某制茶公司生產(chǎn)廢水處理工程實(shí)例

周煥勇， 夏君

（貴州中車綠色環(huán)保有限公司， 貴陽 550081）

貴州某制茶公司主要從事茶與草本植物的精深加工業(yè)務(wù)， 以鮮茶葉及草本植物（如三七、 桂花、金銀花等）為原料， 開發(fā)具有特定保健功效的植物活性成分， 以植物活性成分為基礎(chǔ)， 設(shè)計(jì)、 開發(fā)健康食品飲品和功效化妝品， 工藝過程主要包括攤青、 粉碎、 萃取、 膜分離與濃縮等。 該企業(yè)生產(chǎn)廢水來源較為復(fù)雜， 主要由膜分離截留液廢水、 膜清洗廢水、 設(shè)備及車間沖洗水、 研發(fā)中心廢水組成。由于生產(chǎn)廢水COD 含量高、 色度高， 若不加以處理直接排放， 將嚴(yán)重污染周圍水環(huán)境。 通過對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行水質(zhì)分析并結(jié)合國內(nèi)外處理技術(shù)， 確定采用氣浮-厭氧折流反應(yīng)器（ABR）-A/O-MBR 組合工藝對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理， 產(chǎn)生的污泥用板框壓濾機(jī)處理， 臭氣采用UV 高效光解廢氣凈化裝置進(jìn)行處理， 出水達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后排入市政污水井。

1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

生產(chǎn)廢水由截留液廢水、 膜清洗廢水、 設(shè)備及車間沖洗水、 研發(fā)中心廢水等4 股廢水組成， 截留液廢水為陶瓷膜微濾、 管式膜超濾分離、 濃縮工序產(chǎn)生的截留液， 排放量為34 m3／d； 膜清洗廢水包括膜酸洗廢水、 膜堿洗廢水和膜透析廢水， 產(chǎn)生量為46 m3／d； 設(shè)備及車間沖洗水為項(xiàng)目車間及設(shè)備沖洗廢水， 排放量為150 m3／d； 研發(fā)中心廢水為研發(fā)中心在試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的廢水， 排放量為8 m3／d。 每天廢水產(chǎn)生量約為238 m3， 設(shè)計(jì)余量為20%，設(shè)計(jì)進(jìn)水量為285 m3／d。

根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保局要求， 出水應(yīng)達(dá)到GB 8978—1996一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后排入市政污水井。 綜合各組成廢水水質(zhì)及出水標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1 所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

2 處理工藝流程

廢水COD 和SS 濃度較高， 高SS 對(duì)生化法去除COD 影響較大， 同時(shí)去除COD 和SS 成為本工程的難點(diǎn)。 進(jìn)水m（BOD5）／m（COD）值為0.5， 可生化性好， 且來水COD 質(zhì)量濃度達(dá)到4 000 mg／L，屬于有機(jī)物濃度較高的廢水， 因此宜采用厭氧及好氧生化法作為主體處理工藝； 但因?yàn)镾S 濃度高，對(duì)生化系統(tǒng)影響較大， 所以采用預(yù)處理工藝（淺層氣?。┡c生化法相結(jié)合， 先去除廢水中的SS， 再對(duì)COD 和氨氮進(jìn)行梯度降解， 以滿足出水要求。

主要處理工藝選擇如下：

（1） 預(yù)處理工藝。 由于生產(chǎn)廢水主要由設(shè)備及車間沖洗水、 膜清洗廢水及截留液廢水組成， 其中含有大量的茶葉及草本植物殘?jiān)?這些懸浮物密度小、 含量高， 因此采用淺層氣浮作為預(yù)處理工藝，可大量去除生產(chǎn)廢水中的懸浮物及其產(chǎn)生的COD。

（2） 厭氧生化工藝。 厭氧生化工藝主要有EGSB、IC、 UASB、 ABR 等， 由于本項(xiàng)目要求所有廢水處理裝置均設(shè)置在地下， 而EGSB、 IC、 UASB 等厭氧反應(yīng)器設(shè)備的高度大， 全建在地下工程難度大、費(fèi)用高， 因此選擇裝置高度相對(duì)較低的ABR 厭氧反應(yīng)器。 ABR 是一個(gè)由多隔室組成的高效反應(yīng)器，具有水力條件好、 生物固體截留能力強(qiáng)、 微生物種群分布好、 結(jié)構(gòu)簡單、 啟動(dòng)較快及運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)良性能［1］， 適合處理水質(zhì)變化較大的廢水。 利用ABR將廢水中不易降解的難生化的大分子有機(jī)物， 水解成易生化的小分子有機(jī)物， 一方面降低了污染負(fù)荷， 另一方面提高了廢水的可生化性［2-3］， 從而提高后續(xù)好氧處理對(duì)COD 的去除率。

