CN108178427B - 一种杨梅腌渍废水生化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工业废水处理，具体涉及一种杨梅腌渍废水生化处理方法，所述方法包括如下步骤：(1)杨梅腌渍废水采集；(2)杨梅腌渍废水水质参数初测；(3)任选的杨梅腌渍废水预处理；(4)活性污泥的采集和活化；(5)活性污泥的驯化；(6)杨梅腌渍废水净化。本发明所述的方法通过对污泥进行活化、驯化处理，过程速度快，效果好，大大提高了污泥的活性，净化效率和效果，且工艺简单，对设备和厂房环境要求较低。

Description

一种杨梅腌渍废水生化处理方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理，具体涉及一种杨梅腌渍废水生化处理方法。
背景技术
杨梅又称圣生梅、白蒂梅、树梅，具有很高的药用和食用价值，在中国华东和湖南、广东、广西、贵州等地区均有分布。果实含葡萄糖、果糖、柠檬酸、苹果酸、草酸、乳酸和蜡质等。杨梅果实除鲜食外，还可加工成糖水杨梅罐头、果酱、蜜饯食品，其产品附加值成倍提高。
由于梅果类食品加工都是天然果实进行加工，一般工序多比较传统，如晾晒、烘干、糖煮、盐腌渍等，我国对梅果加工行业污染关注较少，但杨梅腌渍废水作为一种强酸性的含有高浓度有机污染物的高COD废水，在加工过程中所产生的废水、汁、糖液常被作为废水倒掉，废水直接排水江河中导致了河水带有严重的酸臭味，大量污水渗入农田，会使田地逐年盐碱化，粮食减产。蜜饯废水排放造成的环境问题越来越严峻，蜜饯废水的治理刻不容缓。
废水的生化处理作为目前城市废水和工业废水处理的主要手段。所谓的生物化学处理法即简称生化法，是使废水与微生物混合接触，利用微生物在自然环境中的代谢作用，即微生物体内的生物化学作用分解废水中的有机物和某些无机毒物，如氰化物、硫化物，使不稳定的有机物和无机物转化为稳定无毒的一种污水处理方法。
在当前的污水处理技术领域中，活性污泥法是应用最为广泛的技术之一，它是一种污水的好氧生物处理法，能从污水中去除溶解性的和胶体状态的可生化有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，同时也能去除一部分磷素和氮素。典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。活性污泥是活性污泥处理技术的核心，活性污泥是由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上的不能被微生物降解的有机物组成的，其中微生物是活性污泥的主要组成部分。
研究杨梅腌渍废水的处理一方面可以减少环境水体污染，同时也减少杨梅腌渍相关产业的环境成本。
发明内容
鉴于现有技术存在的上述问题，因此本发明提供一种杨梅腌渍废水的生化处理方法，该方法在SBR技术(Sequencing Batch Reactor，序批式间歇活性污泥法)的基础上，通过各种参数控制、工艺改进，最终能够实现优异的杨梅腌渍废水净化处理，达到废水排放的国家标准。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明涉及一种杨梅腌渍废水的生化处理方法，该方法主要包括如下步骤：
(1)杨梅腌渍废水采集：采集杨梅加工工厂的杨梅腌渍废水；
(2)杨梅腌渍废水水质参数初测：废水采集后应进行沉降过滤，移除沉淀残渣，并对沉淀后的废水及时进行水质参数初测，初测指标包括CODCr、BOD5，以及吸光度、浊度、pH、色度以及颜色等各项指标；
(3)任选的杨梅腌渍废水预处理：对废水进行预处理，提高其BOD5/CODCr值，进而提高其生物降解率；
(4)活性污泥的采集和活化：采集污泥并进行脱水处理，然后将脱水后的污泥与营养废水混合，进行曝气处理，完成污泥活化；
(5)活性污泥的驯化；将自来水、步骤(2)或(3)处理后的杨梅腌渍废水以及步骤(4)活化后的活性污泥按照体积比1-2:1-2:1-2进行配制，搅拌均匀，然后进行间歇曝气处理，完成活性污泥驯化；
