飲料廢水處理方案

    飲料廢水主要污染物為COD。根據(jù)飲料品種的不同，飲料廢水有機(jī)物濃度可分為高濃度、中濃度和低濃度，如乳品飲料廢水COD較高， 無酸碳酸飲料廢水COD中等，茶飲料COD較低。飲料廢水屬于生化性較好的廢水。

主要控制參數(shù)為：
ICEAS法是一種近年來被廣為采用的高效水處理方法，它和傳統(tǒng)的活性污泥法的區(qū)別在于它集曝氣池和沉淀池為一體，處理呈間隙性循環(huán)狀態(tài)，是一種改良的SBR法。采用ICEAS法處理 飲料生產(chǎn)廢水，它使廢水中COD和BOD的去除率達(dá)90%以上。其工藝具有四個(gè)特點(diǎn)：一是連續(xù)進(jìn)水間隙出水的改良批式處理系統(tǒng)；二是反應(yīng)池和沉淀池合二為一，降低了土建費(fèi)用；三是在沉淀和出水階段，活性污泥處于內(nèi)源呼吸期，產(chǎn)泥效率低；四是在完全靜止的狀態(tài)下易于活性污泥沉降。
杭州市環(huán)境監(jiān)測中心對利用上述ICEAS法處理工藝的污水的監(jiān)測結(jié)果表明：COD進(jìn)水濃度為1820mg/L，出水為93.4mg/L，去除率為94.9%；BOD進(jìn)水濃度為644mg/L，出水為44.4mg/L，去除率為93.1%。
ICEAS法處理某公司飲料生產(chǎn)污水，處理設(shè)施的土建費(fèi)用320萬，設(shè)備費(fèi)190萬，其他費(fèi)用14萬。運(yùn)行費(fèi)用1.435元/M3，去除1kgCOD需要0.915元。雖然該方法的土建費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用相對偏高，但該處理方法的設(shè)施自動(dòng)化程度高，操作簡單，整個(gè)系統(tǒng)占地面積小，運(yùn)行穩(wěn)定，基本無臭氣，只要保證運(yùn)行時(shí)有充足的營養(yǎng)物，就不會(huì)發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象。因此仍不失為一種好的處理方法。ICEAS法作為一種改良的活性污泥法，也可以應(yīng)用于其他生物化學(xué)污水處理。

                           表1 　水質(zhì)指標(biāo)及其排放標(biāo)準(zhǔn)mg/ L (p H 除外)

2 飲料廢水處理方案：工藝流程 處理廢水采用厭氧+ 好氧系統(tǒng)去除廢水中的有機(jī)物,處理工藝流程見圖1 。

飲料廠生產(chǎn)廢水從車間中排出后排入調(diào)節(jié)池,然后,廢水經(jīng)過一個(gè)水力式固液分離機(jī)隔除大部分廢水中的懸浮固體。從調(diào)節(jié)池中廢水由泵流至酸化池及上流式厭氧污泥床反應(yīng)器中(UASB) 。其流量是由微機(jī)控制。有機(jī)物首先分解為有機(jī)酸,然后分解為甲烷和二氧化碳。在反應(yīng)器頂部設(shè)置有一系列的三相分離器,將甲烷氣,污泥和處理后廢水有效地分開。此三相分離器能有效地截留全部有用的甲烷。收集后的甲烷氣可作為鍋爐燃料,在系統(tǒng)中,也設(shè)有燃燒器用來處理不被利用的甲烷氣。厭氧后的廢水由一個(gè)傳統(tǒng)的活性污泥處理系統(tǒng)作最后處理,將COD 降至20mg/ L 。處理后的廢水排放至水道中。 

3 飲料廢水處理方案：基礎(chǔ)構(gòu)筑物 

3.1 調(diào)節(jié)池常用的調(diào)節(jié)池,進(jìn)水為重力流,出水用水泵抽升,另外,對高堿度的間歇排放液應(yīng)分開貯存后,再定量地排進(jìn)調(diào)節(jié)池,以減少p H 調(diào)節(jié)所需的藥品。 