（3） 好氧生化工藝。 好氧生化工藝主要有氧化溝、 SBR、 A2／O、 A／O 工藝等， 本項(xiàng)目處理規(guī)模小，不宜采用氧化溝及SBR 法， 同時(shí)廢水中氨氮含量高、 總磷含量極少， 因此選擇A／O 工藝作為本項(xiàng)目的好氧生化工藝。 A／O 工藝固液分離主要采用二沉池及MBR 工藝， 由于本裝置占地面積小、 A／O池高度低， 為了提高A／O 污泥濃度、 處理負(fù)荷及固液分離效果， 采用MBR 法作為A／O 的固液分離。 MBR 作為一種生物技術(shù)與膜技術(shù)相結(jié)合的高效生化水處理技術(shù)， 因其污染物去除效率高、 凈化水質(zhì)好、 水質(zhì)穩(wěn)定和凈化水宜于回用等特點(diǎn)［4-5］而廣受關(guān)注。 MBR 結(jié)合了生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)的特點(diǎn)， 在有機(jī)物降解和脫氮除磷等方面發(fā)揮出獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢， 使得出水水質(zhì)更加穩(wěn)定優(yōu)越［6-7］。

最終本項(xiàng)目采用氣浮預(yù)處理-ABR 厭氧處理-A／O 好氧處理-MBR 工藝對(duì)廢水進(jìn)行處理， 工藝流程如圖1 所示。

圖1 廢水處理工藝流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

（1） 調(diào)節(jié)池。 1 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 尺寸為15.0 m × 5.0 m × 4.5 m， 有效容積為300 m3， HRT為24 h。 內(nèi)置QJB0.85／8－260／3－740S 型潛水?dāng)嚢铏C(jī)2 臺(tái)， 功率為0.85 kW； 提升泵2 臺(tái)（1 用1 備），流量為15 m3／h， 揚(yáng)程為15 m， 功率為1.5 kW。

（2） 淺層氣浮。 處理水量為12 m3／h， 1 座， 碳鋼材質(zhì)， 尺寸為φ3.0 m×1.0 m， 有效水深為0.7 m，HRT 為0.58 h， 表面負(fù)荷為1.7 m3／（m2·h）， 回流比為50%～100%。 主電機(jī)功率為0.75 kW， 刮渣機(jī)功率為0.75 kW， 溶氣水泵功率為1.5 kW， 空壓機(jī)功率為0.75 kW， 配有PAC 及PAM 投加系統(tǒng)各1 套。

（3） ABR 反應(yīng)器。 2 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 單座尺寸為10.0 m × 5.0 m × 5.5 m， 單座分為4 格，尺寸分別為3.0 m×5.0 m×5.5 m、 3.0 m×5.0 m×5.5 m、 2.0 m × 5.0 m × 5.5 m、 2.0 m × 5.0 m × 5.5 m， 有效容積為250 m3， 隔室上升流速為1.2 m／h，HRT 為40 h， 容積負(fù)荷為1.37 kg［BOD5］／（m3·d），配套φ100 mm ABS 彈性生物填料300 m3， 設(shè)置溫度在線分析儀、 pH 在線分析儀及ORP 在線分析儀。

（4） A 池。 1 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 尺寸為5.0 m×5.0 m×4.5 m， 有效容積為100 m3， HRT 為8 h， 污泥質(zhì)量濃度為3 000 mg／L， 設(shè)計(jì)BOD5污泥負(fù)荷為0.2 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）， 溶解氧質(zhì)量濃度控制在0 ～0.5 mg／L， 混合液回流比為100%～300%。 內(nèi)置QJB0.85／8－260／3－740S 型潛水?dāng)嚢铏C(jī)1 套， 功率為0.85 kW。

（5） O 池。 1 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 尺寸為10.0 m×5.0 m×4.5 m， 有效容積為200 m3， HRT 為16.5 h， 污泥質(zhì)量濃度為3 000 mg／L， 設(shè)計(jì)BOD5污泥負(fù)荷為0.3 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）， 溶解氧質(zhì)量濃度控制在2 ～5 mg／L。 內(nèi)置管式曝氣器30 根， 尺寸為φ94 mm × 1 000 mm； 配套羅茨風(fēng)機(jī)2 臺(tái)（1用1 備）， 風(fēng)量為4.17 m3／min， 風(fēng)壓為0.05 MPa，功率為5.5 kW； 設(shè)置溶解氧在線分析儀。