(6)杨梅腌渍废水净化：将步骤(2)或(3)处理后的杨梅腌渍废水与步骤(5)驯化后的活性污泥按照体积比1-5:1进行配比，置于处理容器中进行曝气处理，以12小时为周期取样测定出水的pH、浊度、吸光度、色度、CODCr等各项指标，当监测到各项指标符合污水排放标准时停止曝气，然后沉淀，完成废水净化。
在本发明的方法中，其中杨梅腌渍废水的预处理过程(步骤1-3)与活性污泥的预处理过程(步骤4-5)的顺序无特别限制，二者可以以任何顺序依次进行或者同时进行，即可以先进行步骤1-3，后进行步骤4-5；或者先进行步骤4-5，后进行步骤1-3；或者步骤1-3与步骤4-5同时进行。
在本发明的上述方法中，其中“杨梅腌渍废水预处理”步骤(即步骤3)为可选步骤，这可以根据杨梅腌渍废水水质参数初测结果来确定。如果初测结果显示所述废水可以直接用于处理，则优选省略上述步骤3预处理过程；如果初测结果显示所述废水不宜直接用于处理，则优选进行步骤3预处理过程。
杨梅腌渍废水采自杨梅加工工厂，是一种强酸性的含有高浓度有机污染物的高COD废水，例如可以采自潮州康辉集团。
废水收集后应进行沉降过滤，沉淀时间为30-60分钟，沉淀完成后移除沉淀残渣，并对沉淀后的废水及时进行水质参数初测，初测指标包括CODCr、BOD5，以及吸光度、浊度、pH、色度以及颜色等各项指标。如无法及时分析时，应采集样本，置于4℃下保存待测。
初测完成后，初步计算BOD5/CODCr的值。比值大于0.45，表明易于生物降解；比值介于0.34至0.45之间，表明可以生物降解；比值介于0.2至0.35之间，表明较难生物降解；比值小于0.2，表明难以生物降解。若经比较发现废水难于生物降解，则需要对废水进行预处理，使其BOD5/CODCr的值大于0.45，易于生物降解，然后进行后续处理。
为了提高废水的BOD5/CODCr值，进而提高其生物降解率，对废水的预处理方法是现有技术已知的，本发明无特别限制。例如可通过蒸馏法进行杨梅腌渍废水的预处理，将废水中的部分糖分蒸馏出来，从而降低CODCr值，提高BOD5/CODCr，蒸馏出的糖分可进行回收处理。蒸馏过程中监测废水BOD5/CODCr的值，若大于0.45、优选大于0.50时，即可停止蒸馏。通常，蒸馏后的废水体积为原废水体积的60-80％，优选75％。
本发明所用的活性污泥可以自行采集或通过市售获得，例如可采自潮州市第一污水处理厂进水井的污泥，然后进行培养和驯化。
活性污泥的活化主要包括：将采集后的污泥进行脱水，脱水后呈现胶体液态，色灰黑，味臭，颗粒大小均匀，颗粒较细，比重较大。然后，将脱水后的污泥倒入培养培养容器中，然后添加营养废水，搅拌均匀，其中污泥与营养废水的体积比为1:2-5。之后用曝气装置进行曝气处理，曝气过程保持温度为20-30℃、优选25℃，控制溶解氧量为1.5-3mg/L、优选2mg/L，其中每天定时监测污泥沉降比(SV30)、污泥混合液悬浮固体浓度(MLSS)、污泥体积指数(SVI)，直至曝气5-14天，使得SV30在20-30％范围内、MLSS在3000-5000mg/L范围内、SVI在50-150mL/g范围内时，停止曝气，完成活化。
其中，活化过程中所用营养废水的C源来自葡萄糖，N源来自味精(谷氨酸钠>＝99％,无盐)，P源来自磷酸二氢钾，以1g/L葡萄糖＝1.067g/L CODCr换算，配制CODCr浓度为300mg/L的营养废水，且营养废水中各成分的配比为CODCr:N:P＝100:5:1。
