丁 鶴

(同濟大學環(huán)境科學與工程學院，上海 200092)

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EGSB-SBR處理飲料生產(chǎn)廢水工程設計

丁 鶴

(同濟大學環(huán)境科學與工程學院，上海 200092)

根據(jù)飲料生產(chǎn)廢水污染物組份分析，對廢水處理工藝進行選擇，介紹工程設計的主要設計參數(shù)，提供具體的工程運行效果。實踐證明采用EGSB-SBR處理，系統(tǒng)出水水質(zhì)達到《GB8978-1996污水綜合排放標準》中一級排放標準，EGSB工藝對CODCr的平均去除率達到83%，SBR工藝對CODCr的平均去除率達到88%。

飲料廢水；EGSB；SBR；工程設計

某飲料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品有碳酸飲料和非碳酸飲料，碳酸飲料主要為汽水，非碳酸飲料有果汁飲料、水果牛奶飲料。生產(chǎn)過程是用砂糖和濃縮液或果肉、奶制品及處理水經(jīng)混合后配制成飲料。在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水含有較高濃度的有機物及懸浮物，若不經(jīng)處理直接排放，將造成當?shù)厮h(huán)境的重大污染。由于生產(chǎn)量隨季節(jié)波動大，并且生產(chǎn)不同的產(chǎn)品產(chǎn)生的廢水水質(zhì)水量極不均勻，pH、懸浮物、氨氮極不穩(wěn)定，單純采用好氧處理的方法，處理出水不能達標排放。該飲料生產(chǎn)企業(yè)采用EGSB加SBR處理工藝，工程實踐證明，該工藝出水水質(zhì)達到《GB8978-1996污水綜合排放標準》中一級排放標準，且運行穩(wěn)定、管理簡單、高效節(jié)能、操作方便、成本低。

1 工程概況

某飲料生產(chǎn)企業(yè)新建一工廠生產(chǎn)碳酸飲料和非碳酸飲料，一期污水排放量2000 t/d，工廠排水分碳酸飲料和非碳酸飲料生產(chǎn)廢水混合水、洗瓶廢水、設備沖洗廢水，過期和不合格產(chǎn)品廢水等，需要新建一套廢水處理系統(tǒng)。

2 處理工藝選擇

2.1 污染物的產(chǎn)生及組份分析

由飲料生產(chǎn)的碳酸飲料和非碳酸飲料工藝可知，生產(chǎn)廢水主要來自糖漿、果汁、奶制品貯罐的清洗以及糖漿、果汁、奶制品制備過程漏料而產(chǎn)生的廢水；洗瓶機排水，灌裝設備漏料以及灌裝線中未封蓋和不符合灌注要求的產(chǎn)品的廢棄液。另外還包括清洗過程中排出的濃廢料、清洗劑，其中包含洗瓶機廢堿液。主要生產(chǎn)廢水進水水質(zhì)及設計出水水質(zhì)見表1。

表1 生產(chǎn)廢水進水水質(zhì)及設計出水水質(zhì) (mg/L)

2.2 工藝選擇

根據(jù)原水水質(zhì)以及污染物組份分析，該廢水BOD/COD=0.6，可生化性好，可采用生化處理。根據(jù)進水水質(zhì)及出水水質(zhì)要求，本方案擬采用厭氧+好氧聯(lián)合處理工藝。其中，厭氧處理技術(shù)可有效地去除廢水中的有機污染物，并將有機污染物轉(zhuǎn)化為沼氣，而好氧處理則進一步將廢水中的難降解物質(zhì)徹底降解，使之能達標排放或經(jīng)深度處理后回用。

目前較為常用的二種厭氧工藝為UASB和EGSB，UASB負荷能力很大，適用于高濃度有機廢水的處理。運行良好的UASB有很高的有機污染物去除率，不需要攪拌，能適應較大幅度的負荷沖擊、溫度和pH變化。EGSB是在UASB反應器研究成果的基礎上，開發(fā)的第三代超高效厭氧反應器，該種類型反應器除具有UASB反應器的全部特性外，還具有抗沖擊負荷能力強、高水力負荷和高產(chǎn)氣負荷、厭氧反應速率快和有機負荷高、運行穩(wěn)定等優(yōu)點，故此項目選用EGSB厭氧工藝。

厭氧后的好氧工藝，可采用活性污泥法或生物膜法。由于飲料產(chǎn)品根據(jù)市場需要，生產(chǎn)的品種會經(jīng)常變化，排放的廢水水質(zhì)也相應變化，故本方案選用適應能力強且較經(jīng)濟的SBR法(間歇式活性污泥法)作為好氧處理工藝，以滿足不斷變化的廢水的需要。SBR與傳統(tǒng)活性污泥法和接觸氧化法相比，主要有以下特征：