3.2 酸化池主要由產(chǎn)酸細(xì)菌將各種復(fù)雜的大分子有機(jī)物水解、酸化為小分子脂肪酸、醇、醛、氫等物質(zhì)。酸化池容積500 m3 ,為混凝土結(jié)構(gòu),尺寸:長×寬×深= 1318 m ×713 m ×515 m;水力停留時(shí)間6h ,容積負(fù)荷25～50 kg/ (m31 d) ;攪拌器功率3kW(610 W/ m3 ) 。 

3.3 上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB) 升流式厭氧污泥床式集生物反應(yīng)與沉淀于一體,是一種結(jié)構(gòu)緊湊的厭氧反應(yīng)器。它主要由進(jìn)水配水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離器、氣室(也稱集氣罩) 、處理水排出系統(tǒng)5 部分組成。與其他類型的厭氧反應(yīng)器相比,上流式厭氧污泥床具有一系列的優(yōu)點(diǎn),其中包括: (1) 污泥床內(nèi)生物量多,折合濃度計(jì)算可達(dá)20～30 g/ L ; (2) 容積負(fù)荷率高,在中溫發(fā)酵條件下,一般可達(dá)10 kg/ (m3 ?d) 左右,甚至能夠高達(dá)15～40 kg/ (m3 ?d) ,廢水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間較短,因此所需池容大大縮小; (3)設(shè)備簡單,運(yùn)行方便,勿需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置,不需充填填料,也不需在反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)機(jī)械攪拌裝置,造價(jià)相對較低,便于管理,而且不存在堵塞現(xiàn)象。設(shè)計(jì)COD 容積負(fù)荷6 kg/ (m3 ?d) ,UASB 反應(yīng)池容積667 m3 。設(shè)計(jì)厭氧處理后去除率達(dá)到90 % ,即處理后的COD 濃度為200 mg/ L , BOD 濃度為135mg/ L ,污泥產(chǎn)生量為0104 kg/ kg ,因此總的污泥產(chǎn)量為144 kg/ d。產(chǎn)生的生物氣大約為1440 m3 / d(內(nèi)含75 %甲烷) 

3.4 活性污泥好氧系統(tǒng)經(jīng)過厭氧系統(tǒng)處理后,污水去除80 %～90 %有機(jī)物,為確?？蛇_(dá)國家一級排放標(biāo)準(zhǔn),厭氧后的污水由一個(gè)傳統(tǒng)的活性污泥處理系統(tǒng)作最后處理,將COD 降至20 mg/ L 左右。活性污泥系統(tǒng)所產(chǎn)生的剩余污泥將回流到酸化池和其他污水一起送進(jìn)厭氧系統(tǒng)消化。進(jìn)水中所含BOD 270 kg/ d ,設(shè)計(jì)F/ M 比為013kg/ (kg ?d) ,MLVSS 的濃度為2250 mg/ L 。曝氣池的容積為400 m3 ,采用2 個(gè)曝氣池,需氧量為540 kg/d。曝氣頭選用標(biāo)準(zhǔn)傳氧速率(深412 m) 為50186 g/(m3 ?m) 曝氣頭,按8 m3 / ( h ?m) 來算所需曝氣頭的數(shù)量為56 m。為了保險(xiǎn)起見選用80 個(gè)曝氣頭。曝氣所需空氣量為44204 m3 / h ,這樣選取2 臺(tái)240 m3 / h(515 kW) 的鼓風(fēng)機(jī)。剩余污泥量為55 kg/ d ,污泥含水率為9912 %。 

3.5 沉淀池按流量為2000 m3 / d ,表面負(fù)荷為110 m3 / (m2 ?h) ,中心管流速為108 m/ h 來計(jì)算, 中心管面積為0177 m2 ,沉淀部分有效斷面積為8313 m2 ,沉淀池的直徑為1013 m。 

4 飲料廢水處理方案：系統(tǒng)特點(diǎn) 

