饮料废水处理方案

    饮料废水主要污染物为COD。根据饮料品种的不同，饮料废水有机物浓度可分为高浓度、中浓度和低浓度，如乳品饮料废水COD较高， 无酸碳酸饮料废水COD中等，茶饮料COD较低。饮料废水属于生化性较好的废水。

主要控制参数为：
ICEAS法是一种近年来被广为采用的高效水处理方法，它和传统的活性污泥法的区别在于它集曝气池和沉淀池为一体，处理呈间隙性循环状态，是一种改良的SBR法。采用ICEAS法处理 饮料生产废水，它使废水中COD和BOD的去除率达90%以上。其工艺具有四个特点：一是连续进水间隙出水的改良批式处理系统；二是反应池和沉淀池合二为一，降低了土建费用；三是在沉淀和出水阶段，活性污泥处于内源呼吸期，产泥效率低；四是在完全静止的状态下易于活性污泥沉降。
杭州市环境监测中心对利用上述ICEAS法处理工艺的污水的监测结果表明：COD进水浓度为1820mg/L，出水为93.4mg/L，去除率为94.9%；BOD进水浓度为644mg/L，出水为44.4mg/L，去除率为93.1%。
ICEAS法处理某公司饮料生产污水，处理设施的土建费用320万，设备费190万，其他费用14万。运行费用1.435元/M3，去除1kgCOD需要0.915元。虽然该方法的土建费用、运行费用相对偏高，但该处理方法的设施自动化程度高，操作简单，整个系统占地面积小，运行稳定，基本无臭气，只要保证运行时有充足的营养物，就不会发生污泥膨胀现象。因此仍不失为一种好的处理方法。ICEAS法作为一种改良的活性污泥法，也可以应用于其他生物化学污水处理。

                           表1 　水质指标及其排放标准mg/ L (p H 除外)

2 饮料废水处理方案：工艺流程 处理废水采用厌氧+ 好氧系统去除废水中的有机物,处理工艺流程见图1 。

饮料厂生产废水从车间中排出后排入调节池,然后,废水经过一个水力式固液分离机隔除大部分废水中的悬浮固体。从调节池中废水由泵流至酸化池及上流式厌氧污泥床反应器中(UASB) 。其流量是由微机控制。有机物首先分解为有机酸,然后分解为甲烷和二氧化碳。在反应器顶部设置有一系列的三相分离器,将甲烷气,污泥和处理后废水有效地分开。此三相分离器能有效地截留全部有用的甲烷。收集后的甲烷气可作为锅炉燃料,在系统中,也设有燃烧器用来处理不被利用的甲烷气。厌氧后的废水由一个传统的活性污泥处理系统作最后处理,将COD 降至20mg/ L 。处理后的废水排放至水道中。 

3 饮料废水处理方案：基础构筑物 

3.1 调节池常用的调节池,进水为重力流,出水用水泵抽升,另外,对高碱度的间歇排放液应分开贮存后,再定量地排进调节池,以减少p H 调节所需的药品。 

3.2 酸化池主要由产酸细菌将各种复杂的大分子有机物水解、酸化为小分子脂肪酸、醇、醛、氢等物质。酸化池容积500 m3 ,为混凝土结构,尺寸:长×宽×深= 1318 m ×713 m ×515 m;水力停留时间6h ,容积负荷25～50 kg/ (m31 d) ;搅拌器功率3kW(610 W/ m3 ) 。 

3.3 上流式厌氧污泥床反应器(UASB) 升流式厌氧污泥床式集生物反应与沉淀于一体,是一种结构紧凑的厌氧反应器。它主要由进水配水系统、反应区、三相分离器、气室(也称集气罩) 、处理水排出系统5 部分组成。与其他类型的厌氧反应器相比,上流式厌氧污泥床具有一系列的优点,其中包括: (1) 污泥床内生物量多,折合浓度计算可达20～30 g/ L ; (2) 容积负荷率高,在中温发酵条件下,一般可达10 kg/ (m3 •d) 左右,甚至能够高达15～40 kg/ (m3 •d) ,废水在反应器内的水力停留时间较短,因此所需池容大大缩小; (3)设备简单,运行方便,勿需设沉淀池和污泥回流装置,不需充填填料,也不需在反应区内设机械搅拌装置,造价相对较低,便于管理,而且不存在堵塞现象。设计COD 容积负荷6 kg/ (m3 •d) ,UASB 反应池容积667 m3 。设计厌氧处理后去除率达到90 % ,即处理后的COD 浓度为200 mg/ L , BOD 浓度为135mg/ L ,污泥产生量为0104 kg/ kg ,因此总的污泥产量为144 kg/ d。产生的生物气大约为1440 m3 / d(内含75 %甲烷) 

