苹果汁加工高浓度有机废水的处理

加工生产苹果汁，其废水主要来自冲洗、粉碎、榨汁等工序，水量约为 1000 m³／d，废水中含有大量的碎果屑、果胶，具有有机物浓度高，SS高，pH值低，水质变化大等特点。本着投资省，技术可靠，运行稳定的原则，确定采用以水解酸化十接触氧化为主体的生化处理工艺。该工程2001年建成，2002年调试运行成功。运行1年多来，出水水质稳定，管理简便，从根本上解决了生产废水对环境的污染。
1　原水水质、水且和处理后水质
1.1 原水水量
　　根据公司提供的资料，该工程设计水量为1000 m³／d 。
1.2 原水水质
　　该公司废水主要来自冲洗、粉碎、榨汁工序，污水可生化性较高。根据环保部门要求，处理后水质满足《污水综合排放标准》（GB8978－96）中的二级标准。原水水质和处理后水质见表1。
表1 原水水质及处理后水质

项目	ρ（CODCr）／（mg·L-1）	ρ（BOD5）／（mg·L-1）	ρ（SS）/（mg·L-1）	pH值
原水水质	≤8000	≤4800	≤6000	4～8
出水水质	＜150	＜30	＜150	6～9

2　 废水处理工艺流程
2.1 工艺流程
　　本工程采用水解酸化+接触氧化为主体的生化处理工艺，流程如图1^[1]：

2.2 工艺流程说明
　　①格栅：污水中含有大量漂浮物和悬浮物，为减少后续处理单元的负荷，设计粗细两道格栅,保证后续处理构筑物正常运行。
　　②预曝气调节池：由于生产车间污水排放水质、水量变化大，因此需设调节池调节水质、水量。在池内投加 NaOH，调节 pH值。本工程采用预曝气调节池，可以防止细微的果屑发酵，对有机物也有一定的去除率。
　　③提升泵：预曝气调节池内水位较低，且变化较大，因此池内设污水提升泵，使污水流到后续的构筑物中进行处理，提升泵采用WQ潜污泵，l用1备。
　　④初沉池：采用平流式沉淀池，进一步沉淀微细果属及悬浮物，以保证后续处理构筑物的正常运行。
　　⑤水解酸化池^[2]：利用兼氧菌将大分子有机物转化为易好氧生物降解的小分子有机物，降低COD_cr浓度，减轻后续好氧处理负荷。池内设置弹性填料，分段加密悬挂。正常运行后，COD_cr去除率45％，运行相当稳定。运行时采用间歇曝气，间隔时间8h，每次曝气时间 5～10 min。水解酸化出水在进接触氧化池前，利用自动投药泵投加NaOH溶液，调节pH值调至6～8。
　　⑥接触氧化池^[3]：本工艺采用两级接触氧化，池内安装弹性填料，一级接触氧化池采用散流式曝气器，二级接触氧化池采用微孔曝气器。
　　⑦二沉池^[4]：采用平流式沉淀池，沉淀分离接触氧化池出水中脱落的生物膜，减少后续气浮池加药量，降低运行成本。
2.3 主要构筑物及其工艺参数
　　主要构筑物及其工艺参数见表2。
表2 主要构筑物及其工艺参数

构筑物	型号规格	数量	设计及运行参数
格栅	粗格栅、细格栅	各1套	粗格栅：10 mm栅隙，细格栅：3 mm 栅隙
预临气调节池	钢砼18.0m × 7.5m ×4.0m	1座	停留时间 10 h，气水比10：1
提升泵	WQ50－10—3	2台	Q= 50 m3/h，H= 10m，P＝kW
初沉池	钢砼 10.9m × 3.1 m ×4.0 m	1座	停留时间2h，有效水深：3.5 m
水解酸化池	钢砼 26m × 10．75 m ×5.0 m	1座	停留时间40 h，有效水深：4.6m
接触氧化池	钢砼 16m × 10.75m ×5 m，12.3m × 8.5m × 5m	2座	设计负荷为 1．4 kg[BOD5]/（d·m3 填料）， 停留时间 32 h，有效水深：4.5m
二沉池	钢砼 10.9 m × 3.l m ×4.0 m	1座	停留时间2h，有效水深：3.5m
气浮机	部分溶气气浮	1台	表面负荷 3．2 m3/（m2·h），回流比40％
污泥浓缩池	钢砼　5m ×5 m ×4.0 m	1座	浓缩时间 12 h

