柑橘加工廢水處理工程實例

福建省環境保護設計院 袁 松

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柑橘加工廢水處理工程實例

福建省環境保護設計院 袁 松

介紹采用“混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化”工藝處理柑橘罐頭加工廢水的效能及工藝設計、調試運行經驗。在進水COD為800～1200mg/L的條件下，經該工藝處理后出水為100mg/L以下，各項指標均達到國家《污水綜合排放標準》(GB8978－1996)一級排放標準，工程實踐表明該處理系統具有耐沖擊負荷、運行管理簡單、工程投資省、運行費用低等特點。

柑橘罐頭加工廢水 混凝沉淀 接觸氧化

柑橘罐頭加工廢水具有水量大、懸浮物多、含有大量難以降解的果膠等特點，是一種較難處理的食品加工廢水，許多設計單位對柑橘罐頭加工廢水的特性認識不足，僅將其作為一般食品加工廢水處理，對廢水中的果膠等物質的去除不夠重視，結果導致建成的污水處理設施無法正常運行。受福建省漳州市某罐頭食品有限公司委托，對該公司所屬柑橘罐頭加工廠生產廢水進行處理，設計采用“混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化”工藝處理該廢水，強化對果膠等物質的去除，工程現已建成并投入使用，取得了良好的處理效果，出水各項水質指標均達到排放標準。

1 設計背景

1.1 廢水來源

該柑橘罐頭加工廠的加工工藝為：原料→熱燙→去皮→分瓣→酸堿處理→分選→裝罐→灌汁→排氣→封罐→ 滅菌→入庫。廢水主要來自加工中的燙橘熱水、剝皮分瓣浸泡水、酸堿處理流槽水、分選檢驗流槽水以及低溫滅菌廢水。廢水中主要含有橘皮、果膠、經絡、果囊、囊衣、有機酸以及糖類等污染物，不含重金屬和有毒化學物質，B/C較高，屬于可生化污水。

1.2 廢水水質水量

該廠年加工柑橘罐頭1.5萬噸，設計水量取2500m3/d。根據當地環保部門要求，處理后出水需達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）一級排放標準，設計進、出水水質見表1。

表1 廢水進、出水水質

2 工藝流程

柑橘罐頭加工廢水是一種生化降解性較好的食品廢水，適合采用生化法處理，但其中含有大量細小的懸浮物，應在廢水進入生化處理系統前采用有效的預處理去除，以防止設備堵塞并降低后續生化處理設施的負荷，又因該污水果膠含量很高，所以在工藝選擇上考慮強化去除，為此，采用“混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化”為主體的處理工藝，工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程

3 主要處理構筑物和設備

3.1 格柵井

柑橘罐頭加工廢水中含有大量的懸浮物，其中經絡、囊衣等細小懸浮物格柵不易攔截，為此，在機械格柵后設置旋轉篩網，旋轉篩網采用不銹鋼網，孔目20目。

格柵井為地下鋼砼結構，尺寸6m×1.0m×1.8m，內置1臺機械格柵，柵條間距為20mm，功率為0.55kW，其后設置1臺旋轉篩網，轉速10r/min，功率為0.55kW。

3.2 調節池

因柑橘罐頭加工的多道工序產生的廢水濃度和水量不一樣，且班次之間出水不同，因此設置調節池用于調節水量和調勻水質，減少水量和水質的大幅度波動對后續生化系統的沖擊。調節池內設潛水攪拌機進行攪拌，以避免懸浮物沉淀在池內。

調節池為地下鋼砼結構，尺寸14m×12m×4.5m，有效水深為4m，HRT = 6h，設提升泵兩臺，1用1備，流量120m3/h，揚程10m，配套電機功率為5.5kW；設置攪拌器1臺，葉輪直徑620mm，攪拌器轉速480r/min，功率為4.0kW。

3.3 混凝沉淀池

由于廢水中含有果膠，因此設置混凝沉淀池，主要用于去除廢水中果膠以及部分SS。果膠溶解于酸性水體，投加NaOH調節pH至7，有利于果膠的析出，其中投加聚合氯化鐵（PAFC）與果膠發生鹽析作用生成果膠鹽，經絮凝沉淀使得果膠從溶液中分離，沉積下來的果膠污泥泵至1#污泥濃縮池。混凝沉淀池為集混凝反應、排泥、布水、集水于一體的構筑物。