(1)造價較低，占地較少。由于SBR系統(tǒng)不需要二次沉淀池和污泥回流系統(tǒng)，因此與其它活性污泥法比，可減少占地，降低造價。

(2)耐沖擊負荷。SBR反應池為間歇進水、排放，本身就耐水量的沖擊負荷。同時，因高濃度污水是逐漸進入反應池的，有數(shù)小時的進水時間，且進反應池的原污水只占反應池容積的2/3左右，有稀釋作用，所以也耐水質(zhì)的沖擊負荷。

(3)運行可靠、操作靈活。SBR系統(tǒng)可調(diào)整運行周期和反應曝氣時間等的長短，使處理水達標后排放。根據(jù)實際需要，曝氣(或攪拌)起始時間可靈活掌握。

(4)池內(nèi)兼性厭氧、缺氧、好氧狀態(tài)交替進行，可除磷脫氮，因此凈化能力強。

除上述SBR的一般特點外，對于本工程，由于產(chǎn)品品種繁多，加上飲料生產(chǎn)隨季節(jié)變化大，使廢水無論在水質(zhì)還是在水量上，都有很大的變化，所以SBR工藝在此更具優(yōu)越性。

由于本項目場地所限，采用的除磷工藝為鋁鹽除磷，投加鋁鹽代替鐵鹽可避免出水中由于鐵離子的存在而引起色度超標，或由于亞鐵鹽的存在而引起COD超標。

綜上分析，本方案選擇EGSB+SBR法作為生物處理工藝，以滿足不斷變化的廢水處理需要。

2.3 工藝流程圖及說明

該飲料生產(chǎn)廢水EGSB+SBR處理工藝流程詳見圖1。

由生產(chǎn)車間排出的廢水，經(jīng)過機械格柵將原水中含有的大顆粒雜物截留。經(jīng)格柵后的廢水進入集水井，經(jīng)一級提升泵提升后經(jīng)水力篩進入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，并調(diào)節(jié)pH和溫度，再由二級提升泵提升，將廢水泵入?yún)捬醭?，在厭氧池中由于水解酸化菌、產(chǎn)甲烷菌等的作用，將廢水中含有的有機物降解，并產(chǎn)生沼氣。經(jīng)厭氧處理后的廢水進入SBR池，在SBR池中在好氧微生物的作用下，廢水中剩余的有機物被微生物吸附、降解生成二氧化碳、水和氨等，并從廢水中徹底去除，同時微生物合成新細胞，使活性污泥量增加。

另外，根據(jù)廢水排放及處理工藝要求，設置事故池，用于貯存生產(chǎn)過程中的事故排水。

2.4 污染物去除效率分析

采用該EGSB+SBR處理工藝，設計的污染物去除效率分析如表2。

3 主要工藝設計參數(shù)

3.1 集水井和格柵

設集水井1座，鋼筋混凝土池體，內(nèi)做防腐，有效容積50 m3。內(nèi)設提升泵，提升泵為潛水泵，共2臺，1用1備，帶自耦裝置；生產(chǎn)廢水機械格柵過水量為450 m3/h，循環(huán)齒耙式，格柵柵距為5 mm。另設置事故切換閥2個，當來水濃度太高或其它事故排水，通過切換閥門，將該股水引致事故貯存池，再逐量泵入調(diào)節(jié)池進行后續(xù)處理。

3.2 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池用于調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，鋼筋混凝土池體，內(nèi)做防腐，有效容積600 m3，停留時間HRT=9 h，在此調(diào)節(jié)pH、溫度、投加營養(yǎng)物質(zhì)及微量元素。內(nèi)設潛水攪拌機及提升泵，提升泵為潛水泵，設2臺，1用1備；潛水攪拌機設2臺，轉(zhuǎn)速為100～150 rpm。

3.3 厭氧反應池EGSB

EGSB成套設備1座，有機物容積負荷為4.5 kgCOD/m3·d，有效容積1140 m3，水力停留時間16 h，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)防腐。由于原水溫度接近常溫，故采用常溫厭氧，厭氧反應池一期每日需去除的COD量平均為3000 kg，最大為5000 kg。

表2 污染物去除效率分析 (mg/L)

3.4 好氧反應池SBR

設SBR池2座，每池一周期為8 h，每池每天運行3個周期。負荷為0.10 kgBOD/kgMLSS·d，污泥濃度3.0～4.0 g/L，每周期每池去除BOD 76.5 kg。池體為鋼筋混凝土，單池有效容積1130 m3，有效水深6.0 m，內(nèi)設微孔曝氣頭，曝氣頭直徑為Ф250 mm，每個服務面積為0.6～0.8 m2，氧利用率以25%計。每池每周期排水量為283 m3。

設潷水能力為Q=200 m3/h的潷水器2臺，每池1臺，材質(zhì)為不銹鋼304。每池每周期產(chǎn)泥量約為53 kg干污泥，含水率為99.8% 時，污泥體積為27 m3，每池設排泥泵1臺，共2臺，用于將SBR池剩余污泥抽入污泥濃縮池。