活性污泥的驯化包括：以自来水、处理后的杨梅腌渍废水以及活化后的活性污泥按照体积比1-2:1-2:1-2、优选1:1:1进行配制，搅拌均匀，然后进行曝气处理，曝气时间间隔为12h、24h、36h、48h、60h、72h、84h、96h，曝气过程保持温度为20-30℃、优选25℃，控制溶解氧量为1.5-3mg/L、优选2mg/L。每次曝气完成后沉降30min，移去1/5-1/7、优选1/6上层清液，然后再补充等量杨梅腌渍废水，测定并记录出水的吸光度、浊度、CODCr、pH、色度等参数，并计算CODCr去除率。直至出水CODCr、CODCr去除率趋于稳定，且低于污水排放标准时，完成驯化。所述污水排放标准指相关国家标准或地方标准，例如《广东省污水综合排放标准》DB4426-2001一级标准规定，其规定CODCr小于等于100mg/L，pH介于6-9，色度低于50等。
杨梅腌渍废水净化的处理：将处理后的杨梅腌渍废水与驯化后的活性污泥按照体积比1-5:1进行配比，置于处理容器中进行曝气处理，曝气过程保持温度为20-30℃、优选25℃，控制溶解氧量为1.5-3mg/L、优选2mg/L。以12小时为周期取样测定出水的pH、浊度、吸光度、色度、CODCr等各项指标，当监测到各项指标符合污水排放标准如相关国家标准或地方标准(例如《广东省污水综合排放标准》DB4426-2001一级标准)时停止曝气，优选符合《广东省污水综合排放标准》DB4426-2001一级标准，即当CODCr小于等于100mg/L，pH介于6-9，色度低于50，且浊度、吸光度符合该排放标准时停止曝气，然后沉淀30-120min，并将经净化处理的废水排出。
活性污泥反应进行的结果是污水中有机污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增长，污水则得以净化处理。经过活性污泥净化作用后的混合液进入沉淀阶段，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。
在本发明中，各参数的测定方法无特别限制，例如可采用下述方法进行测定。
CODCr的测定：重铬酸钾法(GB11914-89)
化学需氧量(COD)：水样在一定条件下，氧化一升水样中还原物质所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L表示，其测定采用重铬酸钾法(GB11914—89)，在强酸性溶液中，用重铬酸钾氧化水样中的还原物质，过量的重铬酸钾以亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据其用量计算水中还原物质消耗氧的量。
BOD的测定：采用BOD速测仪进行测定。
pH的测定：采用玻璃电极法(GB6920-86)进行测定。
浊度的测定：采用散射光测浊法进行测定。
色度的测定：采用稀释倍数法进行测定。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过对采集废水进行初步沉淀处理，降低了后续废水净化的负荷，提高了净化效率。
(2)本发明通过特定方法对污泥进行活化、驯化处理，驯化较为成功，过程速度快，效果好，大大提高了污泥的活性，净化效率和效果。
(3)废水净化工艺采用改进的SBR工艺，工艺简单，对设备和厂房环境要求较低。
附图说明
图1：本发明工艺流程简图
图2：驯化污泥处理杨梅腌渍液废水COD随曝气时间变化图
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
一、杨梅腌渍废水采集
本发明下述实施例所用的杨梅腌渍废水采自潮州康辉集团，是一种酸性含有高浓度有机污染物的高COD废水。
废水收集后首先自然沉淀45分钟，然后移除沉淀残渣，并进行水质参数初测。
二、杨梅腌渍废水水质参数初测
杨梅腌渍废水水质参数初测指标包括CODCr、BOD5，以及吸光度、浊度、pH、色度以及颜色等，具体测定结果见下表1。
表1杨梅腌渍废水水质参数的测定
Figure BDA0001516807770000071
由表1可以看出，杨梅腌渍液COD为1090mg/L，BOD/COD为0.66，大于0.45，说明其生化性好，易于生物降解。故可以直接用生物法处理，无需进行预处理。
三、活性污泥的采集和活化
本发明实施例所用的活性污泥采自潮州市第一污水处理厂进水井的污泥。潮州第一污水处理厂取回活性污泥污泥状态：
