高浓度食品废水处理工程实例

刘敬麟

（佛山市腾源环保科技有限公司，广东 佛山 528300）

1 项目简介

项目企业主要从事奶茶配料的加工，年产常温粉圆10000吨，冷冻粉圆7000吨，糖水布丁100吨，芋圆200吨，芋泥200吨，调味糖浆200吨。项目产生的废水为纯水制备产生的浓水，冷冻粉圆煮制清洗水，车间清洗水，冷却水和员工生活污水。其中纯水制备的浓水排至雨水管网，冷却水循环使用，员工生活污水要求经化粪池预处理后达到广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段三级标准和附近污水处理厂接管标准后，进入附近污水处理厂处理。其余生产废水（冷冻粉圆煮制清洗水和车间清洗水）需经厂内废水站处理后达到广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准后，进入附近污水处理厂处理。该项目废水污染物浓度高，未经处理的废水难以满足排放要求，且将对污水处理厂进水有机负荷造成相当大的冲击。

2 排污状况及处理目标

2.1 建设规模

根据厂方提供的《建设项目环境影响报告表》描述及有关数据，车间每天工作16 h，全年约300个工作日，生产废水排放量约179 t/d，设计保留有一定裕量，则本项目废水处理站设计规模200 m3/d。废水站24小时连续运行，故本方案废水处理系统设计规模为8.5 m3/h。

2.2 原始浓度及处理目标

进水水质：通过现场取水样实验检测得出数据；出水水质：达到广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准，具体指标值如表1所示：

表1 生产废水产排浓度一览表

废水处理系统所产生的剩余污泥排入污泥池，然后再用厢式压滤机脱水，滤液回流至调节池，泥饼交由有资质的第三方公司外运处置。

3 废水处理工艺

3.1 废水特性分析

该企业生产的奶茶配料属于淀粉加工产物，主要原辅材料为木薯淀粉、焦糖色素、食用香精、增稠剂和防腐剂等。车间排放的食品加工废水粘稠度高，呈褐色胶体的稳定状态，闻起来有焦糖味，长时间静止放置或投加常规混凝剂基本不起效果。室温下放置8～10天，才闻到发酵的腐臭味，可见其稳定性较好，和常规的高浓度食品废水对比较难发酵变质（较难生物降解）[1]。

3.2 废水处理工艺设计

3.2.1 实验分析

常规淀粉废水属于高浓度有机废水，B/C比较高，可生化性好，故多采用“初沉池/气浮池+厌氧池+好氧池”的传统工艺处理，可满足废水的排放要求。但项目企业生产加工过程中添加了大量其他辅料，如增稠剂和防腐剂等，从而影响了废水的性质，尤其是令它的可生化性大大降低，尝试利用混凝沉淀或气浮均起不到实际性的作用。

为了破坏废水的稳定状态，提高废水可生化性，我特意进行了多次物化预处理试验及研究。项目废水中含有较大量的添加剂成份，影响废水的特性；试验时尝试使用酸、碱调节pH，或添加电解质盐类均不能破坏其胶体状态。化验员在实验室多次试验后，发现投加大量的强氧化剂能降低粘稠度和色度（氧化其中的色素和增稠剂等添加剂）破坏废水的胶体状态，使得大量的淀粉能沉淀出来，从而能降低废水的COD浓度，并提高了废水的可生化性，为后续的生化处理创造了前提条件[2]。

实验步骤：a、用量筒取废水100 mL倒入200 mL烧杯中；b、在搅拌状态下，投加5%的烧碱溶液调节废水pH值至10；c、投加5%的次氯酸钠溶液N mL，连续搅拌10～20 min；d、投加几滴5%的PAC，搅拌混合均匀，再投加几滴PAM溶液1.5%；f、静止沉淀25～30 min，提取上清液，加入几滴5%的硫酸亚铁溶液，搅拌约10～20 min；g、投加几滴5%的PAC，搅拌混合均匀，再投加几滴PAM溶液1.5%，静止沉淀25～30 min，取上清液测试污染物浓度。经多次实验调整次氯酸钠加药量，寻找合适的加药量，得出如图1所示数据：

图1 次氯酸钠加药量与CODCr去除率关系图

图1次氯酸钠加药量与COD去除率关系显示，随着次氯酸钠的投加量增加，COD去除率呈上升趋势。当次氯酸钠加药量大于1.5 g/L时，COD去除率上升不明显，继续投加的次氯酸钠利用率不高，对处理效果影响不大。故本次实验得出该废水投加次氯酸钠的最佳加药量为1.5 g/L，CODCr去除率约50%。

3.2.2 工艺设计

企业生产废水中主要污染物为SS、CODCr、BOD5、氨氮等，其特点是黏度大，污染物浓度高，由于生产环节中添加了防腐剂等添加剂，以致其可生化性较差。根据以上特点，设计废水处理工艺流程图如图2所示：