混凝沉淀池為半埋地鋼砼結構，尺寸14 m ,高4.8m，HRT = 4h，內設周邊驅動刮泥機1臺。

3.4 水解酸化池

水解酸化池溶解氧濃度很低，好氧菌在此生長受到抑制，池中設置3.5m的填料層，填料層上附著生長厭氧水解和酸化細菌，污水穿透填料層時其中的顆粒物質和膠體被迅速截留和吸附在填料表面，進行代謝分解，在水解菌以及酶的作用下將不溶性有機物水解為溶解性有機物，在產酸菌的作用下，將大分子物質、難于降解的物質轉化為易于降解的小分子物質，以便于在后續生化處理系統中降解。水解酸化池池底設穿孔布水器及水流反射器，并設置潛水攪拌機，以保持池底污泥懸浮。

水解酸化池為半地下鋼砼結構，尺寸20m×12m×5.5m，有效水深為5m，HRT = 12h，分為4格，內掛組合填料840m3；設置攪拌器1臺，葉輪直徑620mm，攪拌器轉速480r/min，功率為5.0kW。

3.5 接觸氧化池

接觸氧化池內設置組合彈性填料，微生物附著在填料上生長，使得填料表面和填料間的空隙生成膜狀生物性污泥，廢水與其接觸從而得到凈化，生物接觸氧化池池底設曝氣管道，在曝氣條件下，填料上固著的好氧微生物在新陳代謝作用下降解有機污染物。

接觸氧化池為半地下鋼砼結構，尺寸25m×10m×5.8m，有效水深為5.3m，HRT=13h，分為10格，內掛組合填料750m3，填料容積負荷1500gBOD5/（m3·d）；氣水比取20m3/m3。設備間設羅茨風機兩臺，風量18.9m3/min，風壓58.8kPa，功率30 kW，池底均勻布置260mm微孔曝氣頭500個。

3.6 二沉池

采用輻流式沉淀池，通過沉降去除生化出水中衰老的生物膜及部分懸浮物，通過污泥泵定期將沉降下來的污泥回流至水解酸化池，剩余污泥泵至2#污泥濃縮池。

二沉池為半埋地鋼砼結構，尺寸14 m，高4.8m，水力表面負荷為0.65m3/（m2·d），HRT = 4h，內設周邊驅動刮泥機1臺，設污泥泵2臺，1用1備，流量100m3/h，揚程8m，配套電機功率為5.5 kW。

3.7 污泥濃縮池

1#污泥濃縮池儲存混凝沉淀池產生的果膠泥，濃縮后利用離心脫水機脫水回收果膠。1#污泥濃縮池為半埋地鋼砼結構，尺寸10m，高4.5m，有效水深為4.0m，污泥固體負荷為60kg/（m2·d），HRT = 12h。

2#污泥濃縮池儲存接觸氧化池產生的剩余污泥，濃縮后利用板框壓濾機脫水。2#污泥濃縮池為半埋地鋼砼結構，尺寸12 m ,高4.5m，有效水深為4.0m，污泥固體負荷為80kg/（m2·d），HRT = 10h。

4 調試情況及處理效果

4.1 工程調試

污泥培馴采用接種培菌法，種泥取自某污水處理廠，接種75噸脫水污泥（含水率80%）。其中25噸種泥投加在接觸氧化池，50噸種泥投加在水解酸化池，向接觸氧化池注入500噸經過預處理的生產廢水，然后加清水貯滿水池開始培養。為了加快生物膜的形成，避免廢水營養單一，每天加入一次營養物（尿素6kg/d，磷肥3kg/d，面粉40kg/d，白糖2kg/d），首次接種污泥后靜置20h不曝氣，使固著態微生物接種到填料上，然后曝氣24 h，靜置1h后排掉接觸氧化池的上清液，再泵入100噸污水，重復操作6d后，觀察到填料表面已掛上生物膜。然后增加換水次數（2次/d）以達到增加換水量之目的，同時注意控制溶解氧在2～4mg/L之間。調試期間二沉池污泥完全回流至水解酸化池。經過15d培養，鏡檢觀察到填料出現變形蟲、漫游蟲。增加換水次數（3次/d），再經過20d培養，鏡檢觀察到輪蟲、鐘蟲等后生動物，手摸填料有粘性、滑膩感，這表明污泥的接種培養已經完成。

