柑橘加工废水处理工程实例

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[摘要] 介绍采用“混凝沉淀―水解酸化―接触氧化”工艺处理柑橘罐头加工废水的效能及工艺设计、调试运行经验。在进水COD为800～1200mg/L的条件下，经该工艺处理后出水为100mg/L以下，各项指标均达到国家《污水综合排放标准》(GB8978－1996)一级排放标准，工程实践表明该处理系统具有耐冲击负荷、运行管理简单、工程投资省、运行费用低等特点。

[关键词] 柑橘罐头加工废水 混凝沉淀 接触氧化

柑橘罐头加工废水具有水量大、悬浮物多、含有大量难以降解的果胶等特点，是一种较难处理的食品加工废水，许多设计单位对柑橘罐头加工废水的特性认识不足，仅将其作为一般食品加工废水处理，对废水中的果胶等物质的去除不够重视，结果导致建成的污水处理设施无法正常运行。受福建省漳州市某罐头食品有限公司委托，对该公司所属柑橘罐头加工厂生产废水进行处理，设计采用“混凝沉淀―水解酸化―接触氧化”工艺处理该废水，强化对果胶等物质的去除，工程现已建成并投入使用，取得了良好的处理效果，出水各项水质指标均达到排放标准。

1 设计背景

1.1 废水来源

该柑橘罐头加工厂的加工工艺为：原料热烫去皮分瓣酸碱处理分选装罐灌汁排气封罐 灭菌入库。废水主要来自加工中的烫橘热水、剥皮分瓣浸泡水、酸碱处理流槽水、分选检验流槽水以及低温灭菌废水。废水中主要含有橘皮、果胶、经络、果囊、囊衣、有机酸以及糖类等污染物，不含重金属和有毒化学物质，B/C较高，属于可生化污水。

1.2 废水水质水量

该厂年加工柑橘罐头1.5万吨，设计水量取2500m3/d。根据当地环保部门要求，处理后出水需达到《污水综合排放标准》（GB 8978―1996）一级排放标准，设计进、出水水质见表1。

表1 废水进、出水水质

2 工艺流程

柑橘罐头加工废水是一种生化降解性较好的食品废水，适合采用生化法处理，但其中含有大量细小的悬浮物，应在废水进入生化处理系统前采用有效的预处理去除，以防止设备堵塞并降低后续生化处理设施的负荷，又因该污水果胶含量很高，所以在工艺选择上考虑强化去除，为此，采用“混凝沉淀―水解酸化―接触氧化”为主体的处理工艺，工艺流程见图1。

图1 废水处理工艺流程

3 主要处理构筑物和设备

3.1 格栅井

柑橘罐头加工废水中含有大量的悬浮物，其中经络、囊衣等细小悬浮物格栅不易拦截，为此，在机械格栅后设置旋转筛网，旋转筛网采用不锈钢网，孔目20目。

格栅井为地下钢砼结构，尺寸6m×1.0m×1.8m，内置1台机械格栅，栅条间距为20mm，功率为0.55kW，其后设置1台旋转筛网，转速10r/min，功率为0.55kW。

3.2 调节池

因柑橘罐头加工的多道工序产生的废水浓度和水量不一样，且班次之间出水不同，因此设置调节池用于调节水量和调匀水质，减少水量和水质的大幅度波动对后续生化系统的冲击。调节池内设潜水搅拌机进行搅拌，以避免悬浮物沉淀在池内。

调节池为地下钢砼结构，尺寸14m×12m×4.5m，有效水深为4m，HRT = 6h，设提升泵两台，1用1备，流量120m3/h，扬程10m，配套电机功率为5.5kW；设置搅拌器1台，叶轮直径620mm，搅拌器转速480r/min，功率为4.0kW。

