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气浮设备

无极4荣耀注册:案例:咖啡初加工废水处理工艺及设计

时间: 2024-01-07 14:53:16 点击次数:1 来源:无极4开户 作者:无极4荣耀注册官网

  云南某咖啡加工有限公司临沧某加工厂采用湿法加工+生物质锅炉供热烤干工艺,建设规模为25m³(鲜果)/d,咖啡初加工废水主要来源于咖啡鲜果清洗分级、机械脱皮、脱胶及发酵浸泡清洗工序,根据其产生废水的污染程度,可以将其分为咖啡鲜果清洗废水、咖啡湿式脱壳废水(包括发酵浸泡水)和脱胶废水,其典型污染指标见表1。

  (1)咖啡清洗废水,约占比2/5,颜色灰黑色,水中含有大量灰尘、腐叶等,SS较大,有机污染物来源于腐烂、破损的咖啡豆,COD等污染物含量与循环使用次数有关,通常小于1 000mg/L;

  (2)咖啡湿式脱壳、浸泡发酵废水,约占比2/5,由于大量果汁、果肉、果胶存在,加之成熟咖啡鲜果中果胶多为可溶性果胶等高分子化合物,废水成分复杂,悬浮物、果胶、COD、BOD5、氨氮较高,其可生化性差,难以生化处理,为重点处理对象;

  (3)脱胶废水(废液),颜色变化同脱壳废水,来源于咖啡脱壳后咖啡果胶混合物的分离,废水量约占比1/5,主要为果胶水混合物。

  三者综合混合废水依然具有较大的污染指标,属于典型的有机污染废水,污染物为咖啡果上脱落的果皮、果肉及汁水等组成,成分主要为植物纤维、植物蛋白、果糖、植物油脂、维生素及果胶等有机物和沙土等,主要污染指标为色度、pH、SS、COD、BOD5、总氮、氨氮、总磷、总大肠菌群等。

  为了解该废水酸化及污染变化特点,研究选取咖啡加工混合水样,对废水pH和COD随时间的变化进行分析,结果如图1所示。咖啡加工废水特征为高有机物浓度、SS和氨氮,果胶多为可溶性果胶,COD主要于溶解态存在,颗粒、悬浮态约占比2 000~4 000mg/L,有机物易酸化导致废水呈酸性,pH范围为3~5。

  前述分析可知,咖啡废水属于酸性高浓度有机污染废水,其BOD5/COD为0.35~0.43,属于可生化范畴,适宜采用以生化工艺为主体净化,而COD浓度大于10 000mg/L,选择厌氧消化和好氧降解相结合较为适宜。但由于废水酸化pH下降较快,此酸度(pH=3~5)范围将严重抑制产甲烷菌繁殖;其次,废水中含有大量果壳、果肉碎屑、果胶胶体以及不溶性果胶等物质,很难脱水,微生物分解的效果也不理想。因此,有必要先经过物化预处理实现SS、pH、果胶的去除。

  (1)预处理。咖啡果壳含量较大,使用格栅除渣负荷较大,应考虑实现果壳分离及挤压脱水,宜采用斜筛、螺旋输送压缩脱水或干湿分离设备;SS易沉淀,果胶混合物易漂浮,应采用初次沉淀浮渣刮渣一体化构筑物;酸度低影响厌氧消化产气,应预先提供碱度,采取石灰、碱液、消化出水回流中和等方式调节pH。另一方面,脱胶水浆较浓,呈粘稠状,脱胶液混合其他废水将导致污染负荷增大,可在中和池和调温池之间加入钙盐或聚氯化铝(PAC),盐析出果胶混合物,而后用聚丙烯酰胺(PAM)调理,经叠螺式脱水机压滤去除果胶渣,最后再与其他类废水混合可有效降低后续处理负荷。

  (2)厌氧消化。经对比而言,厌氧生物法是比较经济和有效的,推荐作为主要工艺。但厌氧生化反应器的类型多样,选用何种类型的厌氧生化反应器对废水处理十分关键,可以根据建设单位经济、用地条件,选择目前运行较好的UASB、IC、ABR等厌氧反应器,其中ABR反应器在高负荷情况下,具有高效截留活性微生物、运行费用低、剩余污泥少等优点,适用于处理高浓度有机废水。

