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【摘要】咖啡鮮果初加工廢水來自咖啡鮮果清洗水、脫皮脫膠用水、發(fā)酵用水和二次清洗水,其水質主要特點為有機污染物濃度高、色度高、可生化性差、廢水呈酸性、水質水量變化大,因此該廢水若未經處理直接排放對環(huán)境的污染及危害極大。本文以云南某咖啡種植場廢水處理工程為例,針對該廢水水質特點結合處理排放標準,確定該廢水處理工藝采用兩級過濾+加藥除果膠+厭氧+水解酸化+AO生化工藝,運行結果表明出水水質可穩(wěn)定達到《污水綜合排放標準(GB8979—1996)》的二級排放標準,且具有投資成本低、運營成本低、操作簡便等優(yōu)點。
【關鍵詞】咖啡初加工廢水;疊螺式除果膠機;厭氧工藝;AO工藝
1概況
我國的咖啡產業(yè)主要集中在云南,占全國咖啡產量的98.51%,而云南咖啡近57.8%的產量來自普洱。隨著社會的發(fā)展進步,相關的咖啡初加工廢水的排放要求越來越高,大部分咖啡廠的廢水處理措施已經不能滿足《污水綜合排放標準(GB8979—1996)》的一級排放標準要求,因此選擇對云南某咖啡種植場的廢水處理設施進行改造。該咖啡種植場主要加工精品咖啡豆,咖啡初加工主要采用水洗發(fā)酵法,脫皮后咖啡豆需要發(fā)酵1~2d后再進行清洗,產生的廢水通過投加生石灰,經三級沉淀后排入附近河流,給附近河流造成嚴重的污染。為保護環(huán)境與生態(tài),須及時做好咖啡初加工廢水的治理,變廢為利,為當?shù)貛砩鐣б婕吧鷳B(tài)效益。
2咖啡初加工廢水的特點
2.1廢水的特點
咖啡鮮果初加工廢水來自咖啡鮮果清洗水、脫皮脫膠用水、發(fā)酵用水和二次清洗水,廢水主要含果皮、果肉、植物蛋白及糖分,可降解有機污染物濃度較高,其水質主要特點為:(1)廢水COD、BOD5和氨氮濃度較高;(2)廢水色度高;(3)廢水可生化性較差;(4)咖啡去果肉發(fā)酵產生有機酸使廢水呈酸性;(5)水質、水量在一天內的變化比較大,生產集中在晝間;(6)季節(jié)性強,生產集中在咖啡成熟季節(jié),每年生產4個月左右,集中在11月底至次年3月初。
2.2設計的進出水水質
該種植場廢水為咖啡初加工綜合廢水,設計處理水量為15m3/d,進水水質根據(jù)多次實際采樣監(jiān)測,并參考同類工程的廢水水質狀況;出水依據(jù)相關法規(guī)及規(guī)范要求該種植場廢水處理后的水質須達到《污水綜合排放標準(GB8979—1996)》的二級排放標準,確定設計進出水水質如表1所示。
2.3咖啡初加工廢水處理工藝的確定
廢水處理工藝的選擇是工程建設成敗的關鍵。處理工藝是否合理直接關系到污水處理系統(tǒng)的處理效果、處理水質、穩(wěn)定運行、工程投資、運行成本等。因此,必須結合實際情況,綜合考慮各方面因素,合理選擇處理工藝,以達到最佳的處理效果和經濟效益。故針對該廢水水質特點結合處理排放標準,設計擬采用兩級過濾+加藥除果膠+厭氧+水解酸化+AO生化工藝[1],如圖1所示。
3調試運行
3.1調試的難點
咖啡初加工廢水調試運行的難度主要為廢水中含有果膠,而果膠經發(fā)酵后產生果酸,使廢水中的pH降為5~6之間,同時廢水中有機污染物的濃度升高,導致廢水的處理的難度和運行成本增加。因此處理咖啡初加工廢水的核心為在廢水未發(fā)酵之前先采用物化法去除果膠,再調試生化工藝,這樣可以減少堿性藥劑的投加及降低廢水的處理難度。
3.2除果膠除果膠
主要通過投加PAC、PAM絮凝劑后用疊螺式除果膠機去除,果膠用于堆肥后還地,除果膠后的廢水可通過自流進入生化處理工序。因此首先要通過燒杯試驗確定絮凝劑的最佳投加量,再進行絮凝劑的配置,依據(jù)實際的水量確定加藥量,然后調整疊螺式除果膠機的轉速,使果膠有效地去除。
3.3生化調試
工藝生化調試首先需對厭氧池進行調試,待厭氧池達到預期的效果后再對水解酸化和AO工藝進行調試。為了快速培養(yǎng)微生物可以取城市污水處理廠的活性污泥進行馴化,同時應提供微生物生長的最佳環(huán)境,加快微生物的生長繁殖及馴化。
3.4處理效果
咖啡初加工廢水處理項目進行現(xiàn)場采樣檢測,檢測結果達到《污水綜合排放標準(GB8979—1996)》的二級排放標準,滿足規(guī)范要求的排放標準[2]。檢測結果如表2所示。
4技術經濟指標
4.1投資成本
本工程除調節(jié)池、厭氧池、污泥池外采用一體化設備,總投資為27.6萬,其中設備投資為22萬(設備投資含運費、安裝費、設備及工藝調試費),土建投資為5.6萬(15m3/d規(guī)模的土建投資約為3萬左右,本項目調節(jié)池和厭氧池為原有池塘,基礎較弱、施工難度大,因此土建投資較大),土建主要為新建調節(jié)池、厭氧池和一體化設備基礎,有的咖啡加工廠可以利用現(xiàn)有設施,土建可能不發(fā)生費用。
4.2運營成本
4.2.1電費裝機容量為7kW,運行功率按裝機容量的50%計,即為3.5kW。工業(yè)用電每度以0.5元計,3.5kW×24h×0.5元/15m3水=2.8元/m3水。
4.2.2藥劑費①絮凝劑:0.8元/m3污水;②加堿:0.2元/m3污水;③總藥劑運行費用:1.0元/m3污水。
4.2.3人工費污水處理站需兼職1人,工人工資按兼職補貼300元/月計,折合運行費用為:1×300/30/15=0.67元/m3污水。
4.2.4運行成本合計每天按15.0m3計,總運行成本為:2.8+1.0+0.67=4.47元/m3污水。年運行按120d計,年運行費用為0.8萬元。
5結論
(1)該工程運行結果表明,咖啡初加工費用采用兩級過濾+加藥除果膠+厭氧+水解酸化+AO生化工藝可行,出水水質可穩(wěn)定達到《污水綜合排放標準(GB8979—1996)》的二級排放標準;若對設計參數(shù)及運行參數(shù)進行調整可達到上述標準的一級排放標準。(2)上述工藝調試運行的核心是在廢水中的果膠發(fā)酵之前去除果膠,再調試生化工藝,這樣可以減少堿性藥劑的投加及降低廢水的處理難度。(3)該咖啡初加工廢水處理工藝具有可以長期穩(wěn)定達標、投資成本低、運營成本低、操作簡便等優(yōu)點。
參考文獻
[1]孔濤,易珈羽.混凝沉淀-A2/O工藝處理咖啡粗加工廢水[J].工業(yè)用水與廢水,2019,50(1):80-82,87.
[2]匡鈺,肖兵,張洪波,等.云南咖啡初加工廢棄物利用及排放情況調查[J].中國熱帶農業(yè),2018(5):31-36.
作者:潘家寶 存潔 羅兆杰 王昌力 許三任 單位:普洱普藍環(huán)境咨詢有限公司