【案例】UASB+生物接觸氧化處理酸性飲料廢水工程實(shí)例

近年來(lái)，飲料行業(yè)已成為我國食品工業(yè)發(fā)展最快的行業(yè)之一。其中維生素飲料是經(jīng)過(guò)預處理的工藝水、糖漿、調味劑、香料及色料等按照一定比例調配制成。飲料廢水主要來(lái)自制備純水、加工原料、清洗設備和生產(chǎn)車(chē)間地面等產(chǎn)生的廢水以及殘次品、不合格產(chǎn)品的廢液。湖北某飲料企業(yè)主要生產(chǎn)維生素功能飲料，產(chǎn)生的廢水有機物含量高、可生化性好，酸性緩沖溶液較多。為使廢水處理達標排放，該企業(yè)要求并委托設計、建設一套污水處理系統，處理能力為1 600 m³/d，排水水質(zhì)要求達到《污水綜合排放標準》GB 8978—1996中的一級標準，其核心是上流式厭氧污泥床反應器(UASB)和生物接觸氧化法組合處理工藝。

　　UASB的工藝設計方法及配套設備已經(jīng)非常成熟，為厭氧處理的主流工藝之一。由于UASB具有污泥濃度高、處理效率高以及抗沖擊負荷高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于處理化工、制藥、印染、食品加工以及飲料等行業(yè)產(chǎn)生的中、高濃度有機廢水。生物接觸氧化法是以生物膜為凈化主體的一種高效水處理工藝，兼有活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)。因其具有高效節能、耐沖擊負荷、運行管理方便等特點(diǎn)而被廣泛用于各行業(yè)的污水處理。筆者對該企業(yè)的污水處理工藝流程、主要構筑物設計、運行效果和運行成本進(jìn)行了介紹。

　　該污水處理站設計處理規模為1 600 m³/d。根據建設單位提供的廢水水質(zhì)資料，廢水主要含有糖類(lèi)、醇類(lèi)等長(cháng)鏈有機物，有機物含量高。加上車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)經(jīng)常更換飲料品種，排料多，酸堿清洗頻繁，導致廢水COD、pH波動(dòng)較大，水質(zhì)變化大，不易處理。該工程設計進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表 1。

表 1 進(jìn)、出水水質(zhì)

2.1 工藝選擇

　　飲料廢水的處理工藝很多，其中厭氧+好氧組合工藝應用最多。該飲料廢水的有機物濃度高，可生化性好，酸性緩沖溶液多。采用UASB+生物接觸氧化法組合工藝可有效去除廢水中的污染物，同時(shí)具備較高的抗沖擊負荷能力，確保高效穩定的處理效果。

2.2 工藝流程

　　具體工藝流程見(jiàn)圖 1。

　　廢水經(jīng)過(guò)格柵井去除較大的懸浮物、漂浮物，進(jìn)入集水池。高濃度排料和清洗設備的強酸、強堿廢水由提升泵泵入事故池；正常廢水則泵入調節池。經(jīng)過(guò)調節池均質(zhì)勻量后，再由提升泵提升至UASB，其中大部分有機物被厭氧分解為沼氣排出。UASB出水自流進(jìn)入接觸氧化池，經(jīng)好氧處理后進(jìn)入絮凝反應池，當好氧處理出水異常時(shí)，在絮凝反應池中投加混凝劑、絮凝劑，以保證處理效果。接著(zhù)進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離，其中污泥根據需要回流至生化反應系統或被排至污泥池；若出水異常時(shí)，二沉池出水回流至調節池重新進(jìn)行處理，出水正常則自流進(jìn)入清水池，最后流入排放口達標排放。污泥池污泥經(jīng)壓濾機壓濾后，濾液回流至調節池處理，泥餅外運至有資質(zhì)單位處置；事故池事故廢水根據運行情況通過(guò)提升泵分批泵入調節池進(jìn)行混合處理。

2.3 主要構筑物及設計參數

　　(1) 格柵井。用于攔截較大的懸浮物和漂浮物，保證后續設施的正常運行。格柵井尺寸為4.0 m×1.2 m×5.0 m，選用1臺BLQ-1200機械格柵，柵條間隙為5 mm，功率0.75 kW。

　　(2) 集水池。用于儲水、緩沖作用，正常情況下將廢水抽送至調節池；當有高濃度排料或強酸、強堿清洗水排放時(shí)，通過(guò)自控系統切換閥門(mén)將廢水抽至事故池。集水池尺寸為5.3 m×7.4 m×5.0 m，有效容積60 m³，水力停留時(shí)間(HRT)為0.9 h。選用2臺ZS80-65-125/5.5提升泵(Q=100 m³/h，H=13 m，P=5.5 kW)，1用1備。

　　(3) 調節池。設計尺寸為10 m×12 m×5.0 m，有效容積533 m³，HRT為8 h。配置1套酸堿加藥系統，以穩定廢水pH在6.5~8.5；在距離池底10 cm處設置1臺MA0.85/8-260-740潛水攪拌機和1套穿孔曝氣系統，用于均化水質(zhì)、水量；選用ZS65-50-125/3.0提升泵(Q=50 m³/h，H=13 m，P=3.0 kW，1用1備)將廢水提升到UASB的脈沖罐。

