榨菜廢水的特性與處理方法探討

黃健盛 許林季 姚 源 毛媛媛 劉德紹 封 麗 鄭昊天 譚俊峰

(1. 重慶科技學(xué)院， 重慶 401331； 2. 重慶市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院， 重慶 401147；3. 重慶市生態(tài)環(huán)境工程評估中心， 重慶 401121)

榨菜是一種特色蔬菜腌制品。重慶的“涪陵榨菜”品質(zhì)獨(dú)特，為世界三大著名腌菜之一。因此，榨菜產(chǎn)業(yè)也是重慶市的七大特色效益農(nóng)業(yè)之一。按照有關(guān)規(guī)劃，到2020年重慶市的榨菜加工規(guī)模將達(dá)180×104t。不過，榨菜腌制加工過程中產(chǎn)生的廢水含有氯化鈉、有機(jī)物、氮磷等污染物，若處理不當(dāng)，會對企業(yè)周邊的自然環(huán)境尤其是水環(huán)境造成傷害。我們通過實(shí)地采樣，基于有關(guān)測量數(shù)據(jù)，分析榨菜腌制廢水、榨菜廢水處理廠進(jìn)水口及調(diào)節(jié)池廢水的水質(zhì)特性，并對榨菜廢水處理方法進(jìn)行了探討。

1 研究方法

(1) 水樣采集。2019年12月，到重慶市典型的榨菜生產(chǎn)企業(yè)采集了榨菜三道腌制廢水和有關(guān)企業(yè)(或相關(guān)園區(qū))廢水處理廠的進(jìn)水口瞬時(shí)流水及調(diào)節(jié)池中的混合廢水，作為分析水樣。因?yàn)槭遣杉晟弦粋€(gè)企業(yè)或污水處理廠的水樣后，再到下一個(gè)企業(yè)或污水處理廠采樣，故樣品采集時(shí)段略有不同。

(3) 檢測方法。參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[1]的規(guī)定，采用重鉻酸鉀法測定化學(xué)需氧量，采用納氏試劑分光光度法測定氨氮，采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定總氮，采用鉬銻抗分光光度法測定總磷，采用鉻酸鋇分光光度法測定硫酸鹽，采用哈希便攜式pH測試儀測定pH，采用鹽度測量儀測定鹽度，采用便攜式電導(dǎo)率儀測定電導(dǎo)率，采用重量法測定總?cè)芙夤腆w(TDS)，采用電阻率測試儀測定電阻率。

2 測量結(jié)果與分析

2.1 三道腌制廢水

在榨菜生產(chǎn)過程中，三道腌制環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水中，有機(jī)物、氮磷、鹽度、硫酸鹽、總?cè)芙夤腆w的測定值都較高，同時(shí)具有導(dǎo)電性。取自5家榨菜生產(chǎn)企業(yè)的水樣測定值，化學(xué)需氧量為41 000～90 400 mgL；氨氮含量為725～915 mgL；總氮含量為2 800～3 000 mgL；總磷含量為384～402 mgL；硫酸鹽含量為491～1 022 mgL；pH為3.88～4.55；鹽度為9.3%～11.5%；電導(dǎo)率為127～162 mScm；總?cè)芙夤腆w含量為66～78 gL；電阻率為6.2～7.9 Ωcm(見表1)。

表1 三道腌制廢水的測試數(shù)據(jù)

2.2 廢水處理廠瞬時(shí)進(jìn)水

在榨菜廢水處理廠進(jìn)水口采集的水樣，有機(jī)物、氮磷、鹽度、硫酸鹽、TDS、電導(dǎo)率、電阻率及pH的測定值波動范圍較大。比如：化學(xué)需氧量，處理廠A的水樣中為52 300 mgL，而處理廠D的水樣中只有7 000 mgL；總磷含量，處理廠A的水樣中為1 380 mgL，而處理廠D的水樣中只有210 mgL(見表2)。榨菜廢水處理廠不同時(shí)段的進(jìn)水水質(zhì)差異大，這主要是因?yàn)檎ゲ松a(chǎn)涉及腌制、淘洗、脫鹽、脫水和滅菌、冷卻等環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生廢水，但各個(gè)環(huán)節(jié)在時(shí)間上不是連續(xù)的，有時(shí)會間隔很長的時(shí)間；而且不同廠家的生產(chǎn)時(shí)段也有差異。榨菜廢水的間歇性排放，是導(dǎo)致進(jìn)入廢水處理廠的廢水水質(zhì)差異較大的重要原因。

表2 榨菜廢水處理廠進(jìn)水口瞬時(shí)水質(zhì)測試數(shù)據(jù)

2.3 榨菜廢水處理廠綜合廢水

經(jīng)處理廠調(diào)節(jié)池對水質(zhì)和水量進(jìn)行調(diào)節(jié)后，此時(shí)的榨菜廢水中有機(jī)物、氮磷和總?cè)芙夤腆w等的測定值仍然較高，屬于偏酸性廢水(見表3)。與榨菜腌制廢水和污水處理廠進(jìn)水口處廢水相比，污水處理廠調(diào)節(jié)池中綜合廢水的水質(zhì)更穩(wěn)定，且污染物濃度更低。

