山核桃脫蒲水選廢水處理的研究及應用

張建軍

（杭州弗吉亞環保科技有限公司 浙江杭州 311200）

山核桃脫蒲水選廢水處理的研究及應用

張建軍

（杭州弗吉亞環保科技有限公司 浙江杭州 311200）

山核桃預加工廢水主要集中在采摘期后15～20天內，主要在脫蒲水選生產工藝中產生。采用芬頓試劑氧化-石灰法處理山核桃預加工廢水，并添加陰離子型聚丙烯酰胺（APAM）助凝劑，處理后的出水COD及色度均達到《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）中一級排放要求。

芬頓試劑；山核桃；脫蒲廢水；水選廢水

1 山核桃預加工廢水來源及水質

山核桃屬于胡桃科（Juglandaceae）山核桃屬（Carya Nutt），果皮由外果皮、中果皮及內果皮組成。外果皮與中果皮共同組成山核桃蒲殼，內果皮是木質化石細胞層形成的硬殼，即消費者見到的山核桃果殼[1]。山核桃脫蒲為山核桃食品加工中第一道工序，本文中所談廢水即為脫去山核桃蒲殼過程中所產生的廢水。

本次處理對象為昌化鎮某村山核桃交易市場。每年山核桃采摘時節，便有大批的山核桃被運輸至此進行初期的脫蒲加工，廢水產生時間主要開始于在白露（節氣，每年9月7日到9日）前后，持續15～20天，平均每天水量約為500t，最高達1000t/d。

山核桃預加工廢水來源主要有以下兩處：第一采摘下的山核桃在現場進行脫蒲處理，脫去外蒲。在這個過程中產生的脫蒲廢水，主要由外殼中本身所含大量汁液組成。

第二山核桃果實經脫蒲處理后，果實被送入一個盛滿清水的桶槽內，通過浮選去除浮在水面上的不合格果實，清洗果殼表面殘留的汁液及殘渣，這個過程需要消耗大量的潔凈水。

山核桃加工時須經過脫蒲、水選處理，在處理過程中部分氨基酸、多糖、皂苷、黃酮、揮發油、生物堿類等溶解于水[2]，產生高濃度有機廢水，消耗受納水體中的溶解氧。并且該廢水直接排放會使受納水體受到污染，破壞生態環境[3]。

以上兩種廢水混雜在一起便成了山核桃脫蒲水選廢水，主要水質參數為：廢水水量平均500m3/d；電導率（Cond）在400μs/cm左右；化學需氧量（CODCr）700～800mg/L；pH在7左右；廢水生產周期為15～20d/a。

廢水過濾完雜質后，初期為黃色透明，具有一定毒性，對微生物有一定抑制作用。與空氣接觸后，廢水由黃色轉為紅棕色，過夜后能產生生物絮凝體。但由于山核桃屬植物中所含具體化學物質及轉變機理暫無相關文獻可供參考，本文也不做深入探討。

2 處理工藝及流程

由于山核桃預加工生產周期短，水量大且集中，廢水中含有有毒物質，無法直接采用生物法處理。同時廢水中形成COD的物質，大部分為有機物，絮凝法基本沒有效果。因此采用高級化學氧化法來處理山核桃預加工廢水。

工藝采用芬頓試劑氧化-石灰法，雖然芬頓試劑中鐵離子在反應后生成的復雜水合物具有一定的絮凝能力。但是生成的絮凝體過小，這些絮凝體需要很長時間才能沉淀，因此后續添加陰離子型PAM助凝劑以改善沉淀效果。最終形成芬頓氧化-中和沉淀工藝，工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程

芬頓法是當今應用最廣泛的一種高級氧化工藝(Advanced Oxidation Process，AOP)，在實際操作過程中采用亞鐵鹽作為催化劑，來激活H2O2，產生氧化能力很強的羥基自由基（·OH），用來氧化分解廢水中的有機物[4]，從而達到降低廢水的化學需氧量（COD）以及色度的目的。

