探討城鎮(zhèn)污水治理中關(guān)于地瓜干食品加工廢水的處理

龍巖市連城環(huán)境監(jiān)測站 項華明

福建連城是著名的“中國紅心地瓜干之鄉(xiāng)”和“世界地瓜之都”。近幾年來，地瓜干食品加工產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，向規(guī)?；C(jī)械化轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)工藝由原來的直接烘烤向間接烘烤、蒸汽烘烤的方式轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品由原來單一的地瓜干發(fā)展為水晶薯、油炸片、地瓜片、地瓜酒等多元化產(chǎn)品。地瓜干食品加工產(chǎn)業(yè)已成為連城特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。隨著地瓜干食品加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展和壯大，其加工過程產(chǎn)生的環(huán)境污染問題也越來越嚴(yán)重，加工廢水含有大量的有機(jī)物、懸浮物和動植物油，屬于高濃度含油食品加工廢水，其處理難度較大，費用較高。地瓜干食品廢水環(huán)境污染問題長期困擾企業(yè)及影響流域斷面水質(zhì)，嚴(yán)重影響了地瓜干食品加工企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。為解決日益嚴(yán)重的地瓜干食品加工廢水處理問題，連城某環(huán)保科技有限公司采用高效IC反應(yīng)器+好氧組合工藝處理地瓜干食品加工廢水，處理設(shè)施出水水質(zhì)符合國家相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到污染源減排目標(biāo)。解決了地瓜干食品加工廢水難處理的問題，為企業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展提供保障。

一、廢水水質(zhì)、水量及排放標(biāo)準(zhǔn)

地瓜干食品加工廢水含有大量的有機(jī)物，屬于高濃度的食品加工廢水，生化性好，一般采用生物處理方法，利用厭氧和好氧微生物的新陳代謝及吸附作用，降解水中的有機(jī)污染物和無機(jī)污染物。地瓜加工廢水主要由地瓜清洗廢水、地瓜切片浸泡水、蒸煮廢水、蒸汽烘烤冷凝水、真空油炸廢水、地面沖洗水等組成的綜合廢水。主要污染因子為COD、NH3-N、SS和動植物油等。日產(chǎn)生廢水量約為2000m3，綜合廢水水質(zhì)情況見表1。該綜合廢水經(jīng)生化處理后排入城鎮(zhèn)污水管，按當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境部門環(huán)評審批要求，該公司處理設(shè)施出水水質(zhì)應(yīng)符合《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T31962-2015）表1中B級標(biāo)準(zhǔn)限值。

表1 綜合廢水水質(zhì)一覽表（單位：mg/L）

二、主要流程及主要構(gòu)筑物

（一）工藝流程

因地瓜干食品加工廢水水質(zhì)水量波動較大，該公司采用格柵隔油池除渣除油/氣浮/厭氧IC塔/厭氧沉淀/好氧工藝進(jìn)行處理，廢水處理工藝流程圖見圖1。

廢水處理工藝流程說明：

綜合廢水首先進(jìn)入進(jìn)水井經(jīng)格柵除渣，去除大塊漂浮物和部分懸浮物，自流至隔油池去除油脂。廢水再自流至調(diào)節(jié)池混合均勻，然后定量提升至氣浮機(jī)再次去除水中的懸浮物和動植物油后，再自流至中轉(zhuǎn)池投加碳酸鈉調(diào)節(jié)廢水酸堿度，經(jīng)污水提升泵泵入?yún)捬鮅C塔進(jìn)行厭氧生化處理。IC塔出水通過厭氧沉淀池處理后進(jìn)入好氧池進(jìn)行脫碳處理，最后污水流入二沉池進(jìn)行沉淀經(jīng)廢水排放口排放。厭氧IC塔產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫硫處理后暫存于儲氣柜，送至燃?xì)忮仩t作燃料。

本處理工藝在厭氧沉淀池和二沉池設(shè)置污泥回流系統(tǒng)至IC反應(yīng)器，增加IC反應(yīng)器內(nèi)污泥活性。格柵除渣池和隔油池的漂浮物、廢油脂等固體廢物采用人工清理，氣浮渣和剩余污泥排入污泥濃縮池經(jīng)壓濾機(jī)處理后委外處理，污泥濃縮池上清液經(jīng)回流泵抽至調(diào)節(jié)池處理。

厭氧IC塔具有以下特點：（1）IC塔內(nèi)顆粒污泥含量高，厭氧微生物多，并且存在內(nèi)循環(huán)，厭氧反應(yīng)效果好，進(jìn)水濃度高。（2）地瓜干加工廢水水質(zhì)水量波動大，IC塔具有內(nèi)循環(huán)自我調(diào)節(jié)功能，抗沖擊能力強(qiáng)。（3）以塔內(nèi)產(chǎn)生的沼氣為提升動力，可實現(xiàn)污水和污泥內(nèi)部自動循環(huán)，不需要動力，節(jié)省了能耗。（4）可產(chǎn)生豐富的沼氣，經(jīng)脫硫處理后用作鍋爐燃料，實現(xiàn)節(jié)能減排。