表3 榨菜廢水處理廠調(diào)節(jié)池廢水的測試數(shù)據(jù)

3 關(guān)于榨菜廢水的處理方法

榨菜廢水處理有其特殊性。一是廢水排放不連續(xù)。由于青菜頭生長季節(jié)和榨菜生產(chǎn)工藝的影響，榨菜廢水的排放是間歇性的，集中生產(chǎn)季節(jié)排放量大，生產(chǎn)淡季排放量小；生產(chǎn)過程中有些環(huán)節(jié)排放量大，有些環(huán)節(jié)排放量小。因此，榨菜廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行不穩(wěn)定，也是間歇性的。二是榨菜廢水含鹽量高，其鹽度一般為1.5%～14.0%。廢水中含有的大量鹽分會對生物處理系統(tǒng)產(chǎn)生抑制作用。鹽度越高，對生物系統(tǒng)內(nèi)微生物的抑制作用越強(qiáng)，生物系統(tǒng)的處理效果會變得越差[2]。三是現(xiàn)行處理技術(shù)成本高?，F(xiàn)行處理工藝主要為：固液分離+厭氧反應(yīng)(使用ABR、UASB等)+好氧反應(yīng)(使用CASS、SBR等)+化學(xué)除磷。據(jù)調(diào)查，榨菜廢水處理廠的排放水需滿足：化學(xué)需氧量≤100 mgL，五日生化需氧量≤20 mgL，殘?jiān)俊?0 mgL，氨氮含量≤15 mgL，磷酸鹽含量≤0.5 mgL。按照目前的治污技術(shù)，年產(chǎn)上萬噸成品榨菜的企業(yè)，榨菜廢水的處理費(fèi)用在3～5元m3，部分企業(yè)的處理費(fèi)用超過10元m3[3]。而頭道腌制產(chǎn)生的廢水量約為0.67 m3t，二、三道腌制的廢水產(chǎn)量為0.27 m3t，淘洗、脫鹽、脫瀝的廢水產(chǎn)量為5 m3t，殺菌冷卻的廢水產(chǎn)量為5 m3t[4]。如果按加工1 t榨菜共計(jì)約產(chǎn)生11 m3的廢水來計(jì)算，那么企業(yè)生產(chǎn)10 000 t榨菜，處理廢水的費(fèi)用就可能超過50萬元。

榨菜生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的腌制廢水含鹽量高，應(yīng)當(dāng)考慮對其進(jìn)行資源化利用。比如可通過處理，將其用于生產(chǎn)醬油；或者通過濃縮結(jié)晶，回收鹽分，再用于榨菜生產(chǎn)。

榨菜廢水處理廠調(diào)節(jié)池綜合廢水的化學(xué)需氧量仍在4 600 mgL以上，需利用高效厭氧+耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)的好氧技術(shù)進(jìn)行組合處理。高效厭氧技術(shù)包括UASB、EGSB、IC、ABR[5-8]等，耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)的好氧技術(shù)包括好氧顆粒污泥技術(shù)、SBR、CASS[9-11]等。

針對榨菜廢水中氨氮和總氮含量高的問題，應(yīng)考慮處理工藝整體或局部實(shí)現(xiàn)硝化反硝化、短程硝化反硝化、好氧反硝化、厭氧氨氧化等脫氮技術(shù)的耦合運(yùn)用[12-13]。相對于城鎮(zhèn)生活污水而言，榨菜綜合廢水仍屬于高磷廢水，處理過程中除進(jìn)行反硝化除磷外，還需考慮采用化學(xué)除磷工藝。

4 結(jié) 論

榨菜腌制廢水為酸性的高有機(jī)物、高氮磷、高鹽度廢水，化學(xué)需氧量在40 000 mgL以上，甚至超過90 000 mgL；氨氮含量為720～920 mgL；總氮含量為2 800～3 000 mgL；總磷含量約為380～400 mgL；鹽度范圍在9%～12%；pH為3.8～4.6。

榨菜廢水處理廠進(jìn)水口的水質(zhì)不穩(wěn)定，有機(jī)物、氮磷、鹽分、硫酸鹽、總?cè)芙夤腆w含量及電導(dǎo)率、電阻率和pH測量值存在較大的波動范圍。經(jīng)調(diào)節(jié)池對水質(zhì)和水量進(jìn)行調(diào)節(jié)后，榨菜綜合廢水仍屬于高有機(jī)物、高氮磷、高溶解固體含量的偏酸性廢水。

榨菜廢水的排放不連續(xù)、鹽度高、污染物含量高，現(xiàn)行處理技術(shù)成本高。建議從資源回收利用和達(dá)標(biāo)排放兩個(gè)方面考慮，加強(qiáng)對榨菜廢水的處理工作。