1)污泥经过脱水，污泥浓度高，但脱水不彻底，呈现胶体液态。
2)色灰黑，味臭
3)颗粒大小均匀，颗粒较细，比重较大。
将污泥倒入55L的塑料箱中培养，污泥体积占塑料箱体积的约1/4左右，即13L，加入30L营养废水，用养鱼用小曝气装置3个共六个曝气头进行曝气处理，溶解氧控制在为2mg/L，水温在25℃。其中，所用营养废水的C源来自葡萄糖，N源来自味精(谷氨酸钠>＝99％,无盐)，P源来自磷酸二氢钾，以1g/L葡萄糖＝1.067g/L CODCr换算，配制CODCr浓度为300mg/L的营养废水，且营养废水中各成分的配比为CODCr:N:P＝100:5:1。
每天定时监测污泥沉降比(SV30)、污泥混合液悬浮固体浓度(MLSS)，同时计算污泥体积指数(SVI)。监测发现，刚从污水处理厂取回的污泥其SV30高达81％，远超生活污水的20％-30％这一范围，说明其沉降性能差，污泥浓度高。而SVI则为34.46ml/g低于一般生活污水50-150ml/g标准，说明污泥活性较低。当曝气至第11天时，发现SV30为23％，SVI为50.47ml/g，可见此时污泥活性较好，停止曝气，完成活化(具体监测数值参见表2)。
表2活性污泥培养数据
Figure BDA0001516807770000081
Figure BDA0001516807770000091
四、活性污泥的驯化
在1L烧杯中加入300mL杨梅废水、300mL污泥和300mL自来水，总体积为900mL，搅拌均匀，然后进行曝气处理，曝气时间间隔为12h、24h、36h、48h、60h、72h、84h、96h，曝气过程保持温度为25℃，控制溶解氧量为2mg/L。每次曝气完成后沉降30min，移去100ml上层清液(约1/6)，然后再补充等量杨梅腌渍废水，测定并记录出水的吸光度、浊度、CODCr、pH、色度等参数，并计算CODCr去除率。结果见表3。
表3活性污泥的驯化水质变化情况
曝气时间 pH 浊度/NTU 吸光度 色度(倍) COD<sub>Cr</sub>/(mg/L) COD<sub>Cr</sub>去除率
0 3.76 22.1 0.140 8 545 -
12 6.38 20.6 0.112 4 250 54.1％
24 6.67 18.8 0.107 2 153 71.9％
36 6.59 16.8 0.090 2 95 82.6％
48 7.03 15.9 0.071 2 78 85.7％
60 6.82 14.7 0.052 2 70 87.2％
72 7.02 13.6 0.043 1 64 88.3％
84 7.05 12.7 0.038 1 62 88.6％
96 7.08 10.5 0.032 1 56 89.7％
由上表看出，随着时间推移，本发明驯化方法的CODCr去除率逐步升高，最终96小时达到了89.7％。其CODCr也降到了56mg/L，pH值达到了正常的水平，说明活性污泥中的微生物逐渐适应废水的环境，低浓度条件下的优势种群在高浓度时被另一种群取代，已经具备处理污水的能力。
五、杨梅腌渍废水净化
将杨梅腌渍废水与驯化后的活性污泥按照体积比2:1进行配比，总体积为900mL，即将600ml杨梅腌渍废水与300ml驯化后的活性污泥进行混合，置于1L烧杯中，搅拌均匀，然后进行曝气处理，曝气过程保持温度为25℃，控制溶解氧量为2mg/L。以12小时为周期取样测定出水的pH、浊度、吸光度、色度、CODCr等各项指标。
同时设置同条件下对杨梅废水直接曝气(即不添加活性污泥)和加入等量未驯化污泥处理杨梅废水(即用等量未经驯化的活性污泥替代上述方法中驯化后的活性污泥)实验作为对照组。
各组监测结果如下。
(1)添加本发明驯化后活性污泥的净化效果
添加本发明驯化后活性污泥后，对杨梅腌渍废水的动态净化效果见下表4，对应的CODCr变化趋势见图2。
表4驯化后污泥处理杨梅腌渍废水各项指标
曝气时间 pH 浊度(NTU) 吸光度 色度(倍) CODcr(mg/L) CODcr去除率