污泥培養結束后，系統開始連續小水量運行，以5d為一個馴化周期，控制進水量為20m3/h，連續運行6天后增加進水量至40m3/d，依次增大進水量梯度60 m3/h 、80 m3/h，5個周期后，處理系統滿負荷運行。污泥馴化過程中，每次改變污水進水量的初期注意觀察污泥性狀，重點監測COD、SV，保證接觸氧化池中污泥負荷合理性。經過兩個月的培養馴化，生化系統進入正常運行階段。

4.2 運行效果分析

廢水經過機械格柵、旋轉篩網后，其中經絡、囊衣以及大部分SS被攔截，在混凝沉淀池中通過投加NaOH調節pH至7，在聚合氯化鐵作用下，廢水中大部分果膠鹽析，經過絮凝沉淀被分離，廢水經過混凝沉淀后仍然有少量果膠存在，果膠在好氧條件很難降解，這些大分子物質附著性極好，能包裹在菌膠團外面，使菌膠團缺氧，導致污泥膨脹，對生化處理單元構成不利影響。在水解酸化池的缺氧環境下，果膠等物質在酶的作用下，可被水解成可溶性果膠和多縮戊糖，可溶性果膠在果膠甲基脂酶作用下被水解成果膠酸，果膠酸進一步被果膠酸酶水解切斷α-1,4-糖苷鍵，生成半乳糖醛酸，然后進入微生物細胞內通過糖代謝途徑被分解、利用并釋放能量，廢水最終進入接觸氧化池，在曝氣條件下，廢水中的有機污染物被填料上吸附的好氧微生物作用進一步降解。在調試運行期間，觀察接觸氧化池以及二沉池表面未發現有成團浮渣出現，觀察板框壓濾機所干化的污泥與一般污水處理廠干化污泥類似，這表明經過混凝沉淀池和水解酸化池的作用后，只有少量果膠進入接觸氧化池中，果膠無法與菌膠團粘結形成大的污泥團，該處理工藝能有效避免果膠對生化系統的影響。

該系統運行穩定，處理效果良好，現已通過市環境監測站驗收監測，運行效果能達到環保部門和企業的要求，根據3月份監測各主要處理構筑物的運行記錄（見圖2），可以看出該工藝處理效果略優于排放標準，系統運行穩定，平均處理量為2500m3/d，總進水COD平均為1032mg/L，混凝沉淀池出水COD平均為649mg/L，去除率37%；水解酸化池出水COD平均為605mg/L，去除率7%；接觸氧化池出水COD平均為91mg/L，去除率85%。

圖2 連續運行處理效果分析

5 結論

5.1原水經過機械格柵、旋轉篩網、混凝沉淀、水解酸化等處理設施，去除大部分固體污染物以及果酸，大大降低了后續生化處理系統的壓力，保證了系統穩定運行。

5.2 該工藝由機械格柵、旋轉篩網、混凝沉淀池、水解酸化池和接觸氧化池組合，整個流程連續流暢，操作簡便，工藝完善合理，經過半年多的運行實踐表明，處理系統在長期高負荷運行條件下，能保持穩定的處理效果，COD去除率大于94.5％，出水水質優于設計要求。

5.3 該工藝的運行費用為1.16元/噸，略低于同規模其他橘罐頭加工廢水處理工藝，又加之該工藝能將污水中的果膠回收利用，因此具有一定的經濟效益。

[1] 賈素云,王香梅,高建峰.果膠工藝廢水處理方法研究[J].山西化工,2002,20(1):11-13．

[2] 張自杰.環境工程手冊,(水污染防治卷)[M].北京:高等教育出版社,1996．

[3] 橋本獎,須藤隆一.新活性污染法[M].北京:學術書刊出版社,l992．