3.5 中間水池及混凝過濾

生化出水中殘留的磷酸鹽通過物化方法加以去除，設有效容積220 m3中間水池一座，SBR池每個周期潷水器排水重力流至中間水池，混凝土結(jié)構(gòu)。根據(jù)每周期排水量283 m3計算，排水時間1.5 h，后續(xù)物化處理量以80 m3/h計，每周期滯留水量為163 m3。再由中間水池提升泵提升廢水至混凝反應池，混凝反應池內(nèi)投加混凝劑鋁鹽，通過攪拌機混合，沉淀殘留的磷化物以及去除殘留的懸浮物，混凝反應后出水至流砂過濾器。

4 運行情況

廢水處理站在安裝結(jié)束并經(jīng)清水試運轉(zhuǎn)，使整套工藝系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)后，進廢水轉(zhuǎn)入調(diào)試階段，調(diào)試周期約需三個月，并在此期間內(nèi)分析廢水水質(zhì)情況，主要參數(shù)包括：pH、CODCr、BOD5、SS、磷酸鹽(以P 計)、LAS、重金屬離子等。厭氧系統(tǒng)進行污泥接種，并進行污泥馴化培養(yǎng)，按設計有機物負荷的1/10 進行進水，每天測定進出水COD、出水有機揮發(fā)酸含量，當出水COD、出水有機揮發(fā)酸達到要求后，逐步增加進水的有機負荷，每次增加幅度為30%左右。在厭氧系統(tǒng)工藝調(diào)試進行的同時進行好氧生化系統(tǒng)的污泥培養(yǎng)，利用厭氧處理的出水作為進水進行培養(yǎng)。好氧池先加入50 t接種污泥 (由其他飲料工廠提供) ，加入少量的厭氧處理系統(tǒng)出水(保證COD 不超過2000 mg/L)，進行連續(xù)曝氣，并在3 d后每天都加入少量的廢水，直至設定水位。

廢水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，配合環(huán)保驗收，對各連續(xù)運行單元進行水質(zhì)監(jiān)測，實際污染物去除效率見表3。

表3 實際污染物去除效率 (mg/L)

由表3可知，廢水處理站進水污染物濃度均偏低于設計值，這也與生產(chǎn)運行初期密切相關(guān)，其中EGSB進水CODCr濃度在2000 mg/L以下，但厭氧去除率達到83%，略低于設計值但基本滿足運行要求，經(jīng)過SBR好氧處理后，CODCr濃度達到40 mg/L以下，總?cè)コ蔬_到98%。TP及SS在進一步混凝過濾后，也達到設計要求，最終排水分別為0.19 mg/L及12 mg/L。

5 結(jié)論

本工程設計采用EGSB+SBR工藝，能有效處理飲料生產(chǎn)廢水，主要污染物質(zhì)CODCr平均厭氧去除率和平均好氧去除率分別為83%及88%，總?cè)コ蔬_到98%，TP的總?cè)コ蔬_到91%，SS的總?cè)コ蔬_到97%，出水水質(zhì)達到《GB8978-1996污水綜合排放標準》中一級排放標準。

EGSB厭氧工藝，有機物容積負荷率高，占地面積小，動力消耗低，運行費用低，污泥產(chǎn)量低，營養(yǎng)物要求低。

好氧采用SBR工藝，能除磷脫氮，操作靈活，抗沖擊負荷能力強，出水水質(zhì)好，運行穩(wěn)定。采用混凝過濾化學除磷，減少處理構(gòu)筑物，降低運行費用，確保在排放高濃度含磷廢水時能達到排放標準。

此廢水處理站及該生產(chǎn)企業(yè)均處于運行初期，污染物濃度較低且變化較大，運行人員操作較生疏，為了系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運行，仍應做好水質(zhì)分析監(jiān)測，調(diào)整運行參數(shù)并持續(xù)做好人員培訓工作。

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Engineering Design of EGSB-SBR Process for Beverage Industry Wastewater Treatment

DING He

(College of Environmental Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092 ,China)

Based on the influent wastewater quality from beverage industry plant, expanded granular sludge blanket reactor (EGSB) with sequencing batch reactor (SBR)process was selected. The main engineering design details of this wastewater treatment process were developed as well. According to the operation data, the effluent from this EGSB-SBR system could fully meet I Class standard of the GB8978-1996 Integrated Wastewater Discharge Standard, and the CODCrremoval rate of EGSB and SBR reached to 83%, and 88% respectively.

beverage industry wastewater; EGSB; SBR; engineering design

2017-04-10

丁鶴(1982-)，男，江蘇丹陽人，可口可樂飲料(上海)有限公司，高級環(huán)境審核員，在讀工程碩士，主要從事企業(yè)環(huán)境管理、廢水處理運行等研究工作。

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1673-9655(2017)05-0051-04