以果凍為主的食品生產(chǎn)廢水如何處理

據(jù)報(bào)道，中國(guó)將在2015年取代美國(guó)成為全球最大的食品和日用品市場(chǎng)。隨著食品工業(yè)的高速發(fā)展及其工業(yè)化程度的不斷加強(qiáng)，食品生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的環(huán)境污染日益加劇，對(duì)人類健康的危害也日益普遍和嚴(yán)重，特別是生產(chǎn)過(guò)程排出的廢水，具有有機(jī)污染物濃度高、懸浮物含量高、油脂含量高、氮磷化合物含量高、水質(zhì)和水量變化幅度大等特點(diǎn)，如果不加以妥善處理直接排入水體，必將對(duì)環(huán)境造成極大危害。食品生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢水不僅量大，而且成分復(fù)雜，單一的處理工藝往往無(wú)法達(dá)到較高的處理要求，且對(duì)廢水中的不同污染物的處理效果也不相同。因此，實(shí)際工程中，通常采用多級(jí)流程聯(lián)合處理，以達(dá)到高效、高負(fù)荷、抗沖擊等要求。針對(duì)廢水各污染物的不同特性，在物化階段盡可能去除其中的油脂及SS等污染物質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上采用厭氧和好氧組合生物處理技術(shù)。

1 項(xiàng)目概述
 
某食品有限公司主要生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)果凍、膨化食品、烘焙食品等，生產(chǎn)廢水70%以上來(lái)自于果凍生產(chǎn)，另外還有少量膨化、烘焙生產(chǎn)車間排放的廢水及少量生活污水。果凍生產(chǎn)廢水主要來(lái)自水果預(yù)煮、制汁、濃縮等工序，有機(jī)物主要以碳水化合物為主，如糖類、有機(jī)酸、多元醇等，廢水中還含有一定量的明膠、果膠、卡拉膠等，這些膠分子質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。因此該企業(yè)廢水是一種高濃度的有機(jī)廢水，水質(zhì)特點(diǎn)是COD、BOD、SS、油脂含量高，B/C高，可生化性好，氮、磷含量高。按照環(huán)保“三同時(shí)”的要求，公司配套建設(shè)相應(yīng)的廢水處理工程。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)及工藝流程
 
2.1 水量及水質(zhì)
 
根據(jù)企業(yè)提供的資料，本廢水處理工程處理的廢水主要為果凍生產(chǎn)廢水，另外包括少量膨化食品生產(chǎn)廢水、烘焙食品生產(chǎn)廢水以及廠區(qū)生活污水。按照公司所在地環(huán)保部門的要求，該廢水處理工程需達(dá)到國(guó)家環(huán)保部頒布的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的二級(jí)排放要求，然后排入市政污水 處理廠進(jìn)一步處理。綜合國(guó)內(nèi)外同行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，確定該廢水處理工程的設(shè)計(jì)規(guī)模為1 000 m3/d（42 m3/h），綜合廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)如表 1所示。

表 1 綜合廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

 2.2 工藝流程
 
廢水的BOD5/COD=0.447，可生化性較好，故廢水處理可采用以生化處理（厭氧+好氧組合工藝）為主、物化處理為輔的組合處理工藝，又因廢水中動(dòng)植物油濃度較高，可增加除油預(yù)處理設(shè)施，以確保后續(xù)處理工序良好運(yùn)行以及外排廢水中動(dòng)植物油濃度達(dá)標(biāo)。確定工程采用“預(yù)處理+高效氣浮+UBF厭氧+改良氧化溝”的綜合處理工藝，工藝流程見圖 1。

