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一、飲料廢水的來源和特點 飲料品質(zhì)很多，包括碳酸飲料、果汁及果汁飲料、蔬菜汁飲料、含乳飲料、植物蛋白飲料、瓶裝飲用水、固體飲料、茶飲料和特殊用途飲料等，其中碳酸飲料、果蔬汁飲料、瓶裝水飲料是飲料行業(yè)最大的三類產(chǎn)品，其中碳酸飲料的產(chǎn)量最大，約占50%。飲料行業(yè)廢水主要是碳酸飲料生產(chǎn)和果蔬汁飲料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，并且污染嚴(yán)重。比較而言茶飲料以及瓶裝水產(chǎn)生的廢水污染較輕。 碳酸飲料是由糖漿和碳酸水定量配置而成的，其生產(chǎn)工程可分為三個基本工序：糖漿的配置、碳酸水的制備、洗瓶灌裝封口。生產(chǎn)工藝分為一次灌裝和二次灌裝兩種方法，一次灌裝是將糖漿和水用定量混合機按一定比例進行連續(xù)混合，再充入二氧化碳，制成碳酸飲料，然后一次灌裝融入容器內(nèi)；二次灌裝法是將配好的糖漿灌入容器內(nèi)后，再用灌水機向瓶中充入碳酸。 碳酸飲料的生產(chǎn)過程中，廢水的主要來源是灌裝區(qū)的洗瓶水、生產(chǎn)設(shè)備沖洗、碎瓶飲料以及地面的沖洗水。其中沖洗水水量最大，有機物濃度較低且水量均勻，其排放量約占廢水水量的70%以上。混合廢水有機物含量較高，間歇排放、水質(zhì)水量極其不均勻，尤其是廢水量隨季節(jié)的波動大，PH值不穩(wěn)定。碳酸飲料生產(chǎn)混合廢水的典型水質(zhì)見表一。 表一 碳酸飲料生產(chǎn)混合廢水水質(zhì) 果蔬汁是以新鮮水果或者蔬菜為原料用壓榨或者其他方法取得的汁液，通過預(yù)處理、打漿、榨汁或浸提、澄清和過濾、均質(zhì)、脫氣、壓縮、成分調(diào)整、包裝和殺菌等工序制造而成。果蔬汁的生產(chǎn)廢水主要來源于：原料的預(yù)處理、打漿、榨汁和浸提、濃縮、殺菌；各類生產(chǎn)容器及設(shè)備的沖洗水；中間產(chǎn)物的排泄以及灌裝車間泄漏部分產(chǎn)品；廠區(qū)生活污水。果蔬汁飲料廢水COD1000mg/L左右，屬于中等濃度的有機廢水。廢水的N、P含量低，SS含量高，PH偏酸性，有機污染物主要有有機酸、蔗糖等。廢水的水質(zhì)波動變化較大。 二、飲料廢水的處理方法 碳酸飲料廢水的污染物主要是有機物，可生化性比較好，可采用以生物法為主的處理方法。對于COD濃度較高的廢水宜采用厭氧-好氧聯(lián)合處理，對于有機物濃度較低的廢水，可單獨采用好氧處理工藝。由于廢水中的懸浮物濃度較低，因此一般的預(yù)處理單元就可以滿足后續(xù)生物處理工藝的要求。通過總程平衡技術(shù)，根據(jù)碳酸飲料的生產(chǎn)工序可以將廢水分為四大類：1.濃度高且均勻排放的廢水，此類廢水作為濃水；2.濃度低且均勻排放的廢水，此類廢水作為淡水；3.濃度非均勻廢水；4.未超標(biāo)廢水，確定濃淡水的切換時間（平衡點）的依據(jù)是分流后總處理費用最低。將1、3類濃水先進行厭氧處理，去除70%以上的污染物，再與2類廢水合并進行好氧處理進一步降低廢水中有機污染的含量，使后續(xù)好氧反應(yīng)池、污泥濃縮池、污泥處理裝置及投藥裝置的建設(shè)費用都較大程度降低?？偝唐胶獬潭入m然增加了一部分管道、分流及提升、預(yù)處理設(shè)備、但與節(jié)省的費用比，建設(shè)費用與常規(guī)工藝基本持平，其運行費用卻大幅度降低。值得注意的是碳酸飲料廢水中缺少氮、磷，使得碳氮比例不均衡，容易造成生物處理運行困難，影響出水水質(zhì)。另外，碳酸飲料中常常加入的防腐劑也是影響生物處理掉的一個原因，解決方法在下文中會提到。 果蔬汁飲料廢水處理也是以生物處理為主，廢水一般偏酸性，需要預(yù)先調(diào)整它的酸堿度，以適應(yīng)微生物的生長需求。國外同類廢水的處理多采用活性污泥法，而國內(nèi)生產(chǎn)廠家的生物處理多采用厭氧-好氧組合處理工業(yè)，有的也用好氧接觸氧化法。 三、飲料廢水處理工程實例 1.工程概況 某飲料廢水，設(shè)計規(guī)模為300m/d,其生產(chǎn)廢水200m/d，生活污水100m/d。該工程與2006年10月建成，同月投入運行，2007年1月通過環(huán)保驗收。該廢水最大特征是水量水質(zhì)隨季節(jié)變化大，廢水中含有大量的糖類，并且呈酸性。 2.