食品加工工業(yè)園綜合廢水處理工程設(shè)計與實踐

梁康強， 梁曉宇， 黎成， 楊浩， 余柏沅

（1.湖南強宇環(huán)?？萍加邢薰?， 長沙 410000； 2.南縣經(jīng)濟開發(fā)區(qū)管理委員會， 湖南 益陽 413200）

1 工程概況

湖南省某縣食品加工工業(yè)園位于該縣經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)， 一期占地面積88 余畝， 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化廠房約7 萬m2， 主要入駐企業(yè)類型包括淡水產(chǎn)品精深加工、綠色有機蔬菜加工、 鹵制食品加工、 豆制食品加工、飲料食品加工、 速食加工等。 廢水包括生產(chǎn)廢水和生活污水， 其中生產(chǎn)廢水由蒸煮廢水、 清洗廢水、浸泡廢水、 設(shè)備及地面清洗廢水組成， 其主要污染物為COD、 BOD5、 氨氮、 SS、 動植物油。 食品加工廢水具有間歇排放、 可生化性較好等特點［1］。 基于生產(chǎn)現(xiàn)狀及環(huán)保要求， 經(jīng)多次論證， 選擇溶氣氣浮-水解酸化-接觸氧化的組合工藝對其進行處理，出水達到南縣第二污水處理廠設(shè)計進水要求。 該工程于2019 年5 月正式投入使用， 12 個月的監(jiān)測結(jié)果表明工藝設(shè)計合理， 運行穩(wěn)定， 出水水質(zhì)遠優(yōu)于既定排放要求。

2 設(shè)計水量水質(zhì)

該項目廢水均為間斷排放， 主要包括食品加工過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水（占比95%）和工人日常生活產(chǎn)生的生活污水（占比5%）， 根據(jù)入駐企業(yè)和擬入駐企業(yè)的生產(chǎn)實際， 本工程設(shè)計處理規(guī)模為1 000 m3／d。 出水達到該縣第二污水處理廠設(shè)計進水要求。設(shè)計進出水水質(zhì)如表1 所示。

3 處理工藝流程

3.1 工藝流程選擇

本工程廢水中含有一定量的蛋白質(zhì)、 脂肪等大分子有機物［2-3］， 給廢水好氧處理帶來了一定的困難； 同時高濃度的動植物油也會影響微生物的好氧處理［3-5］。 因此本工程的重點在于在生物處理前降低廢水中動植物油濃度以及將大分子有機物轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

對于食品加工廢水， 國內(nèi)外一般采用物化處理-生化處理的聯(lián)合處理方式［6-7］。 為便于后續(xù)生物處理， 需在生化處理前最大限度地降低廢水中動植物油濃度， 根據(jù)類似工程實踐， 動植物油可通過溶氣氣浮工藝得到有效去除。 本工程進水m（BOD5）／m（COD）＝0.5， 可生化性強， 可采用好氧處理作為主體處理工藝， 在進行好氧處理前需對廢水中的有機大分子物質(zhì)進行降解。 基于此， 從經(jīng)濟、 去除效果等多角度考慮， 采用水解酸化-接觸氧化作為生化處理工藝。 綜上， 本工程處理工藝為溶氣氣浮-水解酸化-接觸氧化， 工藝流程如圖1 所示。

圖1 廢水處理工藝流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment

3.2 工藝流程說明

園區(qū)生產(chǎn)廢水經(jīng)粗細兩級格柵后進入預(yù)曝氣調(diào)節(jié)池， 調(diào)節(jié)廢水的水量與水質(zhì)， 保證后續(xù)處理構(gòu)筑物能夠持續(xù)穩(wěn)定運行； 預(yù)曝氣調(diào)節(jié)池出水提升至溶氣氣浮裝置， 利用水中各種原有溶解、 懸浮物質(zhì)表面活性的差異， 或投加藥劑而產(chǎn)生的表面活性的差異對廢水中的動植物油進行分離， 避免對后續(xù)生化系統(tǒng)產(chǎn)生干擾； 溶氣氣浮裝置出水自流進水解酸化池， 蛋白質(zhì)、 脂肪等較難降解的有機大分子物質(zhì)降解為易生物降解的小分子物質(zhì)［8-9］， 有效提高了廢水的可生化性， 為有機污染物的徹底去除提供強有力的條件； 水解酸化池出水自流進入接觸氧化池，池內(nèi)設(shè)組合填料和曝氣裝置， 利用好氧微生物進一步降解、 吸附廢水中的有機物， 大量降解污染物，使其達到排放標(biāo)準(zhǔn)； 接觸氧化池出水進入二沉池進行泥水分離， 最后達標(biāo)排入下游污水處理廠。