聚丙烯酰胺(PAM)在廢水處理上，常用作絮凝劑或助凝劑劑。在山核桃預加工廢水處理中起到加速懸浮物的沉淀，促進污泥壓榨的效果。本項目采用陰離子型聚丙烯酰胺。

3 主要構筑物設計參數

3.1 調節池的主要作用是調節水質、水量均勻，同時可以預調pH值，使原水pH值處于芬頓氧化法最佳處理效果區間，減少后續藥劑使用費用，同時加快反應時間。

由于處理水量隨時間波動明顯，白天開工水量大，而晚上基本沒有廢水產生。故調節池容積設計偏大，為800m3。并在旁邊增設一座500m3緊急事故池，地下式鋼砼結構。作用有：接納調節池溢流水量；收集未達標廢水；預留今后交易市場發展增長水量。

3.2 反應池1作為芬頓氧化反應池，用以添加芬頓試劑，處理量為25m3/h，池體尺寸：1.5m×1.5m×4m，采用機械攪拌，混合反應設計時間為20min。

3.3 反應池2作為中和池，用以添加石灰，處理量為25m3/h，池體尺寸：1.5m×1.5m×4m，采用機械攪拌，加藥口設為池體中部，混合反應設計時間為10min。

3.4 反應池3作為絮凝池，用以添加APAM，處理量為25m3/h，池體尺寸：1.5m×1.5m×4m，采用機械攪拌，混合反應設計時間為20min。

3.5 中和沉淀池利用淺層沉淀原理，斜板使斷面濕周增大，水力半徑（R=面積/濕周）減小，從而降低雷諾數（Reynolds數，Re=vRρ/μ），增大弗洛德數（Froude數，Fr=v/sqrt(lg)）。在增大池體容積利用的前提下，同時也解決了排泥問題[5]。處理量為25m3/h，設計表面負荷為0.85m3/m2·h。池體尺寸：5.0m×8m×4.5m。

3.6 污泥濃縮池用來收集沉淀池污泥，并進行初步濃縮，上清液回流調節池。池體尺寸：5.0m×1.5m×4.5m。

3.7 設備藥劑間用來儲存藥劑，放置污泥泵、壓濾機，房間尺寸：12m×10m×3m。

4 結語及處理情況

該工藝于2014年投入使用，經過在9月份的實際運行，達到了設計要求及預期效果，出水CODCr控制在85～95之間。水質清澈透明，色度＜5倍。

4.1 應用“芬頓氧化-中和沉淀工藝”法處理山核桃預加工廢水是可行的。

4.2 該工程設計處理水量為500m3/d。由于工藝路線短，反應速度快等優勢，處理設施及設備總投資預計為40萬元。

4.3 由于處理方式為化學及物理方法，耐沖擊及負荷變動范圍大。并可根據實際水質及水量，調整加藥量，出水水質可控。

4.4 廢水處理后各項指標如COD及色度等，均達到國家排放標準《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）中一級排放要求，且無二次污染物產生，符合當地環保部門要求。

4.5 包含人工、設備折舊費、藥劑及其他耗材費用，廢水處理費用約為4～5元/t，不含污泥等固體廢棄物處理費用。

[1]肖玲,胥耀平,趙先貴,等.核桃果皮的發育解破學研究[J].西北植物學報，1998，18(4):577-580.

[2]姜著英,宣貴達,李林林.山核桃蒲殼化學成分定性鑒定及總生物堿提取工藝研究[J].浙江大學學報(理學版),2009,4:442-444.

[3]王國平,過婉珍.山核桃蒲殼污染綜合治理及其效應[J].現代農業科技,2006,12S:72-73.

[4]張光明,張盼月,張信芳.水處理高級氧化技術[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2007:108-115.

[5]唐受印,戴友芝.水處理工程師手冊[M].北京:化學工業出版社, 2001:103-113.