一、概述
某食品公司主要從事溫帶水果脫水和蔬菜脫水加工，兩種產品的主要工藝流程為：水果加工：原料→去皮、清洗→蒸煮→糖浸→干燥
蔬菜加工：原料→清洗→挑選→切割→藥劑處理→干燥
廢水主要來源于清洗、蒸煮、糖浸等生產工序，以及地面和設備的沖刷、清洗用水。
二、水質、水量
設計水量：300m3/d，設計水質見表1。
表1 設計進出水水質
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序號 |
名稱 |
COD cr （mg/l） |
BOD5 （mg/l） |
SS （mg/l） |
pH |
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1 |
進水 |
≤6000 |
≤3500 |
≤800 |
4~5 |
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2 |
出水 |
≤150 |
≤30 |
≤150 |
6~9 |
三、工藝流程及流程簡述
針對此廢水有機物濃度高，可生化性較好的特點，選用以“UASB+生物接觸氧化法”為主，絮凝沉淀為輔的處理工藝，UASB采用中溫厭氧方式。
1、工藝流程如圖1所示。
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圖1 工藝流程
2、工藝流程簡述
（1） 水果脫水廢水、蔬菜脫水廢水經廠內管道自車間收集后流入污水處理場的明渠。經粗格柵（d=20mm），細格柵（d=3mm）攔截污物，自流進入中和調節池，在調節池內采用穿孔管曝氣攪拌的方式，將投加入水的堿—碳酸鈉與廢水充分混合攪拌，將水的pH值調為7~8；并在此池內進行均衡水質，調節水量。后用污水泵提升廢水至UASB厭氧罐，廢水經底部穿孔管配水系統分配后，廢水以一定流速自下向上流動以及厭氧過程產生的大量沼氣的攪拌作用，廢水與污泥充分混合，有機質被吸附分解；所產沼氣經由UASB上部三相分離器的集氣室排出，含有懸浮污泥的廢水進入三相分離器的沉降區，沉淀性能良好的污泥經沉降面返回反應器主體部分，含有少量較輕污泥的廢水從反應器上部排出。UASB出水自流進入生物接觸氧化池，生化后進入二沉池；再通過絮凝沉淀保證出水達標排放。
（2） 構筑物規格型號詳見表2。
表2 構筑物規格型號
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序號 |
名稱 |
規格型號 |
備注 |
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1 |
中和調節池 |
6.0×6.0×5.0 |
HRT=10h |
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2 |
UASB厭氧罐 |
Φ：7.3m，H：9.5m |
VLR=5kgCODcr/m3.d |
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3 |
生物接觸氧化池 |
12×6.6×4.6 |
Fw=0.9kgCODcr/m3.d |
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4 |
二沉池 |
Φ：4.1m，H：5.6m |
豎流式，上升流速v=0.45mm/s |
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5 |
污泥濃縮池 |
Φ：3.0m，H：5.0m |
重力式 |
4工藝調試1、UASB厭氧調試
（1）、調試過程
UASB采用中溫厭氧，通過應用換熱器將進水溫度加熱到35~38℃。調試之始為3月中旬，為加快調試進程，首先將市政污水廠脫水污泥10噸作為菌種進行接種，通過人孔將污泥投入UASB罐內，進一步培養馴化。因廠方生產的關系，調試時只有水果脫水廢水，而此廢水CODcr值較合同高，均值在7000~12000mg/l之間。將廢水稀釋至CODcr值小于5000mg/l，pH值調整為6.5~8.0，SO2濃度為100mg/l以下，進水至設計水位；后，一周內處于悶厭狀態，每天只開啟UASB內循環泵數小時。這中間，發現換熱器不能將水溫提升至所需溫度，分析原因為換熱器形式不合適，后將原板式換熱器更換為湍流式換熱器，才保證了水溫。在使用板式換熱器的20天之內，UASB內溫度達不到30℃，效果較差，啟動負荷采用0.5kgCOD/m3.d，即每天只能保持進水8小時，水量3m3/h。