3 调试运行及处理效果
3.1 调试运行
　　为缩短调试时间，从城市污水处理厂引进200m³ 好氧活性污泥，其中100 m³ 投入水解酸化池，其余投人接触氧化池。调试期间间歇进水，进水量逐步加大，从l／4到全部进水，每日排出池内上清液。调试期间，严格控制pH值以及营养盐，进入水解酸化池pH值控制在7～8左右，进入接触氧化池pH值控制在6～8，在初沉池中投加尿素和磷酸二铰，以弥补果汁在废水中氮和磷元素的不足，投加量按m（COD）：m（N）：m（P）=200 ：5：1计算。由于工程的调试时间在夏季，因而相对于冬季调试时间大大缩短，接种 15 d后接触氧化池挂膜明显，l月后酸化池挂膜成功。又经过 20 d调试运行，污水处理系统进人正常运行状态，处理效果稳定。调试周期共 50 d。
　　调试运行经验：在调试前期，由于生物膜未生长，水解酸化及接触氧化池达不到相应的设计负荷，原水浓度又很高，生化填料很不容易挂膜。因此采用污泥回流，起到了稀释的作用，有利于挂膜。另外，在调试以及运行阶段，我们加强了格栅的清渣工作。果汁加工废水的特点是废水含有大量的碎果屑、果肉、果胶等物质，这些物质对于后续处理构筑物有非常不利的影响。针对这种情况，我们在生产车间废水出口处增加了一道格栅，并请厂家对生产工艺进行了改进，从而降低了原水的SS。
3.2 各构筑物处理效果
　　表3是根据长期观测的平均结果。
表3 各构筑物处理效果

单元	ρ（CODcr）／（mg·L-1）			ρ（SS）／（mg·L-1）
	进口	出口	去除率／％	进口	出口	去除率／％
格栅	8000	7600	5	5000	3900	30
曝气调节池	7600	7200	5	3900	3500	8
初沉池	7200	6900	3.8	3500	2000	30
水解酸化池	6900	3700	40	2000	460	31
一级接触氧化池	3700	860	36	460	530
二级接触氧化池	860	170	8.6	530	480
二沉池	170	150	0.25	480	230	5
气浮	150	115	0.44	230	85	2.9

3.3 最终处理效果
　　本设计采用水解一好氧生物处理工艺，克服了处理高浓度有机废水采用厌氧处理工艺时，要求设备密封严格、操作管理复杂等问题。其出水水质如表4，达到了规定的排放标准。通过系统1年多来的运行表明，该工艺产泥量少，泥饼不含有毒物质，可直接用做肥料。
表4 水质检测结果

项目	原水平均值	气浮池出水平均值	去除率／％
ρ（CODcr）／（mg·L-1）	8000	128	98.4
ρ（BOD5）/（mg·L-1）	4800	28	99.4
ρ（SS）／（mg·L-1）	5000	85	98.3
PH值	4-6	6-8

4 主要技术经济参数
　　主要技术经济参数见表5。
表5 主要技术经济参数

项目	数量	备注
占地／m2	1650
装机容量/kW	84	常开为 68 kw
总投资／万元	230	不含三通一平
运行电费／元	0.67	处理每m3废水的电费
人员工资／元	600	污水站4人月工资

5 结论
　　①针对苹果汁加工产生的高浓度有机废水，采用水解酸化+接触氧化处理工艺，不仅能有效的去除废水中的有机物、悬浮物，而且运行可靠，管理方便，处理效果好。
　　②水解酸化工艺能耗低，耐冲击负荷能力强，运行稳定。
　　③本工程实施后，保护了环境，解决了企业的后顾之忧，具有显著的社会效益和环境效益。