　　(4) 事故池。尺寸為10.7 m×4.3 m×5.0 m，有效容積202 m³，HRT為3.0 h。配置1套酸堿加藥系統調節廢水pH；在距離池底10 cm處設置1套穿孔曝氣系統均化水質(zhì)。根據污水處理系統的運行情況，選用MS160/0.75提升泵(Q=9.6 m³/h，H=13.8 m，P=0.75 kW，1用1備)將事故廢水少量分批泵入調節池進(jìn)行混合稀釋處理。

　　(5) UASB。設置2座，單座尺寸為10 m×7.0 m×7.0 m，有效容積455 m³，HRT為17 h。每座UASB由進(jìn)水配水系統、反應區、三相分離器、集氣室及處理水排出系統組成。進(jìn)水配水系統由脈沖發(fā)生器與高效脈沖布水器組成，通過(guò)脈沖布水可使反應區的污泥層始終處于懸浮態(tài)，有利于廢水與反應器中厭氧微生物的充分混合，有效提高UASB厭氧降解有機物的效率。在清水區設置三相分離器，分離氣、水、泥，沼氣通過(guò)集氣室、氣體收集系統輸送至燃燒火炬點(diǎn)燃，上清液從沉淀區上部排出系統進(jìn)入接觸氧化池，污泥沿著(zhù)三相分離器斜壁返回至反應區。

　　(6) 接觸氧化池。設置2座，單座尺寸為10.0 m×8.4 m×5.0 m，有效容積371 m³，HRT為11 h，設計氣水比12:1，溶解氧質(zhì)量濃度為2~4 mg/L。為了防止廢水在處理過(guò)程中發(fā)生“短流”現象，每座接觸氧化池設置2道導流墻，保證廢水處理的水力停留時(shí)間。選用SSR-100羅茨鼓風(fēng)機(Q=6.71 m³/min，H=5.0 m，P=7.5 kW，2用1備)作為充氧設備，通過(guò)離池底10 cm處設置的微孔曝氣系統，可有效提高溶解氧在廢水中的傳質(zhì)效率，保證填料載體上生物膜的需氧量，維持穩定高效的處理效率。

　　(7) 絮凝池。當接觸氧化池出水水質(zhì)異常時(shí)，在絮凝池投加PAC、PAM，以保證二沉池的沉淀效率。其尺寸為1.0 m×1.5 m×4.5 m，有效容積6.3 m³，HRT為6 min。

　　(8) 二沉池。設計輻流式沉淀池中心進(jìn)水，四周出水，尺寸為D 10 m×4.5 m，表面負荷0.85 m³/(m²·h)，HRT為3.5 h。配置1臺中心傳動(dòng)X(jué)ZG-10刮泥機，在池底設置排泥管，通過(guò)SP4-1150無(wú)堵塞污泥泵(Q=72 m³/h，H=9.0 m，P=5.5 kW，1用1備)將剩余污泥回流至生化系統或排至污泥池。另外在集水槽設置1條連接至調節池的超越管道，當出水不達標時(shí)，回流不達標出水至調節池進(jìn)行重新處理。

　　(9) 污泥池。尺寸為4.0 m×4.0 m×4.0 m，有效容積52 m³。選用6661T3-344-C氣動(dòng)隔膜泵、W-0.9/8空氣壓縮機以及7.5AC空氣冷凍干燥機組成污泥抽吸系統；通過(guò)抽吸系統將污泥抽至XAZ30/800-UK壓濾機(過(guò)濾面積為30 m²)進(jìn)行脫水，泥餅外運至有資質(zhì)單位處置。

3.1 運行情況

　　為方便日后系統的運行和維護，工程設置了1^#、2^#兩套平行生化處理系統。污水站調試運行穩定后，生化處理系統的運行效能見(jiàn)圖 2、圖 3。

圖 2 1^#生化處理系統運行效能 

圖 3 2^#生化處理系統運行效能 

　　從圖 2、圖 3可以看出，1^#、2^#生化處理系統運行穩定后，在30 d的運行過(guò)程中，UASB出水COD在500 mg/L左右，平均去除率均接近80%；經(jīng)過(guò)生物接觸氧化的好氧生物處理后，出水COD基本保持在40 mg/L左右，并均低于100 mg/L排放標準線(xiàn)。因此，采用UASB +生物接觸氧化組合工藝處理酸性飲料廢水，能有效去除該酸性飲料廢水的污染物，COD平均去除率達到95%，出水水質(zhì)穩定達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)中的一級標準。

3.2 運行成本分析

　　該工程總投資為788萬(wàn)元，正常情況下總運行費用為0.792元/t，其中電費0.241元/t，人工費0.25元/t，藥劑費0.30元/t，水費0.001元/t。

　　(1) 采用UASB+生物接觸氧化組合工藝處理酸性飲料廢水，COD平均去除率達95%，出水水質(zhì)穩定達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)中的一級標準要求。

　　(2) 建議生產(chǎn)車(chē)間的高濃度排料、強酸強堿清洗廢水應單獨設置排污管直通事故池，這樣可提高事故廢水的收集率，同時(shí)可以避免事故廢水對格柵井、集水池設備的腐蝕，保證污水處理設施運行的穩定性和持續性。

（來(lái)源：《工業(yè)水處理》，參考文獻略）