 圖 1 廢水處理工藝流程

2.3 工藝說(shuō)明
 
生產(chǎn)系統(tǒng)排出的廢水以及廠區(qū)內(nèi)的生活污水經(jīng)排水管（溝）進(jìn)入廢水處理站，在經(jīng)過(guò)機(jī)械格柵去除大粒徑漂浮雜質(zhì)后進(jìn)入集水調(diào)節(jié)池。集水調(diào)節(jié)池上設(shè)撇油器，池內(nèi)安裝穿孔管曝氣系統(tǒng)。設(shè)置集水調(diào)節(jié)池，可以穩(wěn)定調(diào)節(jié)廢水的水量與水質(zhì)，防止由于廢水排水的不連續(xù)而造成廢水處理系統(tǒng)的負(fù)荷沖擊。曝氣可充分?jǐn)噭?dòng)混合廢水，一方面可使廢水中漂浮狀油脂充分上浮，另一方面可防止有機(jī)質(zhì)沉淀厭氧氧化進(jìn)而腐敗發(fā)臭，同時(shí)對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)曝氣還可以降解部分有機(jī)負(fù)荷，減輕后續(xù)系統(tǒng)的壓力。廢水在集水調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量后由泵送入高效氣浮澄清器，在輸送過(guò)程中投加混凝劑，經(jīng)過(guò)混凝氣浮去除廢水中大部分的膠體類懸浮物質(zhì)及動(dòng)植物油脂等有機(jī)污染物，為后續(xù)生化處理奠定基礎(chǔ)。

高效氣浮澄清器出水進(jìn)入生化處理系統(tǒng)的微生物酸化池。在微生物酸化池中，特種產(chǎn)酸菌將復(fù)雜難降解的COD轉(zhuǎn)化為易降解的COD，高分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低分子有機(jī)物，這為后續(xù)的厭氧反應(yīng)器中的產(chǎn)甲烷菌提供了充足的食物。微生物酸化池出水在厭氧調(diào)節(jié)池中與厭氧處理后的一部分出水混合后由泵送入U(xiǎn)BF厭氧反應(yīng)器。在高效產(chǎn)甲烷菌的作用下，大部分的有機(jī)物被分解為無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)（二氧化碳和水）和甲烷，出水自流入好氧生化處理系統(tǒng)，甲烷通過(guò)三相分離器收集后送入鍋爐燃燒。

厭氧出水進(jìn)入由生物選擇池、改良氧化溝以及二沉池組成的好氧生化處理系統(tǒng)進(jìn)行好氧生化處理。經(jīng)過(guò)好氧生化處理后的廢水經(jīng)二沉池泥水分離后，上清液即可回用或達(dá)標(biāo)外排。

高效氣浮澄清器的浮渣及沉淀污泥以及厭氧池、二沉池的剩余污泥，經(jīng)污泥濃縮池濃縮后泵入污泥脫水機(jī)脫水，含水率達(dá)到75%左右后外運(yùn)，進(jìn)行綜合利用或填埋處置。污泥濃縮池的上清液及脫水過(guò)程中的濾液、沖洗液回流入集水池進(jìn)行再處理，杜絕產(chǎn)生二次污染。

3 工藝設(shè)備及設(shè)計(jì)參數(shù)
 
3.1 預(yù)處理單元
 
（1）格柵。LHXG-500型格柵1臺(tái)，材質(zhì)為304不銹鋼，有效柵寬500 mm，柵齒間隙5 mm，柵網(wǎng)速度3.8 m/min，功率0.55 kW。格柵傾角60°，溝（渠）深1.5 m，卸渣高度2 m。

（2）集水調(diào)節(jié)池。鑒于該企業(yè)生產(chǎn)廢水的排放為間歇性排放，水質(zhì)、水量的波動(dòng)性較大，為避免整個(gè)處理系統(tǒng)受到負(fù)荷沖擊致使處理效果不穩(wěn)定，在整個(gè)廢水處理系統(tǒng)前設(shè)置大容積磚混結(jié)構(gòu)集水調(diào)節(jié)池1座，用來(lái)收集生產(chǎn)系統(tǒng)排放的廢水，起到穩(wěn)定水量，調(diào)節(jié)水質(zhì)的作用。集水調(diào)節(jié)池池面設(shè)置撇油器，撇油撇渣。水下設(shè)置曝氣管，防止懸浮物沉積。從集水調(diào)節(jié)池出來(lái)的廢水由泵提升送至高效氣浮澄清器。集水調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)流量42 m3/h，水力停留時(shí)間（HRT）8 h，規(guī)格尺寸16.0 m×6.0 m×4.0 m，有效容積336 m3，高程布置上超高0.5 m。

配套設(shè)備包括：80WQ50-10-3廢水提升泵2臺(tái)，1用1備；LHPY-60行車式撇油器1臺(tái)，鋼制防腐；DN 50穿孔曝氣管1套，ABS；SWR150-150A-1520羅茨鼓風(fēng)機(jī)2套，1用1備。

