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UASB 生物接触氧化工艺处理饮料废水 冯晋阳藏娟吴小宁 西安工业大学材料与化工学院，西安 710032 摘要 介绍采用升流式厌氧污泥床反应器 UASB 反应器 生物接触氧化工艺处理饮料废水的工艺设计和运行效果。 运行结果表明 此工艺能有效处理饮料废水， COD、BOD5平均去除率分别达 95. 8 和 98. 1 ， 出水水质达 DB 61 / 2242006 陕西省渭河水系污染物排放标准 的一级排放标准。 关键词 饮料废水; 升流式厌氧污泥床; 生物接触氧化 TREATING BEVERAGE WASTEWATER BY UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BED AND BIOLOGICAL CONTACT OXIDATION PROCESS Feng JinyangZang JuanWu Xiaoning College of Material and Chemical Engineering，Xian Technological University，Xian 710032，China AbstractThe beverage wastewater was treated by upflow anaerobic sludge bed and biological contact oxidation process． The results showed that the beverage wastewater could be treated efficiently by this process，the average removal rate of COD and BOD5could reach 95. 8 and 98. 1 ， respectively． The treated effluent could meet the first discharge standard of“Discharge Standard of Water Pollutants for Shaanxi Weihe” DB 61 /2242006 ． Keywordsbeverage wastewater;upflow anaerobic sludge bed;biological contact oxidation 0引言 饮料工业是我国食品工业近年来发展最快的行 业之一。饮料废水主要来自加工过程产生的废水、 洗 涤原料的废水、 清洗设备和地面的废水等［1］。由于 饮料原料多样， 制品种类繁多， 因而所产生的废水水 质差异很大。但各种饮料废水均有共同点， 通常固体 杂质多， 有机物含量高， BOD5、 COD 含量高， 可生化性 好， 酸碱程度不一， 毒性相对较小。如何既有效的处 理饮料废水又能够充分利用其中的有用资源， 已成为 当前环境保护的首要任务和重要的研究方向［2］。根 据饮料废水的特点， 目前采用厌氧 好氧工艺处理饮 料废水［3- 4］。本工程采用上流式厌氧反应器 UASB 反应器 和生物接触氧化工艺处理饮料废水， 运行实 践表明，该工艺运行稳定， 出水水质达 DB 61 /224 2006陕西省渭河水系污染物排放标准 要求的一级 排放标准。 1废水水质特征及处理规模 西安富田食品有限公司位于西安经济技术开发 区内， 公司采用先进的灌装设备和技术， 生产符合国 家卫生标准的饮料产品 茶饮料、 果汁饮料及非酒精 饮料产品。废水主要来自处理车间的消毒冲洗水， 清 洗设备产生的废水， 还有少量产品滴漏、 地面冲洗水 及排放的少量废次产品。废水主要含糖类、 醇类等长 链有机物， 有机物浓度含量高， 虽然无毒， 但易于腐 败， 排入水体要消耗大量的溶解氧， 对水体环境造成 严重危害。还有清洗设备使用的酸碱， pH 变化较大， 加之消毒剂主要采用次氯酸钠， 对设备腐蚀和微生物 生长都构成威胁。废水出水 COD、 pH 波动较大， 悬 浮物微粒过细， 呈弥散型， 加之经常性的更换品种， 水 质变化 较 大， 不 易 处 理。废 水 的 平 均 流 量 为 300 m3/d; 治理后水质应符合 DB 61 /2242006 的一级 排放标准。废水水质及排放标准见表 1。 表 1废水水质及排放标准mg/L pH 除外 项目ρ CODρ BOD5ρ SSpH 原水水质2 000 ～ 3 0001 000 ～ 1 500300 ～ 6004. 