4.1 厭氧工藝出水部分回流酸化器出水VFA 濃度高,堿度和p H 較低,而產(chǎn)甲烷菌適宜生長于p H 為中性或略偏堿性的環(huán)境中。如果產(chǎn)酸器出水直接進(jìn)入產(chǎn)甲烷器,產(chǎn)甲烷器中的產(chǎn)甲烷菌難以獲得最佳生長條件,反應(yīng)器的處理效率也必然受到影響。故將p H 和堿度都較高的產(chǎn)甲烷器出水部分回流,與酸化器出水混合后,再進(jìn)入產(chǎn)甲烷器是一種經(jīng)濟(jì)的操作方法。 具體參見更多相關(guān)技術(shù)文檔。

4.2 活性污泥系統(tǒng)三組并列設(shè)計(jì)可提供最大的操作自由度,以方便操作員按現(xiàn)場條件調(diào)校最合適的操作模式。在系統(tǒng)中,剩余污泥可被泵送至酸化池和污水一起進(jìn)入U(xiǎn)ASB 中被消化,UASB 只需要每年排一次污泥,污泥穩(wěn)定,其含水率大約在85 %～90 % ,因此直接可以把它進(jìn)行堆肥,不需要在系統(tǒng)中加入污泥脫水設(shè)備。污泥可貯存較長時(shí)期,以便用作其他系統(tǒng)調(diào)試時(shí)使用。 

4.3 進(jìn)流水加熱(冬季使用) 冬季最低污水溫度為10 ℃,而厭氧池操作的最低溫度為24 ℃,因此要在系統(tǒng)中加進(jìn)一臺(tái)廢熱回收系統(tǒng),使厭氧后污水升溫,設(shè)計(jì)蒸氣需求量為1290 kg/ h。 

5 飲料廢水處理方案：技術(shù)分析傳統(tǒng)上,好氧系統(tǒng)長被用作處理飲料廠污水,但在實(shí)際處理中,好氧系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)以下情況: (1) 不能適應(yīng)污水濃度及水力波動(dòng),好氧細(xì)菌要在很穩(wěn)定的環(huán)境下工作(需要很大的調(diào)節(jié)池,約24～48 h 流量) ; (2) 在處理高碳水化合物污水時(shí),容易產(chǎn)生絲狀菌,絲狀菌是污泥膨脹的主要原因; (3) 耗氧細(xì)菌是由多種不同的微生物所組成,其組成按操作環(huán)境而改變,需要對各種微生物有足夠了解; (4) 供氧系統(tǒng)維修困難,鼓風(fēng)機(jī)和曝氣頭需要經(jīng)常維修; (5) 要保持一定的溶解度(2 mg/ L 左右) ,不能太高和太低。目前,厭氧生化系統(tǒng)彌補(bǔ)了好氧系統(tǒng)的許多問題: (1) 低過剩污泥生產(chǎn)(0105 kg/ kg 去除) ,是活性污泥法的1/ 3～1/ 5 ,低營養(yǎng)資源需求(500 ∶5 ∶1～1000 ∶5 ∶1) ,是耗氧系統(tǒng)的1/ 5～1/ 10 ; (2) 不需要充氧系統(tǒng),從而降低能源消耗(約需20 %耗氧系統(tǒng)的能源) ; (3) 產(chǎn)生可用的甲烷氣(0135 m3 / kg 去除) ; (4) 厭氧系統(tǒng)可間歇性操作(最長可達(dá)12～19 月停止操作) 而對厭氧細(xì)菌不會(huì)有不良影響,同時(shí)只需1～3 d 便可回復(fù)正常操作; (5) 在操作良好的情況下,其厭氧細(xì)菌量可達(dá)1 %～3 %; (6) 高處理效果(COD 去除率可達(dá)90 %以上) ; ( 7) 操作穩(wěn)定可忍受尖峰負(fù)荷, p H 及溫度變化。 

6 飲料廢水處理方案：結(jié)論 (1) 該工藝設(shè)施處理飲料廢水能夠獲得較滿意的效果,尤其COD 和BOD5 的去除率均達(dá)到98 % ,出水完全滿足達(dá)標(biāo)排放水質(zhì)要求。 (2) UASB2好氧工藝運(yùn)行費(fèi)用較傳統(tǒng)好氧工藝有一定減少,降低了水處理成本。 (3) UASB2好氧工藝抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),可有效緩沖污水不穩(wěn)定負(fù)荷的沖擊,確保處理效果的穩(wěn)定,值得推廣。

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