處理工藝 （1）設(shè)計廢水水質(zhì) 表二 飲料廢水廢水處理站進水水質(zhì) 出水要求同時達到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）中的一級標(biāo)準(zhǔn)以及《城市污水再利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18921-2002），出水水質(zhì)限值如表三所示。 表三 污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求 （2）處理工藝 采用改良的續(xù)批式活性污泥工藝（MSBR）。MSBR原理是：把序批式活性污泥法（SBR）反應(yīng)池延長度方向分為兩部分，前部為缺氧生物選擇區(qū)，也稱預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為反應(yīng)區(qū)，在主反應(yīng)區(qū)尾部安裝潷水裝置，曝氣沉淀在同一池內(nèi)周期循環(huán)運行，省去了傳統(tǒng)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng)，使生物處理單元變得更為簡潔和方便。 本工程原水中含有大量易生物降解的糖類，采用活性污泥系統(tǒng)時容易帶來污泥膨脹問題，因此應(yīng)選擇能防止污泥膨脹、泥水分離能力強的工藝。MSBR具有良好地防止污泥膨脹的能力，同時具有很強的抗沖擊能力，自動化程度高，管理方便，很適合本工程的實際情況。 （3）工藝流程 圖4 為 飲料廢水處理工藝流程圖 （4）主要工藝參數(shù) 1.集水井 因為來水較深，在地下6m一下，且水質(zhì)呈酸性，PH常低至3~4，因此設(shè)置不銹鋼提升泵2臺，1用1備，單臺流量10m/h,揚程10m,功率0.75KW,材質(zhì)SUS304. 2.細(xì)格柵 設(shè)計采用回轉(zhuǎn)式機械細(xì)格柵1臺，柵條間距為2mm,功率為0.12KW.格柵自動清污，清污頻率根據(jù)現(xiàn)場情況確定。 3.調(diào)節(jié)池 用于調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量、及水溫。調(diào)節(jié)池水力停留時間為24h,調(diào)節(jié)池水量按每天300t考慮。設(shè)廢水提升泵2臺，1用1備，單臺流量10m/h，揚程10m,功率0.75KW，材質(zhì)SUS304。調(diào)節(jié)池攪拌機1臺，定時進行攪拌，可加強廢水的混合效果以及避免懸浮物的沉淀。 4.pH調(diào)節(jié)池 采用不銹鋼設(shè)備，尺寸為2.0m3.5m。PH值調(diào)節(jié)采用在線測量反饋調(diào)整NaOH投加量進行控制，確保最終出水pH值穩(wěn)定在7~8范圍內(nèi)。pH值調(diào)節(jié)池出水自流入生物處理池。 5.MSBR池 MSBR系統(tǒng)曝氣池采用鼓風(fēng)機曝氣方式，選用三葉型羅茨風(fēng)機3臺，功率7.5KW，風(fēng)量5.8m/min,風(fēng)壓5m。擴散設(shè)備采用無堵塞高效曝氣器，氧的利用率為15%~20%.預(yù)反應(yīng)區(qū)采用空氣攪拌形式，主要反應(yīng)區(qū)采用連續(xù)曝氣運行方式。序批反應(yīng)器用PLC來實現(xiàn)自動控制，按4h一個周期循環(huán)運行，其中回流反應(yīng)1h,沉淀1h,潷水2h。沒個MSBR池的序批區(qū)每天運行6個周期，即每池水每天排水6次，每次排水約為25m。潷水器是MSBR工藝中的關(guān)鍵設(shè)備，本工程選用恒定水位空氣堰潷水器2臺，潷水量為10~50m/h，功率為0.5KW。 6.砂濾罐 用于對生物處理出水進行深度處理，達到再生水標(biāo)準(zhǔn)，從而進行回用。設(shè)計濾速8m/h,選用2臺1.5m3.2m石英砂過濾罐，1用1備。過濾出水直接排入廠區(qū)景觀水體中。 四、工程評價 本工程設(shè)計有一個容積為70m左右的事故池，用于存放泄漏原料和不合格產(chǎn)品，既解決了事故排放問題，避免了高濃度事故廢水對處理工藝單沖擊，同時也為停產(chǎn)期間維持廢水處理系統(tǒng)的活性污泥提供營養(yǎng)。 廢水處理工程選址位于整個廠區(qū)的中心地帶，廠區(qū)辦公樓和生產(chǎn)車間均在工程主導(dǎo)風(fēng)向下流，為防止飄散的異味影響下風(fēng)向重點區(qū)域的空氣質(zhì)量，廢水處理工程全部排氣進行了有組織收集，經(jīng)過脫臭后再排入大氣。