3.3 混凝沉淀池

由于废水中含有果胶，因此设置混凝沉淀池，主要用于去除废水中果胶以及部分SS。果胶溶解于酸性水体，投加NaOH调节pH至7，有利于果胶的析出，其中投加聚合氯化铁（PAFC）与果胶发生盐析作用生成果胶盐，经絮凝沉淀使得果胶从溶液中分离，沉积下来的果胶污泥泵至1#污泥浓缩池。混凝沉淀池为集混凝反应、排泥、布水、集水于一体的构筑物。

混凝沉淀池为半埋地钢砼结构，尺寸φ14 m ,高4.8m ，HRT = 4h，内设周边驱动刮泥机1台。

3.4 水解酸化池

水解酸化池溶解氧浓度很低，好氧菌在此生长受到抑制，池中设置3.5m的填料层，填料层上附着生长厌氧水解和酸化细菌，污水穿透填料层时其中的颗粒物质和胶体被迅速截留和吸附在填料表面，进行代谢分解，在水解菌以及酶的作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，在产酸菌的作用下，将大分子物质、难于降解的物质转化为易于降解的小分子物质，以便于在后续生化处理系统中降解。水解酸化池池底设穿孔布水器及水流反射器，并设置潜水搅拌机，以保持池底污泥悬浮。

水解酸化池为半地下钢砼结构，尺寸20m×12m×5.5m，有效水深为5m，HRT = 12h，分为4格，内挂组合填料840m3；设置搅拌器1台，叶轮直径620mm，搅拌器转速480r/min，功率为5.0kW。

3.5 接触氧化池

接触氧化池内设置组合弹性填料，微生物附着在填料上生长，使得填料表面和填料间的空隙生成膜状生物性污泥，废水与其接触从而得到净化，生物接触氧化池池底设曝气管道，在曝气条件下，填料上固着的好氧微生物在新陈代谢作用下降解有机污染物。

接触氧化池为半地下钢砼结构，尺寸25m×10m×5.8m，有效水深为5.3m，HRT=13h，分为10格，内挂组合填料750m3，填料容积负荷1500gBOD5/（m3•d）；气水比取20m3/m3。设备间设罗茨风机两台，风量18.9m3/min，风压58.8kPa，功率30 kW，池底均匀布置φ260mm微孔曝气头500个。

3.6 二沉池

采用辐流式沉淀池，通过沉降去除生化出水中衰老的生物膜及部分悬浮物，通过污泥泵定期将沉降下来的污泥回流至水解酸化池，剩余污泥泵至2#污泥浓缩池。

二沉池为半埋地钢砼结构，尺寸φ14 m，高4.8m ，水力表面负荷为0.65m3/（m2•d），HRT = 4h，内设周边驱动刮泥机1台，设污泥泵2台，1用1备，流量100m3/h，扬程8m，配套电机功率为5.5 kW。

3.7 污泥浓缩池

1#污泥浓缩池储存混凝沉淀池产生的果胶泥，浓缩后利用离心脱水机脱水回收果胶。1#污泥浓缩池为半埋地钢砼结构，尺寸φ10m，高4.5m，有效水深为4.0m，污泥固体负荷为60kg/（m2•d），HRT = 12h。

2#污泥浓缩池储存接触氧化池产生的剩余污泥，浓缩后利用板框压滤机脱水。2#污泥浓缩池为半埋地钢砼结构，尺寸φ12 m ,高4.5m，有效水深为4.0m，污泥固体负荷为80kg/（m2•d），HRT = 10h。

4 调试情况及处理效果

4.1 工程调试

污泥培驯采用接种培菌法，种泥取自某污水处理厂，接种75吨脱水污泥（含水率80%）。其中25吨种泥投加在接触氧化池，50吨种泥投加在水解酸化池，向接触氧化池注入500吨经过预处理的生产废水，然后加清水贮满水池开始培养。为了加快生物膜的形成，避免废水营养单一，每天加入一次营养物（尿素6kg/d，磷肥3kg/d，面粉40kg/d，白糖2kg/d），首次接种污泥后静置20h不曝气，使固着态微生物接种到填料上，然后曝气24 h，静置1h后排掉接触氧化池的上清液，再泵入100吨污水，重复操作6d后，观察到填料表面已挂上生物膜。然后增加换水次数（2次/d）以达到增加换水量之目的，同时注意控制溶解氧在2～4mg/L之间。调试期间二沉池污泥完全回流至水解酸化池。经过15d培养，镜检观察到填料出现变形虫、漫游虫。增加换水次数（3次/d），再经过20d培养，镜检观察到轮虫、钟虫等后生动物，手摸填料有粘性、滑腻感，这表明污泥的接种培养已经完成。

