面負(fù)荷為0.65m3/（m2·d），HRT = 4h，內(nèi)設(shè)周邊驅(qū)動刮泥機(jī)1臺，設(shè)污泥泵2臺，1用1備，流量100m3/h，揚(yáng)程8m，配套電機(jī)功率為5.5 kW。

3.7 污泥濃縮池

1#污泥濃縮池儲存混凝沉淀池產(chǎn)生的果膠泥，濃縮后利用離心脫水機(jī)脫水回收果膠。1#污泥濃縮池為半埋地鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸10m，高4.5m，有效水深為4.0m，污泥固體負(fù)荷為60kg/（m2·d），HRT = 12h。

2#污泥濃縮池儲存接觸氧化池產(chǎn)生的剩余污泥，濃縮后利用板框壓濾機(jī)脫水。2#污泥濃縮池為半埋地鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸12 m ,高4.5m，有效水深為4.0m，污泥固體負(fù)荷為80kg/（m2·d），HRT = 10h。

4 調(diào)試情況及處理效果

4.1 工程調(diào)試

污泥培馴采用接種培菌法，種泥取自某污水處理廠，接種75噸脫水污泥（含水率80%）。其中25噸種泥投加在接觸氧化池，50噸種泥投加在水解酸化池，向接觸氧化池注入500噸經(jīng)過預(yù)處理的生產(chǎn)廢水，然后加清水貯滿水池開始培養(yǎng)。為了加快生物膜的形成，避免廢水營養(yǎng)單一，每天加入一次營養(yǎng)物（尿素6kg/d，磷肥3kg/d，面粉40kg/d，白糖2kg/d），首次接種污泥后靜置20h不曝氣，使固著態(tài)微生物接種到填料上，然后曝氣24 h，靜置1h后排掉接觸氧化池的上清液，再泵入100噸污水，重復(fù)操作6d后，觀察到填料表面已掛上生物膜。然后增加換水次數(shù)（2次/d）以達(dá)到增加換水量之目的，同時注意控制溶解氧在2～4mg/L之間。調(diào)試期間二沉池污泥完全回流至水解酸化池。經(jīng)過15d培養(yǎng)，鏡檢觀察到填料出現(xiàn)變形蟲、漫游蟲。增加換水次數(shù)（3次/d），再經(jīng)過20d培養(yǎng)，鏡檢觀察到輪蟲、鐘蟲等后生動物，手摸填料有粘性、滑膩感，這表明污泥的接種培養(yǎng)已經(jīng)完成。

污泥培養(yǎng)結(jié)束后，系統(tǒng)開始連續(xù)小水量運(yùn)行，以5d為一個馴化周期，控制進(jìn)水量為20m3/h，連續(xù)運(yùn)行6天后增加進(jìn)水量至40m3/d，依次增大進(jìn)水量梯度60 m3/h 、80 m3/h，5個周期后，處理系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行。污泥馴化過程中，每次改變污水進(jìn)水量的初期注意觀察污泥性狀，重點(diǎn)監(jiān)測COD、SV，保證接觸氧化池中污泥負(fù)荷合理性。經(jīng)過兩個月的培養(yǎng)馴化，生化系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行階段。

4.2 運(yùn)行效果分析

廢水經(jīng)過機(jī)械格柵、旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)后，其中經(jīng)絡(luò)、囊衣以及大部分SS被攔截，在混凝沉淀池中通過投加NaOH調(diào)節(jié)pH至7，在聚合氯化鐵作用下，廢水中大部分果膠鹽析，經(jīng)過絮凝沉淀被分離，廢水經(jīng)過混凝沉淀后仍然有少量果膠存在，果膠在好氧條件很難降解，這些大分子物質(zhì)附著性極好，能包裹在菌膠團(tuán)外面，使菌膠團(tuán)缺氧，導(dǎo)致污泥膨脹，對生化處理單元構(gòu)成不利影響。在水解酸化池的缺氧環(huán)境下，果膠等物質(zhì)在酶的作用下，可被水解成可溶性果膠和多縮戊糖，可溶性果膠在果膠甲基脂酶作用下被水解成果膠酸，果膠酸進(jìn)一步被果膠酸酶水解切斷α-1,4-糖苷鍵，生成半乳糖醛酸，然后進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)通過糖代謝途徑被分解、利用并釋放能量，廢水最終進(jìn)入接觸氧化池，在曝氣條件下，廢水中的有機(jī)污染物被填料上吸附的好氧微生物作用進(jìn)一步降解。在調(diào)試運(yùn)行期間，觀察接觸氧化池以及二沉池表面未發(fā)現(xiàn)有成團(tuán)浮渣出現(xiàn)，觀察板框壓濾機(jī)所干化的污泥與一般污水處理廠干化污泥類似，這表明經(jīng)過混凝沉淀池和水解酸化池的作用后，只有少量果膠進(jìn)入接觸氧化池中，果膠無法與菌膠團(tuán)粘結(jié)形成大的污泥團(tuán)，該處理工藝能有效避免果膠對生化系統(tǒng)的影響。

該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果良好，現(xiàn)已通過市環(huán)境監(jiān)測站驗(yàn)收監(jiān)測，運(yùn)行效果能達(dá)到環(huán)保部門和企業(yè)的要求，根據(jù)3月份監(jiān)測各主要處理構(gòu)筑物的運(yùn)行記錄（見圖2），可以看出該工藝處理效果略優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，平均處理量為2500m3/d，總進(jìn)水COD平均為1032mg/L，混凝沉淀池出水COD平均為649mg/L，去除率37%；水解酸化池出水COD平均為605mg/L，去除率7%；接觸氧化池出水COD平均為91mg/L，去除率85%。

圖2 連續(xù)運(yùn)行處理效果分析

5 結(jié)論

5.1原水經(jīng)過機(jī)械格柵、旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)、混凝沉淀、水解酸化等處理設(shè)施，去除大部分固體污染物以及果酸，大大降低了后續(xù)生化處理系統(tǒng)的壓力，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

5.2 該工藝由機(jī)械格柵、旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)、混凝沉淀池、水解酸化池和接觸氧化池組合，整個流程連續(xù)流暢，操作簡便，工藝完善合理，經(jīng)過半年多的運(yùn)行實(shí)踐表明，處理系統(tǒng)在長期高負(fù)荷運(yùn)行條件下，能保持穩(wěn)定的處理效果，COD去除率大于94.5％，出水水質(zhì)優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。

5.3 該工藝的運(yùn)行費(fèi)用為1.16元/噸，略低于同規(guī)模其他橘罐頭加工廢水處理工藝，又加之該工藝能將污水中的果膠回收利用，因此具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 賈素云,王香梅,高建峰.果膠工藝廢水處理方法研究[J].山西化工,2002,20(1):11-13．

[2] 張自杰.環(huán)境工程手冊,(水污染防治卷)[M].北京:高等教育出版社,1996．

[3] 橋本獎,須藤隆一.新活性污染法[M].北京:學(xué)術(shù)書刊出版社,l992．