气浮+A/O+接触氧化+转盘过滤法处理饮料废水的应用研究

徐长城，李立雄

(云南省环境科学研究院，云南 昆明 650034)

饮料废水本身无毒，但含有大量可降解的有机物物质。如果废水不经处理直接排入自然水域便会造成严重的水体污染，对鱼类及其他水生生物产生严重的危害，破坏正常的生态平衡。

本文以云南某饮料企业废水为例，在现场考察的基础上综合类似废水处理工程经验和国内外相关的研究和工程经验，提出一套投资低、占地面积少、操作管理方便且确保达标排放的废水处理方法。

1 废水来源及水质

1.1 废水水量

云南某饮料企业产生的废水为生产废水和生活污水。生产废水包括原料配制过程中产生的废水、洗瓶水和管道设备清洗废水、少量地面冲洗水以及冷却水。其中:

(1)原料配制过程产生的生产废水，主要来源于溶解糖、奶粉、咖啡粉及其他辅料，废水产生量为750m3/d。

(2)冲洗新制的PET塑料瓶水，基本未受影响，为清洁水，产生量180m3/d。

(3)管道设备清洗采用自动循环系统 (CIP)，每12h清洗一次，废水排放水量约为150m3/d，废水中主要污染物有COD、BOD5、磷酸盐、SS。

(4)生活污水主要为员工生活污水，排放量为36m3/d，经化粪池处理后，和生产废水一起处理。

(5)企业总排水量为1116m3/d，废水处理设计规模为1200m3/d。

1.2 废水的水质

根据现场采取水样分析，企业废水排放口废水水质见表1。考虑到厂区生产时变化，设计进水水质按表1考虑。

表1 水样及设计进出水水质表

云南某饮料企业地处滇池流域。根据相关要求，出水水质应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，设计出水指标见表1。

1.3 废水特征

(1)废水的可生化性较好。废水BOD5平均为1000mg/L，水中溶解性有机物含量较高，B/C为0.5，可生化性较高。

(2)水质波动大。受产品种类的影响，所用的配料的种类和数量有较大的差异，因此废水水质水量变化波动较大。

2 废水处理工艺

由于废水可生化性较好和水质波动较大，可采用气浮+A/O+接触氧化+转盘过滤工艺处理废水，保证水质达标排放。工艺流程见图1所示。

工艺主要构筑物说明如下:

(1)调节池对废水的水量和水质进行调节，减少废水的高峰流量和浓度的影响，同时通过预曝气对废水进行初步降解和吸附处理，以免污水酸化导致后续气浮系统处理效果变差。

(2)气浮池主要去除废水中乳化物的胶体污染物，实际运行中投药量可根据进水水质灵活调节。另外气浮单元也可以少部分去除COD和BOD，减轻后续生化处理负荷。

(3)缺氧池主要作用是生物脱氮，废水NH3－N在下一级好氧硝化反应池中被硝化菌与亚硝化菌转化为NO3－N与NO2－N的硝化混合液，循环回流于缺氧池，通过反硝菌生物还原作用，NO3－N与 NO2－N转化为N2。

(4)好氧池采用推流式活性污泥曝气池，主要作用是完成含氨氮废水的硝化过程和有机物去除。硝化菌为自养好氧菌，在好氧条件下，将废水中NH3－N氧化为NO3－N，同时与悬浮活性污泥接触，水中的有机物被活性污泥吸附、氧化分解并部分转达化为新的微生物菌胶团，废水得到净化。该工艺在水底直接布气，活性污泥直接受到气流的搅动，加速了微生物的更新，使其经常保持较高的活性。

(5)二沉池的作用是使活性污泥与处理完的废水分离，并使污泥得到一定程度的浓缩，使混合液澄清，同时排除污泥，并提供一定量的活性微生物，使得曝气池内充分反应的硝化混合液流入缺氧池，将硝态氮还原为气态氮。

(6)接触氧化法主要利用附着生长于某些固体物表面的微生物 (即生物膜)进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为填料。生物膜自填料向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水层。其原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。老化的生物膜不断脱落下来，随水流入接触沉淀池被沉淀去除。