5 ～ 7. 0 排放标准8020706 ～ 9 2工艺流程及主要构筑物设计参数 2. 1工艺选择 22 环境工程 2012 年 2 月第 30 卷第 1 期 由于该企业废水的有机物含量高， 属于高浓度有 机废水， 为了达到处理要求， 选用厌氧 好氧工艺。 常用的处理饮料废水的厌氧 好氧工艺有 酸化 － SBR 法、 水解酸化 － 生物接触氧化法、 UASB － 好氧接 触氧化法。通过比较， 选用 UASB － 好氧接触氧化处 理该企业饮料废水， 原因为 1 根据原水水质， 该饮料废水ρ COD 为2 000 ～ 3 000 mg/L，ρ BOD5 为1 000 ～ 1 500 mg/L属于高 浓度有机废水， 采用该工艺可以去除高浓度的有机废 物且出水水质稳定。 2 可确保高效稳定的处理效果， 出水可达地方 规定的水污染排放控制的要求。 2. 2工艺流程说明 废水经过格栅去除废水中漂浮物、 纤维物质和固 体颗粒物质， 以保证后续处理单元和水泵的正常运 行。进入调节池调节水量均匀， 为后续的处理提供稳 定水量。再由提升泵将废水泵入中和反应槽， 因为对 设备使用的消毒剂为次氯酸钠， 氧化性很强， 废水 pH 为 4. 5 ～ 7 呈酸性， 为了防止对污水处理设备和管道 的腐蚀。设置中和反应槽来调节水的 pH 值， 给反应 槽中加碱 NaOH 将 pH 值调节到 6. 5 ～ 7. 5， 使水质 为中性。废水进入 UASB 反应器， 利用厌氧菌在厌氧 的条件下厌氧分解大部分有机物， 并排出沼气。进入 生物接触氧池进行好氧处理， 为达到处理要求， 生物 接触氧池设计为二级， 其出水经沉淀池进行泥水分 离， 泥水分离的上清液储存在清水池中。具体工艺流 程见图 1。 图 1废水处理工艺流程 2. 3主要构筑物设计参数 1 格栅。用于截留饮料瓶盖、 塑料袋等较大的 悬浮物。根据工程需要在调节池前自制一简单的人 工格栅， 用格栅网拦截悬浮物， 格栅间隔 300 mm， 距 离调节池 900 mm， 定期进行人工清渣， 格栅尺寸为 3. 1 m 3. 6 m。 2 调节池。用于调节均衡水量。调节池选用矩 形池， 停留时间 10 h， 有效容积 188 m3。调节池尺寸 为 10. 0 m 3. 5 m 6. 0 m。选用 IH65- 50- 125 污水 提升泵 2 台。 3 中和反应槽。废水 pH 为 4. 5 ～ 7. 0， 呈酸性， 设置中和反应槽来调节废水的 pH 值， 加碱 NaOH 将 pH 值调节到 6. 5 ～ 7. 5， 使废水水质为中性。中和 反应槽选用矩形池， 停留时间 t 1 h， 有效容积 18. 8 m3。中和反应槽尺寸为 3. 1 m 2. 5 m 6. 0 m。 4 升流式厌氧污泥床反应器 UASB 反应器 。 UASB 反应器是有机物进行厌氧分解的场所。UASB 上部设三相分离器， 中部为污泥悬浮层， 底层为污泥 层［4］。UASB 反应器采用高新技术的罐体材料拼装 成型， 尺寸为 7. 0 m 3. 5 m 15. 0 m， 水力停留时间 是 12 h， COD 容积负荷为 6 kg/ m3d 。2 台 UASB 进水泵 WQ25- 14- 2. 2， 1 台 UASB 污泥泵 65WL20- 25- 4。设 计 进 水 ρ COD 3 000 mg/L，ρ BOD5 1 500 mg/L， 出水ρ COD 600 mg/L，ρ BOD5 300 mg/L。反应温度为 20 ℃ ， 空塔水流速度 ＜ 1. 0 m/h， 空 塔 沼 气 上 升 速 度 ＜ 1. 0 m/h， 污 泥 层 高 度 2. 5 ～ 3. 5 m， 沼气产率为 0. 45 m3/kg。采用两座相同 的矩形 UASB 反应器。 UASB 反应器布水系统选用一管多点配水系统， 采用连续均匀的进水方式， 布水点服务面积 3. 5 m2/ 个， 每个池子布水点数为 8 个， 对称布点。出水系统 采用锯齿型出水槽， 出水槽宽度为 0. 2 m， 高 0. 2 m， 反应器设计 2 条出水槽， 以保证均匀出水。每日产泥 量为 10. 4 m3/d， 把配水兼做排泥管用， 可以均匀排 除污泥区的污泥， 同时在反应器高 1 /2 处或三相分离 器下 0. 5 m 处再设 1 个排泥管， 管径 d 200 mm， 池 底设防空室， 每天排泥 1 次。每日产生的沼气为 486 m3/d， 其中设甲烷占 60 ， 收集率为 70 ， 沼气出气 管直径为 150 mm， 管内气体流速为 6 m/s， 管道坡度 为 0. 