图2 废水处理工艺流程图

3.2.3 主要处理设施设计选型

（1）调节池

功能作用：暂存废水，起到平衡、调节水量水质，均质均量的作用。

水池内尺寸：7.6 m×3.0 m×4.0 m，有效水深3 m，钢砼地下池，有效体积：67.5 m3。配套不锈钢粗细格栅一套；提升泵2台，1用1备，流量10 m3/h，扬程10 m，功率0.75 kW；搅拌风机风量1.24 m3/min，压力0.05 MPa，功率2.2 kW。

（2）反应池

功能作用：加药搅拌器，利用机械搅拌使化学药剂在废水中分散均匀，有利于提高化学反应速率和效率。

处理能力：8.5 m3/h，外形尺寸：2.0 m×2.0 m×3.2 m，配套搅拌机4台，设备装机功率：3.7 kW，搅拌桨材质：SUS316，设备材质：Q235衬FRP。

（3）混凝沉淀池

功能作用：在沉淀区内水流速度降低，比重较大的颗粒物，沉淀于底部起到泥水分离作用。

处理能力：8.5 m3/h，外形尺寸：5.0 m×2.0 m×3.2 m，表面水力负荷：0.85 m3/（m2·h），设备材质：Q235衬FRP。

（4）气浮机

功能作用：在加压条件下空气溶于水，形成空气过饱和状态，然后减至常压释放，以微小气泡释放于水中，颗粒粘附上气泡后，密度小于水即上浮水面，形成浮渣层，从水中分离出去。

处理能力：8.5 m3/h，外形尺寸：5.0 m×2.0 m×2.1 m，装机功率：1.87 kW，设备材质：Q235衬FRP，配套设施：溶气罐、刮泥机和溶气水泵等[3]。

（5）厌氧池（UASB）

功能作用：厌氧菌群分解大分子难生物降级的有机物，调节废水B/C比。

处理能力：8.5 m3/h，外形尺寸：Φ3.4 m×7.8 m，数量3座，进水COD容积负荷：＜3.0 kgCOD/m3·d，停留时间24 h，设备壳体材质：Q235衬FRP。

（6）接触氧化池

功能作用：在好氧氛围下，微生物利用废水中的有机物作为营养物，合成细胞所需物质，从而起到降解有机污染物的作用。

处理能力：8.5 m3/h，外形尺寸：Φ3.4 m×7.0 m，数量3座，进水BOD容积负荷：＜1.0 kgBOD/m3·d，停留时间18 h，设备壳体材质：Q235衬FRP。

配套设施：鼓风机2台（1用1备），风量：3.6 m3/min，压力：0.07 MPa，功率：7.5 kW。

（7）MBR生化池+清水池

功能作用：进一步分解有机污染物，并进行膜过滤截留活性污泥混合液，节省二沉池建造费用。

处理能力：8.5 m3/h，外形尺寸：6.0 m×2.5 m×3.2 m，MBR池容积：30 m3，清水池积：13.5 m3。

配套设施：MBR 膜面积：720 m2，设计膜通量：14.8 L/ m2·h；产水泵流量10 m3/h，数量2台，1用1备，运行模式：开8 min，停2 min；反冲泵流量流量15 m3/h，数量1台；鼓风机2台（1用1备），风量：2.5 m3/min，压力：0.03 MPa，功率：4 kW。

（8）污泥池

功能作用：暂存物化污泥和生化系统剩余污泥。

水池内尺寸：2.4 m×3.0 m×4.0 m，钢砼地埋池，有效容积：25 m3。

配套设施：气动隔膜泵1台，型号QBY-50，泵壳材质铝合金；厢式压滤机1台，型号XMY45/800-UB，过滤面积：45 m2，功率：3.0 kW。

（9）加药装置（6套）

功能作用：配制、投加废水处理系统所需的药剂。

配药箱有效容积1000 L，材质P E；搅拌器功率：0.55 kW；加药泵流量：0.8 m3/h，扬程10 m，功率：0.25 kW。

4 项目分析

4.1 应用成效

项目工程完成后已稳定运行约1年，经废水处理系统处理后尾水稳定达标排放，季度监测数据，出水CODCr平均为75 mg/L，BOD平均为15 mg/L，氨氮平均为7.4 mg/L，推算出CODCr去除率为99.4%，BOD去除率位99.6%，氨氮去除率为60%。结果表面采用“化学氧化+生化处理”组合工艺，适用于该类奶茶配料加工企业废水处理工程。

4.2 改造工程主要技术经济指标

设计处理水量200 m3/d，实际占地面积约240 m2，换算处理每吨污水用地1.2 m2；电耗约1.5元/m3；药剂费约1.8元/m3；吨水处理成本约4.3元/m3（含人工费与污泥处置费）。

5 结语

采用“化学氧化+生化处理”组合工艺处理该类奶茶配料加工企业废水，处理后尾水能保证稳定达标排放。工艺具有占地面积小，节省基建投资，抗冲击负荷能力强与自动化程度高、运行管理方便等优势，但由于项目排水量较少，污染物浓度高，且生产环节中添加了一定量的增稠剂和防腐剂等，使得废水可生化性大大降低，需先进行复杂的预处理，增加了废水处理工程的难度和日后废水站运营维护成本。应在生产源头上降低这类添加剂的使用量，这在一定程度上能提高企业经营效益和降低废水处理管理运营成本，双得益彰。