3.2 物化處理單元
 
（1）高效氣浮澄清器。鋼制內(nèi)襯不銹鋼LH- QC7.5型高效氣浮澄清器1臺(tái)，設(shè)計(jì)流量42 m3/h，外型尺寸為6.0 m×2.0 m×2.4 m，功率7.5 kW +0.5 kW。

（2）加藥系統(tǒng)。包括溶藥罐4臺(tái)，尺寸為D 2.0 m×2.5 m，體積6.5 m3，碳鋼防腐；JBR-400溶藥攪拌器 4臺(tái)，2用2備，鋼制防腐；加藥泵4臺(tái)，Q=2 m3/h，H=20 m，2用2備。

3.3 厭氧生化處理單元
 
（1）微生物酸化池。磚混二廊道折流式微生物酸化池1座，主要用來(lái)接收高效氣浮澄清器出水，利用特種產(chǎn)酸菌將復(fù)雜難降解的COD轉(zhuǎn)化為易降解的COD，高分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低分子有機(jī)物（低級(jí)脂肪酸），為后續(xù)UBF厭氧反應(yīng)器中的產(chǎn)甲烷菌提供充足的營(yíng)養(yǎng)。設(shè)計(jì)流量42 m3/h，HRT=9 h，規(guī)格尺寸為14.0 m×8.0 m×4.5 m，有效容積380 m3，高程布置上超高2.0 m。

酸化池填料采用專用全塑性?shī)A片維綸醛化絲填料，規(guī)格D=150 mm，安裝高度2.5 m，總體積280 m3。

（2）厭氧調(diào)節(jié)池。磚混結(jié)構(gòu)厭氧調(diào)節(jié)池1座，用來(lái)接收微生物酸化池出水、反應(yīng)器回流水，廢水在此混合后由提升泵送入U(xiǎn)BF厭氧反應(yīng)器。池內(nèi)設(shè)置列管式蒸汽加熱管，冬季利用生產(chǎn)系統(tǒng)廢蒸汽的余熱循環(huán)加熱池內(nèi)廢水，以提高厭氧效果。設(shè)計(jì)流量42 m3/h，HRT=51.4 min，規(guī)格尺寸4.0 m×3.0 m×3.5 m，有效容積36 m3，高程布置上超高0.5 m。

配套100W80-20型厭氧進(jìn)液泵2臺(tái)，1用1備。

（3）UBF厭氧反應(yīng)器。鋼制內(nèi)襯玻璃鋼UBF厭氧反應(yīng)器1座，在這里高效產(chǎn)甲烷菌將廢水中大量的低級(jí)脂肪酸降解轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水和新的細(xì)胞物質(zhì)，在降解廢水污染負(fù)荷的同時(shí)回收沼氣。設(shè)計(jì)流量42 m3/h，HRT=7.62 h，COD容積負(fù)荷4.73 kg/（m3·d），外形尺寸D 8 m×7.0 m，有效容積320 m3，高程布置上超高4.5 m。

厭氧填料采用專用全塑性?shī)A片維綸醛化絲填料，規(guī)格為D=150 mm，總體積125 m3，安裝高度2.5 m。

鋼骨架玻璃鋼三相分離器1套，規(guī)格為D 8 m×0.5 m。

厭氧附件1套，包括布水器、溢流堰、回流裝置、水封系統(tǒng)，鋼制防腐。

3.4 好氧生化處理單元
 
（1）生物選擇池。鋼筋砼結(jié)構(gòu)生物選擇池1座，設(shè)計(jì)流量42 m3/h，HRT=34.3 min，規(guī)格尺寸為D 3.0 m×4.0 m，有效容積24 m3，高程布置上超高3.5 m。

配套QJB320型不銹鋼潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái)。

（2）改良氧化溝。鋼筋砼二廊道折流式改良氧化溝1座，設(shè)計(jì)流量42 m3/h，HRT=25.7 h，COD容積負(fù)荷0.56 kg/（m3·d），MLSS 2～3 g/L，污泥負(fù)荷（以 COD/MLSS計(jì)）0.22 kg/（kg·d），池體尺寸30.0 m× 8.0 m×5.0 m，有效容積1 080 m3，高程布置上超高3.0 m。

