山核桃脫蒲水選廢水處理的研究及應(yīng)用

張建軍

（杭州弗吉亞環(huán)保科技有限公司 浙江杭州 311200）

山核桃脫蒲水選廢水處理的研究及應(yīng)用

張建軍

（杭州弗吉亞環(huán)保科技有限公司 浙江杭州 311200）

山核桃預(yù)加工廢水主要集中在采摘期后15～20天內(nèi)，主要在脫蒲水選生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生。采用芬頓試劑氧化-石灰法處理山核桃預(yù)加工廢水，并添加陰離子型聚丙烯酰胺（APAM）助凝劑，處理后的出水COD及色度均達到《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）中一級排放要求。

芬頓試劑；山核桃；脫蒲廢水；水選廢水

1 山核桃預(yù)加工廢水來源及水質(zhì)

山核桃屬于胡桃科（Juglandaceae）山核桃屬（Carya Nutt），果皮由外果皮、中果皮及內(nèi)果皮組成。外果皮與中果皮共同組成山核桃蒲殼，內(nèi)果皮是木質(zhì)化石細胞層形成的硬殼，即消費者見到的山核桃果殼[1]。山核桃脫蒲為山核桃食品加工中第一道工序，本文中所談廢水即為脫去山核桃蒲殼過程中所產(chǎn)生的廢水。

本次處理對象為昌化鎮(zhèn)某村山核桃交易市場。每年山核桃采摘時節(jié)，便有大批的山核桃被運輸至此進行初期的脫蒲加工，廢水產(chǎn)生時間主要開始于在白露（節(jié)氣，每年9月7日到9日）前后，持續(xù)15～20天，平均每天水量約為500t，最高達1000t/d。

山核桃預(yù)加工廢水來源主要有以下兩處：第一采摘下的山核桃在現(xiàn)場進行脫蒲處理，脫去外蒲。在這個過程中產(chǎn)生的脫蒲廢水，主要由外殼中本身所含大量汁液組成。

第二山核桃果實經(jīng)脫蒲處理后，果實被送入一個盛滿清水的桶槽內(nèi)，通過浮選去除浮在水面上的不合格果實，清洗果殼表面殘留的汁液及殘渣，這個過程需要消耗大量的潔凈水。

山核桃加工時須經(jīng)過脫蒲、水選處理，在處理過程中部分氨基酸、多糖、皂苷、黃酮、揮發(fā)油、生物堿類等溶解于水[2]，產(chǎn)生高濃度有機廢水，消耗受納水體中的溶解氧。并且該廢水直接排放會使受納水體受到污染，破壞生態(tài)環(huán)境[3]。

以上兩種廢水混雜在一起便成了山核桃脫蒲水選廢水，主要水質(zhì)參數(shù)為：廢水水量平均500m3/d；電導(dǎo)率（Cond）在400μs/cm左右；化學需氧量（CODCr）700～800mg/L；pH在7左右；廢水生產(chǎn)周期為15～20d/a。

廢水過濾完雜質(zhì)后，初期為黃色透明，具有一定毒性，對微生物有一定抑制作用。與空氣接觸后，廢水由黃色轉(zhuǎn)為紅棕色，過夜后能產(chǎn)生生物絮凝體。但由于山核桃屬植物中所含具體化學物質(zhì)及轉(zhuǎn)變機理暫無相關(guān)文獻可供參考，本文也不做深入探討。

2 處理工藝及流程

由于山核桃預(yù)加工生產(chǎn)周期短，水量大且集中，廢水中含有有毒物質(zhì)，無法直接采用生物法處理。同時廢水中形成COD的物質(zhì)，大部分為有機物，絮凝法基本沒有效果。因此采用高級化學氧化法來處理山核桃預(yù)加工廢水。

工藝采用芬頓試劑氧化-石灰法，雖然芬頓試劑中鐵離子在反應(yīng)后生成的復(fù)雜水合物具有一定的絮凝能力。但是生成的絮凝體過小，這些絮凝體需要很長時間才能沉淀，因此后續(xù)添加陰離子型PAM助凝劑以改善沉淀效果。最終形成芬頓氧化-中和沉淀工藝，工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程

芬頓法是當今應(yīng)用最廣泛的一種高級氧化工藝(Advanced Oxidation Process，AOP)，在實際操作過程中采用亞鐵鹽作為催化劑，來激活H2O2，產(chǎn)生氧化能力很強的羥基自由基（·OH），用來氧化分解廢水中的有機物[4]，從而達到降低廢水的化學需氧量（COD）以及色度的目的。