  (3)好氧处理。当咖啡废水经过预处理及厌氧成功消化处理后,其工艺的选择是比较宽泛的,无特殊要求,但应注意,厌氧出水COD浓度对于好氧环节依然较高,应采用多级处理方式。同时由于该废水碳氮比约25~20∶1,一般无需特别考虑脱氮除磷,利用微生物增殖及同步硝化反硝化即可实现氮素达标。

  (4)处理。废水经过预处理、厌氧好氧结合处理后,基本可以实现达标(GB 8978-1996)排放。处理工艺的选择主要取决于废水的回用用途,若回用于咖啡初加工,应进一步降低残留SS、细菌含量,可以选择高效混凝沉淀、纤维滤布过滤、过滤砂缸等方法。消毒灭菌达标排放可选较为简单次氯酸钠消毒,回用则根据用水工段的卫生及洁净标准选择二氧化氯、臭氧和紫外消毒等方式。

  云南某咖啡加工有限公司临沧某加工厂采用湿法加工,废水产量为100m³/d,设计进水水质为表1混合废水水质指标。根据建设方及受纳受体水功能要求,经处理后外排废水应执行国家标准《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中第二时段的一级标准,结合废水的水质特征及上述工艺选择分析,该厂工程案例采用斜筛筛分去壳-混凝沉淀-中和-调温-ABR厌氧消化产气-二段生物接触氧化-高效混凝沉淀-次氯酸钠消毒组合工艺,工艺流程见图2。

  ①采用斜筛与气浮相结合,筛分去除大量果壳,混凝设置排泥泵及浮渣刮渣设备去除悬浮颗粒及上浮果胶,控制ABR进水SS≤500mg/L,以免对污泥颗粒化造成不利影响或减少反应区的有效容积。同时辅助于调节池预曝气,均化水质并防止进一步酸化。

  ②石灰乳-碳酸氢钠-ABR回流水三合一中和原水调节pH(6.5~7.5)并提供碱度,防止腐蚀换热设备,保障厌氧消化快速进入产甲烷阶段。

  ③废水厌氧消化协同生物质燃料调温有效降低废水处理成本,经中温(30~35℃)ABR厌氧消化转化有机污染物为甲烷和CO2,可稳定控制实现80%~90%的COD去除率,保障进入好氧工段的COD小于2 000mg/L。

  ④设中间沉淀池为二段生物接触氧化池,一段处于高负荷运行,二段设计低负荷运行,可有效缓冲污水有机污染物高负荷进水冲击,保障出水指标的稳定。

  该厂工程案例设计时以平均水量100m³/d和最大污染负荷计算,根据构筑物功能及中试,整个污水处理流程各处理工段污染物设计去除配比见表2。

  果壳固液分离振动斜筛和果胶浮渣气浮机,直接购置国产成套设备。其中,果壳固液采用ZF-GY-40斜筛振动式固液分离机分离,外形尺寸:L×W×H=1.6m×1.22m×1.53m,污液处理流量≥40m³/h,果壳碎屑去渣率>90%,功率3.2 kW,380 V。气浮机采用中发环保ZF-QF-10溶气气浮一体设备,因水果胶、悬浮物等存在,其浊度较高,配置处理流量≥20m³/h,尺寸:L×W×H=4.0m×3.0m×2.3m,1座,碳钢防腐结构,需气量约1.0 m³/min。

  咖啡废水波动较大,设调节池1座稳定水质水量,兼事故池功能。水力停留时间20h,钢筋混凝土地埋式,结构尺寸L×W×H=6.5m×3.5m×4.5m,有效水深4.0m。设置污水提升泵2台(1用1备),带自耦装置,流量10m³/h,扬程10m,功率1.1kW;潜达TQJ-260-740-0.85搅拌器2台,叶轮直径为320mm,功率为0.75 kW;浮球开关及玻璃转子流量计各1个,清淤污泥泵1台及配套排泥管1套。