配套LH-TB11型不銹鋼推流攪拌式曝氣機(jī) 2臺(tái)。

（3）二沉池。鋼筋砼平流式沉淀池1座，用來(lái)接收好氧生化廢水，沉淀澄清，回流及外排污泥。設(shè)計(jì)流量42 m3/h，HRT=6.9 h，表面負(fù)荷0.53 m3/（m2·h），規(guī)格尺寸10.0 m×8.0 m×4.2 m，有效容積290 m3，高程布置上超高2.5 m。

配套設(shè)備包括：LHXN-8型行車式刮吸泥機(jī) 1套，鋼制防腐，水下不銹鋼；80WQ40-12-3吸泥泵2臺(tái)。

3.5 污泥處理單元
 
（1）污泥濃縮池。鋼筋砼豎流式沉淀池2座，用來(lái)儲(chǔ)存系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥并進(jìn)行濃縮。規(guī)格尺寸 D 3.0 m×4.5 m，有效容積28 m3，高程布置上超高 0.5 m。

（2）污泥脫水機(jī)。LH-X1000帶式濃縮壓榨一體化過(guò)濾機(jī)1臺(tái)，處理能力10～25 m3/h，功率0.55 kW +1.5 kW。

配套設(shè)備包括：污泥輸送泵2臺(tái)，1用1備，Q=30 m3/h，H=20 m；沖洗水泵1臺(tái)，Q=20 m3/h，H=45 m；空壓機(jī)1臺(tái)，Q=0.30 m3/min，P=0.7 MPa。

加藥系統(tǒng)1套，含溶藥儲(chǔ)藥罐、溶藥攪拌器、加藥計(jì)量泵。

4 工程實(shí)際運(yùn)行效果
 
4.1 污染物去除效果
 
該工程經(jīng)半年多的實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)都能穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具體各階段處理效果見表 2。

表 2 實(shí)際處理效果監(jiān)測(cè)

 注：各組數(shù)據(jù)均為10次檢測(cè)結(jié)果的平均值。

4.2 處理成本
 
（1）工程用電設(shè)備共計(jì)26臺(tái)（套），總裝機(jī)容量為131.39 kW，實(shí)際水處理系統(tǒng)正常運(yùn)行功率 86.29 kW，若電價(jià)按0.60元/（kW·h）計(jì)，則每天電費(fèi)994.06元。

（2）污水處理廠采用四班三運(yùn)轉(zhuǎn)工作制，定員5人（其中污水站站長(zhǎng)1名、技術(shù)員、化驗(yàn)人員由站長(zhǎng)兼、操作工4名），人均日工資按60元計(jì)，則每日人工工資300元。

（3）工程每日絮凝劑消耗費(fèi)用為250元。以上合計(jì)，本工程每日運(yùn)行直接費(fèi)用為1 544.06元，折合噸水處理直接成本為1.54元。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

5 結(jié)論
 
運(yùn)行結(jié)果表明，采用預(yù)處理+厭氧+好氧工藝來(lái)處理以果凍為主的食品生產(chǎn)有機(jī)廢水可行，系統(tǒng)處理效果明顯，各項(xiàng)指標(biāo)去除率高，COD總的去除率為97%，BOD5總?cè)コ�率�?8.5%，SS總?cè)コ��?4.9%，氨氮總?cè)コ�率�?5.7%，油脂總?cè)コ�率�?3.4%。出水水質(zhì)優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

從運(yùn)行實(shí)踐來(lái)看，該工藝具有較高的抗沖擊負(fù)荷能力，運(yùn)行穩(wěn)定，盡管車間排出水的水質(zhì)水量起伏大，但出水水質(zhì)始終能滿足排放要求。

工程投資較低，運(yùn)行費(fèi)用合理。該工程總投資為235萬(wàn)元，運(yùn)行費(fèi)用為1.54元/m3。該工藝對(duì)同類廢水的處理有一定的借鑒意義。

由于沒(méi)有采用自控加藥系統(tǒng)，藥劑的投加不能根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的變化及時(shí)調(diào)整，運(yùn)行中存在藥劑浪費(fèi)現(xiàn)象。厭氧產(chǎn)生的沼氣經(jīng)測(cè)量每天可達(dá)300 m3左右，工程中只是簡(jiǎn)單引入鍋爐燃燒，沒(méi)有高效利用。如果在上述方面加以改進(jìn)，運(yùn)行費(fèi)用會(huì)有大幅降低。