二沉池及溶氣氣浮裝置產(chǎn)生的污泥及浮渣除必要的回流外， 其余全部進入污泥儲池， 經(jīng)壓濾脫水后外運。

4 主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

（1） 粗細格柵池。 設(shè)置在調(diào)節(jié)池內(nèi)部， 半地上鋼砼結(jié)構(gòu)， 尺寸為2.9 m×0.6 m×4.5 m， 粗格柵為機械格柵， 柵寬為5 mm， 細格柵為手動提籃格柵，柵寬為3 mm。

（2） 預(yù)曝氣調(diào)節(jié)池。 半地上鋼砼結(jié)構(gòu)， 池體尺寸為18.0 m×12.0 m×4.5 m， 有效水深4.0 m， 水力停留時間為20.7 h， 預(yù)曝空氣量為0.6 m3／（m2·h）， 氣水比為3 ∶1。

（3） 溶氣氣浮裝置。 鋼制防腐結(jié)構(gòu)， 設(shè)備尺寸為8.7 m×2.5 m×2.5 m， 處理能力為40 ～45 m3／h，溶氣水量為6 ～10 m3／h， 設(shè)計回流溶氣比為30%，總功率約為7.5 kW。 PAM、 PAC 藥液質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2%和10%， 加藥量分別為3 和100 mg／L。

（4） 水解酸化池。 半地上鋼砼結(jié)構(gòu)， 池體尺寸為10.0 m×5.8 m×5.0 m， 有效水深4.5 m， 水力停留時間為6.27 h， 污泥濃度為6 g／L， 采用點對點布水方式， 盡可能使其布水均勻。

（5） 接觸氧化池。 半地上鋼砼結(jié)構(gòu)， 池體尺寸為12.0 m×10.0 m×5.0 m， 有效水深4.5 m， 水力停留時間為12.98 h， 容積負荷為0.735 kg［BOD5］／（m3·d）， 曝氣量為8.32 m3／min， 氣水比為12 ∶1，生物填料高度為3.0 m， 直徑為150 mm。

（6） 二沉池。 半地上鋼砼結(jié)構(gòu)， 池體尺寸為8.8 m×5.0 m×5.0 m， 有效水深4.0 m， 有效泥深1.0 m， 表面負荷為0.945 m3／（m2·h）， 污泥回流比為10%。

5 運行效果

該工程自建成投入使用以來， 調(diào)試期間各工藝處理單元運行正常。 穩(wěn)定運行后， 本工程出水水質(zhì)檢測結(jié)果如表2 所示。

表2 實測出水水質(zhì)Tab. 2 Actual effluent water characteristics

由表2 可知， 本工程各項出水指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計排放值（即南縣排水管網(wǎng)污廢水接管標(biāo)準(zhǔn)）。 其中2020 年3 月出水COD、 BOD5濃度較高的原因可能是： 水解酸化池與接觸氧化池中的生物處于活性恢復(fù)階段， 廢水處理效果相對較差。

6 處理成本

該工程主要處理費用為藥劑費和電費， 噸水電費為0.264 元， 噸水藥劑費為0.169 元， 則本工程噸水處理成本為0.433 元。

7 結(jié)語

本工程采用溶氣氣浮-水解酸化-接觸氧化的組合工藝對食品加工綜合廢水進行處理， 工藝處理效果良好， 系統(tǒng)運行穩(wěn)定， 各項出水指標(biāo)均達到當(dāng)?shù)厥姓鬯幚韽S的設(shè)計進水要求； 噸水處理成本為0.433 元， 相對較低。 本工程的成功運行可為同類食品加工綜合廢水處理工程的設(shè)計和運行提供借鑒。