污泥培养结束后，系统开始连续小水量运行，以5d为一个驯化周期，控制进水量为20m3/h，连续运行6天后增加进水量至40m3/d，依次增大进水量梯度60 m3/h 、80 m3/h，5个周期后，处理系统满负荷运行。污泥驯化过程中，每次改变污水进水量的初期注意观察污泥性状，重点监测COD、SV，保证接触氧化池中污泥负荷合理性。经过两个月的培养驯化，生化系统进入正常运行阶段。

4.2 运行效果分析

废水经过机械格栅、旋转筛网后，其中经络、囊衣以及大部分SS被拦截，在混凝沉淀池中通过投加NaOH调节pH至7，在聚合氯化铁作用下，废水中大部分果胶盐析，经过絮凝沉淀被分离，废水经过混凝沉淀后仍然有少量果胶存在，果胶在好氧条件很难降解，这些大分子物质附着性极好，能包裹在菌胶团外面，使菌胶团缺氧，导致污泥膨胀，对生化处理单元构成不利影响。在水解酸化池的缺氧环境下，果胶等物质在酶的作用下，可被水解成可溶性果胶和多缩戊糖，可溶性果胶在果胶甲基脂酶作用下被水解成果胶酸，果胶酸进一步被果胶酸酶水解切断α-1,4-糖苷键，生成半乳糖醛酸，然后进入微生物细胞内通过糖代谢途径被分解、利用并释放能量，废水最终进入接触氧化池，在曝气条件下，废水中的有机污染物被填料上吸附的好氧微生物作用进一步降解。在调试运行期间，观察接触氧化池以及二沉池表面未发现有成团浮渣出现，观察板框压滤机所干化的污泥与一般污水处理厂干化污泥类似，这表明经过混凝沉淀池和水解酸化池的作用后，只有少量果胶进入接触氧化池中，果胶无法与菌胶团粘结形成大的污泥团，该处理工艺能有效避免果胶对生化系统的影响。

该系统运行稳定，处理效果良好，现已通过市环境监测站验收监测，运行效果能达到环保部门和企业的要求，根据3月份监测各主要处理构筑物的运行记录（见图2），可以看出该工艺处理效果略优于排放标准，系统运行稳定，平均处理量为2500m3/d，总进水COD平均为1032mg/L，混凝沉淀池出水COD平均为649mg/L，去除率37%；水解酸化池出水COD平均为605mg/L，去除率7%；接触氧化池出水COD平均为91mg/L，去除率85%。

图2 连续运行处理效果分析

5 结论

5.1原水经过机械格栅、旋转筛网、混凝沉淀、水解酸化等处理设施，去除大部分固体污染物以及果酸，大大降低了后续生化处理系统的压力，保证了系统稳定运行。

5.2 该工艺由机械格栅、旋转筛网、混凝沉淀池、水解酸化池和接触氧化池组合，整个流程连续流畅，操作简便，工艺完善合理，经过半年多的运行实践表明，处理系统在长期高负荷运行条件下，能保持稳定的处理效果，COD去除率大于94.5％，出水水质优于设计要求。

5.3 该工艺的运行费用为1.16元/吨，略低于同规模其他橘罐头加工废水处理工艺，又加之该工艺能将污水中的果胶回收利用，因此具有一定的经济效益。

参考文献:

[1] 贾素云,王香梅,高建峰.果胶工艺废水处理方法研究[J].山西化工,2002,

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

[3] 桥本奖,须藤隆一.新活性污染法[M].北京:学术书刊出版社,l992．