更換湍流式換熱器后，水溫升至35~38℃，負荷采用0.8kgCOD/m3.d，進水一周有少量沼氣逸出，COD去除率達50%左右。持續此負荷一個月左右，自UASB罐底部1.5m處取污泥樣觀察，SV30只有5%，而UASB出水中卻有大量SS隨水流出。開始疑為是啟動階段的正常絮狀污泥洗出，污泥增長緩慢的原因，沒有特別在意。這中間，為了提高污泥的凝聚性能，曾往進水中加入過粉狀活性炭，但收效不大。隨著3個月后進水負荷提高至3.5kgCOD/m3. d，厭氧污泥仍是處于較多的洗出狀態，也未形成顆粒污泥的狀態，COD去除率在50~70%之間，達不到設計80%。在進水只有設計值的一半時尚且如此，就懷疑是外購的UASB設備三相分離器的設計是否合理問題。雖然經后續的生物接觸氧化處理后，出水可以達標排放；但考慮到厭氧效果，提出了在UASB后增設一座沉淀池的方法，使厭氧污泥沉淀后再回流至UASB，保證污泥濃度。經后面的運行表明，UASB內污泥量逐步增多，1.5m處SV30在25~32%之間，COD去除率在80%以上，鏡檢發現污泥開始顆粒化。在調試期間，曾發生兩次酸罐現象，原因為廠家更換中和劑，采用氫氧化鈉作為中和劑，指使罐內廢水不具備緩沖能力，稍微調整不好進水pH值就危險，幸好發現及時，避免了更大損失。
厭氧控制指標為：堿度（以CaCO3計）2000~3000mg/l；VFA＜400mg/l；pH值為6.8~7.5。
此工程規模較小，產生的沼氣較少，并且廠內無鍋爐，經水封后高空排放。若有鍋爐，可將沼氣收集，經水封、阻火罐后通入鍋爐燃燒，可節約部分燃煤。
（2）其它原因分析
因水果保鮮藥水中應用了焦亞硫酸鈉（Na2S2O7），在酸性條件下，為SO2；藥水中Ca2+的濃度4000~5000mg/l，SO2濃度為4000mg/l，pH：3.5~4.0，水量：4.0噸。調試時水果脫水廢水只有150m3/d，藥水混入后，Ca2+的濃度130mg/l，SO2濃度為104mg/l。但在實際調試過程中，因廢水量常達不到150m3/d，所以進水Ca2+的濃度250mg/l左右，SO2濃度為200mg/l左右。SO2對厭氧微生物有明顯的抑制作用，控制不利時，就抑制了厭氧過程，使調試進程減慢。具體參見http://www.manhuagui.cn更多相關技術文檔。
2、好氧調試
UASB出水自流進入生物接觸氧化池，隨著UASB調試的開始，好氧調試也一起進行。將鼓風機調整為自控狀態，控制池內溶解氧為2~4mg/l，因該廢水可生化性很好且有機物濃度較高，所以勿需投菌，對此廢水采取直接曝氣的方式培養污泥。雖氣溫不高，但厭氧出水溫度較高，故污泥培養比較有利。兩個月的時間，好氧生物膜就生長良好。在UASB達不到去除效率的情況下，可以保證出水達標排放。
3、污染物去除效率分析詳見表3。
表3 污染物去除效率分析表
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序號 |
項目 |
CODcr （mg/l） |
BOD5 （mg/l） |
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1 |
原水 |
7000~12000 |
4080~6960 |
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2 |
UASB出水 |
1400~1800 |
612~696 |
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3 |
二沉池出水 |
140~220 |
25~28 |
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4 |
混凝沉淀池出水 |
84~132 |
25~28 |
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5 |
標準值 |
≤150 |
≤30 |
五、結語
1、水果脫水廢水pH值呈酸性，并易發生酸化現象，中和堿最好用Na2CO3，可形成緩沖溶液，抗沖擊負荷能力強，有利于保護UASB系統，可有效避免酸罐現象。
2、UASB調試啟動階段，應控制進水CODcr值小于5000mg/l， SO2含量小于100mg/l，否則會抑制甲烷菌的生長。隨著厭氧污泥量的增長及厭氧污泥的逐步顆粒化，工程實踐證實，當廢水中SO2含量為200mg/l也不會對產甲烷菌發生抑制作用。
3、該工藝處理此類廢水具有污泥產量少，處理效率高，運行費用低，占地面積小等優點。
注：VLR指容積負荷（Volume Loading Rate）（谷騰水網）