  中和池混合原水与石灰乳、碳酸氢钠和厌氧消化回流液,pH范围6.5~7.5,同时提供1 000~2 000mg/L的碱度。中和反应槽选用钢筋混凝土地埋式矩形池1座,结构尺寸L×W×H=3.5m×2.0m×4.5m,反应时间t=2.0h。采用潜达TQJ-260-740-0.85搅拌器1台,石灰乳化池1座,碳钢防腐结构,1 000L加药系统2套。

  调温池1座,结构尺寸L×W×H=4.5m×3.0m×4.5m,钢筋混凝土地埋式,两格室,其中一格装换热器,另一格(1.5m×3.0m×4.5m)安装提升泵,将污水提升至ABR反应池,设置热水板式换热系统1套,污水提升泵2台(1用1备),带自耦装置,流量为10m³/h,扬程15m,温度在线 ABR反应池

  ABR反应池COD去除率设为85%,进出水COD分别为12 000mg/L、1 800mg/L,污泥浓度60g/L,有机负荷3.0 kgCOD/(m³·d),反应池升流速度0.32mm/s,ABR反应池为矩形钢筋混凝土半地上式,1座,结构尺寸L×W×H=17m×3m×7.5m,有效容积300m³,水力停留时间72h,格室数5格,第一进水和第五出水格室宽度4m,其余每格3m,每个格室下部安装污泥排放口便于取样观察厌氧污泥性能,上部储存空间相通,集体收集消化气;由于水量不大,为简便施工和节约建设成本,如图3、图4所示,每格室下部设置渐宽棱台,以3个直径160mm的PVC作为降流管,降流管下部沿棱台均匀布水,倾角60°,布水系统5套;ABR整体设置混合液回流,同时每格室设置内回流,可调控上升流速和水质。配套混合液回流泵、内回流泵各2台(2用2备),流量20m³/h,扬程10m,沼气水封及锅炉燃烧利用系统1套。

  二段生物接触氧化池中间设置中间沉淀池,以便实现一级高负荷、二级低负荷运行,保障出水稳定。一、二级接触氧化池各1座,钢筋混凝土半地上式,一级接触氧化池,有机负荷1.5 kgCOD/(m³·d),尺寸为L×W×H=8.0m×5.0m×4.5m,有效水深4.0m,HRT为28.8h;二级接触氧化池有机负荷0.3 kgCOD/(m³·d),尺寸为L×W×H=5.0m×3.0m×4.5m,有效水深4.0m,HRT为9.0h。接触氧化池体内挂组合填料,直径为150mm,高度为3m,分两层,共165m³,配TSW-50-3KW罗茨鼓风机2台(1用1备),风量1.7m³/min,风压49.2 kPa,功率4.5 kW。

  中间沉淀池、二沉池均采用竖流式池设计,表面水力负荷1.0 m³/(m2·h),池体结构为正方形,钢筋混凝土地埋式各1座,结构尺寸L×W×H=3.5m×3.5m×5.5m,其中污泥沉淀区2.2m,下部椎体尺寸为0.4m×0.4m,污泥斗高2.0m,中心管出水口与反射板缝隙0.3m,超高、缓冲层高度各0.5m,总高5.5m。设置污泥回流泵、排泥泵各3台(4用2备),流量10m³/h,扬程10m,功率0.75 kW,不锈钢出水溢流堰2套,共28m。

  因原污水浓度较高,设计二沉池经加PAC、PAM高效混凝沉淀,以保障出水稳定达标。高效混凝沉淀池采用斜管沉淀池,钢筋混凝土半地埋式,表面水力负荷为1.0m³/(m²·h),尺寸为L×W×H=5.5m×3.5m×5.5m,池内有效停留时间1h,斜管倾角设计为60°,斜管孔径取50mm,共12m²,内置1个加药搅拌池,尺寸为L×W×H=1.725m×1.5m×2.0m,以曝气搅。