聚丙烯酰胺(PAM)在廢水處理上，常用作絮凝劑或助凝劑劑。在山核桃預(yù)加工廢水處理中起到加速懸浮物的沉淀，促進污泥壓榨的效果。本項目采用陰離子型聚丙烯酰胺。

3 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

3.1 調(diào)節(jié)池的主要作用是調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量均勻，同時可以預(yù)調(diào)pH值，使原水pH值處于芬頓氧化法最佳處理效果區(qū)間，減少后續(xù)藥劑使用費用，同時加快反應(yīng)時間。

由于處理水量隨時間波動明顯，白天開工水量大，而晚上基本沒有廢水產(chǎn)生。故調(diào)節(jié)池容積設(shè)計偏大，為800m3。并在旁邊增設(shè)一座500m3緊急事故池，地下式鋼砼結(jié)構(gòu)。作用有：接納調(diào)節(jié)池溢流水量；收集未達標廢水；預(yù)留今后交易市場發(fā)展增長水量。

3.2 反應(yīng)池1作為芬頓氧化反應(yīng)池，用以添加芬頓試劑，處理量為25m3/h，池體尺寸：1.5m×1.5m×4m，采用機械攪拌，混合反應(yīng)設(shè)計時間為20min。

3.3 反應(yīng)池2作為中和池，用以添加石灰，處理量為25m3/h，池體尺寸：1.5m×1.5m×4m，采用機械攪拌，加藥口設(shè)為池體中部，混合反應(yīng)設(shè)計時間為10min。

3.4 反應(yīng)池3作為絮凝池，用以添加APAM，處理量為25m3/h，池體尺寸：1.5m×1.5m×4m，采用機械攪拌，混合反應(yīng)設(shè)計時間為20min。

3.5 中和沉淀池利用淺層沉淀原理，斜板使斷面濕周增大，水力半徑（R=面積/濕周）減小，從而降低雷諾數(shù)（Reynolds數(shù)，Re=vRρ/μ），增大弗洛德數(shù)（Froude數(shù)，F(xiàn)r=v/sqrt(lg)）。在增大池體容積利用的前提下，同時也解決了排泥問題[5]。處理量為25m3/h，設(shè)計表面負荷為0.85m3/m2·h。池體尺寸：5.0m×8m×4.5m。

3.6 污泥濃縮池用來收集沉淀池污泥，并進行初步濃縮，上清液回流調(diào)節(jié)池。池體尺寸：5.0m×1.5m×4.5m。

3.7 設(shè)備藥劑間用來儲存藥劑，放置污泥泵、壓濾機，房間尺寸：12m×10m×3m。

4 結(jié)語及處理情況

該工藝于2014年投入使用，經(jīng)過在9月份的實際運行，達到了設(shè)計要求及預(yù)期效果，出水CODCr控制在85～95之間。水質(zhì)清澈透明，色度＜5倍。

4.1 應(yīng)用“芬頓氧化-中和沉淀工藝”法處理山核桃預(yù)加工廢水是可行的。

4.2 該工程設(shè)計處理水量為500m3/d。由于工藝路線短，反應(yīng)速度快等優(yōu)勢，處理設(shè)施及設(shè)備總投資預(yù)計為40萬元。

4.3 由于處理方式為化學及物理方法，耐沖擊及負荷變動范圍大。并可根據(jù)實際水質(zhì)及水量，調(diào)整加藥量，出水水質(zhì)可控。

4.4 廢水處理后各項指標如COD及色度等，均達到國家排放標準《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）中一級排放要求，且無二次污染物產(chǎn)生，符合當?shù)丨h(huán)保部門要求。

4.5 包含人工、設(shè)備折舊費、藥劑及其他耗材費用，廢水處理費用約為4～5元/t，不含污泥等固體廢棄物處理費用。

[1]肖玲,胥耀平,趙先貴,等.核桃果皮的發(fā)育解破學研究[J].西北植物學報，1998，18(4):577-580.

[2]姜著英,宣貴達,李林林.山核桃蒲殼化學成分定性鑒定及總生物堿提取工藝研究[J].浙江大學學報(理學版),2009,4:442-444.

[3]王國平,過婉珍.山核桃蒲殼污染綜合治理及其效應(yīng)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2006,12S:72-73.

[4]張光明,張盼月,張信芳.水處理高級氧化技術(shù)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,2007:108-115.

[5]唐受印,戴友芝.水處理工程師手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社, 2001:103-113.