(7)为保证出水稳定达到一级A标，深度处理采用转盘微滤机膜过滤工艺。转盘微滤机是将污水重力倒流至多变形过滤盘腔内的过滤板，过滤板孔为微米级，可对污水进行有效过滤，达标排放。

3 主要构筑物及设计参数

3.1 调节池

调节池为钢砼结构，尺寸28×9×6m，有效水深5.7m，有效容积1436m3，通过硫酸投加装置和氢氧化钠装置调节pH值，安装潜污泵进行一级提升。

3.2 气浮池

气浮池为钢砼结构，尺寸7.5×3×2.5m，安装气浮多相溶气泵，型号为LBU404C120C。

3.3 A/O池

A池和O池合建，总尺寸为18×19×5.0m，有效水深4.7m，有效容积1607.4m3;HRT32.1h。

缺氧池钢砼结构，尺寸9.5×6×5m，2座，有效水深4.7m，有效容积535.8m3，HRT10.8h。内设潜水搅拌机，型号为QJB－1.5。

好氧池钢砼结构，尺寸19.0×6×5.0m，2座，有 效 水 深 4.7m，有 效 容 积 1071.6m3，HRT21.43h。增设弹性组合填料500m3，规格为Φ150×80mm。气水比20∶1，内置曝气器共750套。曝气器选用优质合成橡胶，配管系统采用PVCU给水管;安装混合液回流泵，型号 QJB－W1.5。

3.4 二沉池

二沉池钢砼结构，尺寸10×6×5.0m，竖流式，有效水深4.7m，表面负荷0.8m3/m2·h。

3.5 接触氧化池

接触氧化池钢砼结构，尺寸9.5×6.5×5m，有效水深 4.5m，有效容积 277.9m3，HRT5.6h，内设弹性组合填料230m3，规格为Φ150×80mm。内置曝气器共300套。曝气器选用优质合成橡胶，配管系统采用PVCU给水管。

3.6 接触沉淀池

接触沉淀池钢砼结构，尺寸3.5×6.5×5m，竖流式，有效水深4.4m，表面负荷2.2m3/m2·h，内设污泥泵，型号为WL40－10－3C。

3.7 转盘过滤机池

转盘过滤机池钢砼结构，尺寸3.5×3.5×5.0，内置转盘微滤机1台，型号为RD－1500，配反冲洗泵1台，型号WL40－10－3C。

4 运行效果

该工程2010年初动工，年中建成并开始进水，经过2个多月工艺调试投入正常使用至今，整套设施一直稳定运行。根据2011年环保监测部门验收采样分析 (监测结果见表2)，废水处理后各项指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准要求，整个工程达到设计要求。

表2 系统运行效果表(mg/L)

5 经济效益分析

(1)电费。设备装机容量84.65kW，同时运行功率54.65kW，日用电量1093kW·h，按单价0.7元/(kW·h)计，电费为765.1/d元。

(2)人工费。污水处理站劳动定员4人，每人每月工资1500元，每月按30d计，则人工费200元/d。

(3)药剂费。投加药剂主要为聚合氯化铝、氢氧化钠和PAM絮凝剂。其费用分别为:聚合氯化铝投加量100g/m3，药剂费为1800元/t，每天需216元;氢氧化钠投加量30g/m3，药剂费2100元/t，每天需75.6元;PAM絮凝剂投加量3g/m3，药剂费为18000元/t，每天需57.6元。

设备维修和折旧费用不计入，电费+人工费+药剂费=1314.3元，则工程废水处理费用为1.1元/m3。

6 结语

饮料废水具有可生化性好和水质数量波动大的特点。工程实践证明采用气浮+A/O+接触氧化+转盘微滤机过滤组合工艺处理饮料废水，可有效合理分配污染负荷，耐冲击负荷能力强，操作灵活，不仅稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，而且符合《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920－2002)绿化用水、冲厕标准，可回用作为企业绿化、冲厕等用水，经济、环境效益明显。因此在饮料废水处理中，气浮+A/O+接触氧化+转盘微滤机过滤组合工艺是十分切实可行的处理工艺，值得进一步推广应用。

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