3.4 活性污泥好氧系统经过厌氧系统处理后,污水去除80 %～90 %有机物,为确保可达国家一级排放标准,厌氧后的污水由一个传统的活性污泥处理系统作最后处理,将COD 降至20 mg/ L 左右。活性污泥系统所产生的剩余污泥将回流到酸化池和其他污水一起送进厌氧系统消化。进水中所含BOD 270 kg/ d ,设计F/ M 比为013kg/ (kg •d) ,MLVSS 的浓度为2250 mg/ L 。曝气池的容积为400 m3 ,采用2 个曝气池,需氧量为540 kg/d。曝气头选用标准传氧速率(深412 m) 为50186 g/(m3 •m) 曝气头,按8 m3 / ( h •m) 来算所需曝气头的数量为56 m。为了保险起见选用80 个曝气头。曝气所需空气量为44204 m3 / h ,这样选取2 台240 m3 / h(515 kW) 的鼓风机。剩余污泥量为55 kg/ d ,污泥含水率为9912 %。 

3.5 沉淀池按流量为2000 m3 / d ,表面负荷为110 m3 / (m2 •h) ,中心管流速为108 m/ h 来计算, 中心管面积为0177 m2 ,沉淀部分有效断面积为8313 m2 ,沉淀池的直径为1013 m。 

4 饮料废水处理方案：系统特点 

4.1 厌氧工艺出水部分回流酸化器出水VFA 浓度高,碱度和p H 较低,而产甲烷菌适宜生长于p H 为中性或略偏碱性的环境中。如果产酸器出水直接进入产甲烷器,产甲烷器中的产甲烷菌难以获得最佳生长条件,反应器的处理效率也必然受到影响。故将p H 和碱度都较高的产甲烷器出水部分回流,与酸化器出水混合后,再进入产甲烷器是一种经济的操作方法。 具体参见更多相关技术文档。

4.2 活性污泥系统三组并列设计可提供最大的操作自由度,以方便操作员按现场条件调校最合适的操作模式。在系统中,剩余污泥可被泵送至酸化池和污水一起进入UASB 中被消化,UASB 只需要每年排一次污泥,污泥稳定,其含水率大约在85 %～90 % ,因此直接可以把它进行堆肥,不需要在系统中加入污泥脱水设备。污泥可贮存较长时期,以便用作其他系统调试时使用。 

4.3 进流水加热(冬季使用) 冬季最低污水温度为10 ℃,而厌氧池操作的最低温度为24 ℃,因此要在系统中加进一台废热回收系统,使厌氧后污水升温,设计蒸气需求量为1290 kg/ h。 

5 饮料废水处理方案：技术分析传统上,好氧系统长被用作处理饮料厂污水,但在实际处理中,好氧系统会出现以下情况: (1) 不能适应污水浓度及水力波动,好氧细菌要在很稳定的环境下工作(需要很大的调节池,约24～48 h 流量) ; (2) 在处理高碳水化合物污水时,容易产生丝状菌,丝状菌是污泥膨胀的主要原因; (3) 耗氧细菌是由多种不同的微生物所组成,其组成按操作环境而改变,需要对各种微生物有足够了解; (4) 供氧系统维修困难,鼓风机和曝气头需要经常维修; (5) 要保持一定的溶解度(2 mg/ L 左右) ,不能太高和太低。目前,厌氧生化系统弥补了好氧系统的许多问题: (1) 低过剩污泥生产(0105 kg/ kg 去除) ,是活性污泥法的1/ 3～1/ 5 ,低营养资源需求(500 ∶5 ∶1～1000 ∶5 ∶1) ,是耗氧系统的1/ 5～1/ 10 ; (2) 不需要充氧系统,从而降低能源消耗(约需20 %耗氧系统的能源) ; (3) 产生可用的甲烷气(0135 m3 / kg 去除) ; (4) 厌氧系统可间歇性操作(最长可达12～19 月停止操作) 而对厌氧细菌不会有不良影响,同时只需1～3 d 便可回复正常操作; (5) 在操作良好的情况下,其厌氧细菌量可达1 %～3 %; (6) 高处理效果(COD 去除率可达90 %以上) ; ( 7) 操作稳定可忍受尖峰负荷, p H 及温度变化。 

6 饮料废水处理方案：结论 (1) 该工艺设施处理饮料废水能够获得较满意的效果,尤其COD 和BOD5 的去除率均达到98 % ,出水完全满足达标排放水质要求。 (2) UASB2好氧工艺运行费用较传统好氧工艺有一定减少,降低了水处理成本。 (3) UASB2好氧工艺抗冲击负荷能力强,可有效缓冲污水不稳定负荷的冲击,确保处理效果的稳定,值得推广。

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