（二）主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

1.工藝預(yù)處理單元

本污水處理工程預(yù)處理單元包括進(jìn)水格柵井、隔油池、調(diào)節(jié)池、氣浮機(jī)和中轉(zhuǎn)池。進(jìn)水格柵井為長條形渠道，渠道內(nèi)安裝粗、細(xì)格柵各一套，去除廢水中的漂浮物和其他垃圾，地下鋼砼結(jié)構(gòu)，格柵井規(guī)格尺寸為6.0m×1.0m×2.0m。平 流 式隔油池去除表面浮油及部分懸浮 物，15.0m×3.0m×2.0m，鋼混結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)池對整個廢水起水量調(diào)節(jié)和均衡水質(zhì)作用，尺寸23.8m×16.9m×4.0m，有 效容積1407m3，鋼混結(jié)構(gòu)。氣浮機(jī)：廢水和絮凝劑充分混合，在絮凝劑作用下水中的懸浮物和動植物油生成絮狀體，絮狀體上附著大量的細(xì)小氣泡，使其密度小于水，上浮至廢水表面，經(jīng)刮渣機(jī)除渣去除水中懸浮物和油脂，氣浮機(jī)出水自流進(jìn)入中轉(zhuǎn)池，鋼制防腐結(jié)構(gòu)，2臺，50m3/h；中轉(zhuǎn)池半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，1座，尺寸5.2m×6.0m×4.0m，有效容積109.2m3。

2.厭 氧IC塔( internal cyclic reactor，IC)

20世紀(jì)80年代中期，荷蘭的 PAQUES 公司為了克服UASB反應(yīng)器污泥保持量不足和處理效果不好的缺點，經(jīng)過改進(jìn)提出了厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器的概念[1]。IC反應(yīng)器結(jié)構(gòu)上類似于2個上下疊加的UASB反應(yīng)器串聯(lián)組成，自下而上分五個區(qū)，分別為混合區(qū)、第一厭氧區(qū)、第二厭氧區(qū)、沉淀區(qū)和氣液分離區(qū)[2]。

經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)處理的廢水在中轉(zhuǎn)池中投加碳酸鈉，調(diào)節(jié)pH值至6.8-7.4，由提升泵泵至厭氧IC塔底部混合區(qū)，廢水與內(nèi)循環(huán)顆粒污泥混合液充分混合后進(jìn)入第一厭氧區(qū)。第一厭氧區(qū)內(nèi)顆粒污泥在上升氣液流作用下呈膨脹和流化狀態(tài)，活性顆粒污泥和廢水充分混合接觸，水中大部分有機(jī)物被厭氧微生物分解，產(chǎn)生大量沼氣。沼氣、廢水和污泥組成的混合液在上升氣流夾帶下到達(dá)反應(yīng)器頂部的氣液分離區(qū)，沼氣經(jīng)三相分離器收集后經(jīng)排氣管排出反應(yīng)器。因沼氣分離排出后混合液的密度變大，在重力作用下回流至IC塔底部混合區(qū)，與進(jìn)水充分混合，實現(xiàn)了內(nèi)循環(huán)過程。第一厭氧區(qū)處理后的部分廢水參加內(nèi)循環(huán)過程，剩余的廢水進(jìn)入第二厭氧區(qū)與污泥混合，廢水經(jīng)再次降解和產(chǎn)沼氣過程處理后，得到進(jìn)一步凈化，提高出水水質(zhì)。由于廢水中的大部分有機(jī)物在第一厭氧區(qū)內(nèi)被降解，沼氣產(chǎn)生量較少，氣流擾動較小，該區(qū)域內(nèi)污泥停留時間較長，混合液進(jìn)入上部沉淀區(qū)進(jìn)行沉淀，上清液從出水口直接排出，沉淀下來的顆粒污泥自動降至第二厭氧區(qū)，完成廢水在IC塔處理的全過程。厭氧IC塔為圓柱體鋼結(jié)構(gòu)，2座，尺寸為Φ12.7×24m。

3.厭氧污泥沉淀池

截留流失的厭氧顆粒污泥回流至厭氧IC塔，出水自流至好氧池。半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，4座，尺寸為4.75m×4.75m×6.2m。

4.好氧池

在曝氣條件下，在好氧微生物新陳代謝作用下，廢水中的有機(jī)物被消化分解，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為14.6m×4.75m×6.2m，2座。

5.二沉池

對經(jīng)好氧池處理后的出水進(jìn)行沉淀，澄清出水。部分污泥回流至厭氧IC塔，補(bǔ)充塔內(nèi)污泥濃度，剩余污泥進(jìn)入污泥濃縮池經(jīng)壓濾機(jī)脫水處理后委外處理。半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，2座，尺寸為4.75m×4.75m×6.2m。

表2 廢水處理效果一覽表（單位：mg/L）

三、運(yùn)行效果

該公司廢水處理設(shè)施建成投入使用以來，各處理單元運(yùn)行正常，廢水排放口安裝在自動監(jiān)控設(shè)備，通過環(huán)保驗收，出水水質(zhì)穩(wěn)定并符合排放標(biāo)準(zhǔn)，其處理效果見表2。

四、結(jié)論

厭氧IC塔占地面積小，具有內(nèi)循環(huán)自我調(diào)節(jié)功能、厭氧反應(yīng)效率高、抗沖擊負(fù)荷高、運(yùn)行穩(wěn)定等特點。采用厭氧IC塔+好氧工藝處理地瓜干食品加工廢水，處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，不僅實現(xiàn)廢水達(dá)標(biāo)排放，而且可以實現(xiàn)廢物資源化利用，達(dá)到節(jié)能減排目的，并解決了地瓜干食品加工廢水長期污染河流水質(zhì)問題，為連城地瓜干食品加工企業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)力保障，具有較高的生態(tài)環(huán)境和社會效益。