（6） MBR 反應(yīng)池。 1 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為5.0 m × 4.0 m × 4.5 m， 有效容積為80 m3，內(nèi)置PVDF 中空纖維膜2 組， 膜通量為15 L／（m2·h）， 總面積為1 000 m2。 設(shè)管式曝氣器15 根， 尺寸為φ94 mm×1 000 mm； 羅茨風(fēng)機(jī)1 臺(tái)， 風(fēng)量為4.17 m3／min， 風(fēng) 壓 為0.05 MPa， 功 率 為5.5 kW；產(chǎn)水泵2 臺(tái)（1 用1 備）， 流量為15 m3／h， 揚(yáng)程為20 m， 功率為2.2 kW； 污泥回流泵2 臺(tái)（1 用1 備）， 流量為20 m3／h， 揚(yáng)程為7 m， 功率為1.5 kW； 反洗泵2 臺(tái)（1 用1 備）， 流量為20 m3／h， 揚(yáng)程為20 m，功率為2.2 kW； 次氯酸鈉投加裝置1 套。

（7） 污泥處理系統(tǒng)。 污泥池1 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 尺寸為2.0 m×2.0 m×3.5 m。 選用2 臺(tái)污泥泵（1 用1 備， 流量為5 m3／h， 揚(yáng)程為100 m， 功率為5.5 kW）， 將污泥抽至隔膜式板框壓濾機(jī)（過濾面積為50 m2）進(jìn)行脫水， 泥餅外運(yùn)處理。

（8） 除臭裝置。 采用UV 高效光解廢氣凈化裝置， 1 套， SS304 材質(zhì)， 處理能力為1 000 m3／h， 尺寸為900 mm×525 mm×670 mm， 功率為1.28 kW。

4 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1） 該項(xiàng)目生產(chǎn)廢水進(jìn)水量小、 有機(jī)物濃度較高， 采用氣浮預(yù)處理大量降低了廢水中的懸浮物，同時(shí)降低了BOD5、 COD、 色度等污染物， 減少運(yùn)行成本。 通過ABR 厭氧處理可去除大部分COD，提高廢水可生化性。 A／O-MBR 膜處理利用好氧活性污泥將廢水中的有機(jī)物、 氨氮、 懸浮物等進(jìn)一步去除， 出水滿足GB 8978—1996 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2） 裝置基本設(shè)置在地下， 生產(chǎn)中產(chǎn)生的臭氣單獨(dú)收集后進(jìn)入U(xiǎn)V 高效光解廢氣凈化裝置進(jìn)行處理， 整套裝置無異味， 保證了廠區(qū)的清潔生產(chǎn)。

5 運(yùn)行效果

調(diào)試期間接種的厭氧及好氧污泥均來自市政污水處理廠活性污泥， 經(jīng)過65 d 調(diào)試， 裝置達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷， 出水達(dá)到GB 8978—1996 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)， 各工段處理效果見表2。

表2 各主要處理單元出水水質(zhì)Tab. 2 Effluent water quality of each main treatment unit

由表2 可知， 采用淺層氣浮-ABR-A／O-MBR工藝對(duì)廢水進(jìn)行處理時(shí)， 氣浮運(yùn)行較為關(guān)鍵， 直接影響到各項(xiàng)出水指標(biāo)， 在項(xiàng)目調(diào)試初期， 溶氣水釋放頭孔距較小， 運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)堵塞， 影響生化系統(tǒng)的調(diào)試效果， 后更換為較大孔距（5 mm）的釋放頭得以解決。 系統(tǒng)整體運(yùn)行及出水水質(zhì)穩(wěn)定， COD、BOD5、 氨氮、 色度、 SS 去除率分別達(dá)到97.84%、99.73%、 94.62%、 91.74%、 99.74%， 出水水質(zhì)均滿足GB 8978—1996 一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

該項(xiàng)目總投資約為500 萬元。 運(yùn)行電費(fèi)為0.87元／m3， 藥劑費(fèi)約為0.32 元／m3（含PAC、 PAM、 次氯酸 鈉 的 費(fèi) 用）， MBR 膜 更 換 費(fèi) 用 為0.49 元／m3，人工費(fèi)為1.20 元／m3， 總運(yùn)行費(fèi)用為2.88 元／m3。

7 結(jié)語

（1） 草本植物深加工生產(chǎn)廢水水質(zhì)比較惡劣，COD 和SS 含量高， 采用淺層氣浮預(yù)處理-ABR-A／O-MBR 組合工藝對(duì)其進(jìn)行處理是可行的， 出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到GB 8978—1996 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 該工藝運(yùn)行穩(wěn)定， 處理效果好， 維護(hù)簡單。

（2） MBR 膜深度處理可以很好地控制出水SS濃度， 并避免了污泥膨脹導(dǎo)致出水不達(dá)標(biāo)等風(fēng)險(xiǎn)。