5 。设置凝结水罐及时排走凝结水， 防止堵塞 管道。为了减少凝结水量， 采用保温措施， 沼气管应 采用镀锌钢或铸铁管， 气柜的进出气管道必须设水封 罐 或阻火器 ， 以确保安全， 水封罐兼有保安和调整 气柜压力的作用。沼气用沼气柜贮存， 调节产气量与 气量相平衡， 贮气柜可贮存 10 h 的平均产气量， 采用 防腐措施。 5 接触氧化池。采用两级好氧接触反应， 进水 32 环境工程 2012 年 2 月第 30 卷第 1 期 ρ COD 600 mg/L，ρ BOD5 300 mg/L， 每级接 触氧化池的 COD 和 BOD5去除率为 60 ， 容积负荷 2. 0 103g/ m3d ， 水力停留时间为 3 h。接触氧化 池尺寸为3. 2 m 3 m 4. 7 m。供气量 D 6 000 m3/d， 选用 1 台 ZSR100 风机 Q 6. 55 m3/min，588 kPa， 11 kW 。 6 沉淀池。采用竖流式沉淀池， 尺寸为3. 5 m 7 m。沉淀部分有效水深 3 m。 7 清水池。水池选用矩形池， 排水间隔时间t 1. 5 h， 有效水深 4. 5 m。清水池尺寸为 3. 5 m 2. 1 m 5. 0 m。 2. 4成本分析 该工程实际总投资为 123. 31 万元， 占地面积为 1 030 m2 含道路、 绿化 ， 处理运转费用为 1. 05 元 / m3， 其中电费为 0. 85 元 /m3， 药剂费为 0. 05 元 /m3， 人工费为 0. 19 元 /m3。 3运行效果分析 该项目运行稳定后， 主体工艺 UASB 反应器和生 物接触氧化池 COD 和 BOD5的去除效果见图 2 和 图 3。 图 2UASB 反应器对 COD 和 BOD5的去除效果 由图 2 可知， UASB 反应器的运行稳定后， 当进 水ρ COD 在2 000 ～ 3 000 mg/L时， 出水 ρ COD 在 500 ～ 700 mg/L，进水 ρ BOD5 在1 000 ～ 1 500 mg/L 时， 出水 ρ BOD5 在 300 ～ 400 mg/L， 出水比较稳定。 UASB 反应器对 COD 和 BOD5的平均去除率分别为 76. 2 和 75. 5 。 由图 3 可知， 系统运行稳定后， 生物接触氧化池 出水比较稳定， 出水 ρ COD 平均值为 110 mg/L， 出 图 3生物接触氧化池对 COD 和 BOD5的去除效果 水 ρ BOD5 平均值为 27 mg/L， 接触氧化池对 COD 和 BOD5的平均去除率分别为 82. 5 和 92. 0 。接 触 氧 化 池 出 水 经 沉 淀 池 和 清 水 池 处 理 后， 出 水 ρ COD 和 ρ BOD5 分别低于 80 和 20 mg/L， 达到 DB 61 /2242006 一级排放标准。 4结论 1 采用 UASB － 生物接触氧化组合工艺能有效 处理饮 料 废 水， COD、 BOD5的 平 均 去 除 率 分 别 为 97. 3 和 98. 6 ， 出水水质达 DB 61 /2242006 要 求的一级排放标准， 并且能够有效改变当地的污染排 放情况， 使环境得到明显改善。 2 UASB － 生物接触氧化组合工艺具有污泥产量 少， 处理效率高， 运行费用低， 工程造价低， 占地面积 小等优点。 参考文献 ［1］邱毅军，秦树林，郦朝晖． DAF － A /O 工艺在饮料废水处理中 的应用［J］． 能源环境保护， 2008， 22 6 42- 44． ［2］赵庆良， 温鹏震， 王琨， 等． 气浮 － 水解酸化 － 生物接触氧化工 艺处理乳饮料废水［J］． 水处理技术， 2008， 34 12 89- 92． ［3］杨文澜， 马皆文， 蒋家超， 等． 处理汽水类饮料废水的水解酸 化 SBR 工艺［J］． 水资源保护， 2006， 22 1 81- 84． ［4］魏晶晶，曹先仲，张会军， 等． 果蔬汁饮料废水的混凝强化试 验研究［J］． 环境科学与管理， 2008， 33 10 114- 117． ［5］熊鸿斌， 陈雪， 赵娜娜． UASB － 曝气法应用于饮料废水中出现 的问题及分析［J］． 环境工程， 2010， 28 5 5- 8． 作者通信处冯晋阳710032西安市金花北路 4 号西安工业大学 材料与化工学院环境工程教研室 E- mailwrq0821 163． com 2010 － 11 － 02 收稿 42 环境工程 2012 年 2 月第 30 卷第 1 期