原水样 3.54 25.9 0.208 16 1090 -
12 6.62 18.5 0.137 4 499 54.22％
24 6.63 14.9 0.114 4 377 65.41％
36 6.87 13.5 0.103 4 218 80.00％
48 6.82 12.8 0.089 2 159 85.41％
60 6.88 12.1 0.084 2 101 90.73％
72 6.87 11.6 0.079 2 86 92.11％
84 6.88 11.2 0.076 2 78 92.84％
96 6.93 10.9 0.075 2 72 93.39％
试验结果表明：随着时间的推移，驯化后的杨梅腌渍废液COD去除率逐步升高，经过96小时的曝气，活性污泥里的微生物已经充分地分解了废水中的有机耗氧组分，COD去除率最终达到了93.39％，COD降到了72mg/L，去除效果理想，同时pH为6.93，色度为2。说明试验方案在实验中取得了良好的效果，各项指标明显低于《广东省污水综合排放标准》DB4426-2001一级标准的规定(即CODCr应小于100mg/L，pH应介于6-9，色度应低于50)，可以直接排放。
(2)添加未驯化活性污泥的净化效果
添加等量未驯化的活性污泥，即在1L烧杯中加入600mL杨梅腌渍废水和300mL未驯化活性污泥进行曝气处理。对杨梅腌渍废水的动态净化效果见下表5。
表5未驯化污泥处理杨梅腌渍废水各项指标
曝气时间 pH 浊度(NTU) 吸光度 色度(倍) COD<sub>Cr</sub>(mg/L) COD<sub>Cr</sub>去除率
原水样 3.54 25.9 0.208 16 1090 -
12 6.45 20.2 0.135 8 611 43.94％
24 6.54 15.2 0.114 4 588 46.06％
36 6.68 14.7 0.09 4 467 57.16％
48 6.71 13.1 0.083 4 359 67.06％
60 6.74 12.9 0.070 2 297 72.75％
72 6.73 12.5 0.066 2 269 75.32％
84 6.77 12.3 0.063 2 256 76.51％
96 6.81 12.4 0.062 2 244 77.61％
试验结果表明：未驯化污泥具有一定的COD降解能力，在曝气96h时COD去除率达到77％，其COD降到269mg/L，但效果不及驯化组，废水未能达到直接排放标准，仍然高于《综合废水排放标准》(GB 8978-1996)规定的CODCr≤100mg/L，故此还需进一步处理，无法直接排放。这说明由于开始的废水浓度较高，导致未经驯化的活性污泥中的微生物不能适应废水环境而死亡，无法达到废水净化效果。
(3)杨梅腌渍废水直接曝气的净化效果
对杨梅腌渍废水直接曝气处理的动态净化效果见下表6。
表6杨梅废水直接曝气各项指标
曝气时间 pH 浊度/NTU 吸光度 色度(倍) COD<sub>Cr</sub>/(mg/L) COD<sub>Cr</sub>去除率
0 5.54 25.9 0.208 16 1090 -
12 5.63 16.7 0.193 8 654 40.00％
24 5.64 9.5 0.181 8 443 59.30％
48 5.14 7.3 0.176 4 431 60.40％
72 5.21 7.4 0.156 4 432 60.30％
96 5.54 7.2 0.148 4 419 61.56％
试验结果表明：直接曝气对COD的降解效果并不明显，杨梅废液直接曝气的COD去除率只能达到61％，COD依然高达419mg/L。可见，直接曝气处理无法达到废水净化效果。
综上所述，添加本发明经特定工艺驯化后的活性污泥的废水净化效果明显优于添加未经驯化活性污泥的效果，更明显优于直接曝气处理后的净化效果。经前者处理后的废水达到废水排放标准，可以直接排除。而经后两种方式处理后的废水，其COD含量仍无法达到废水排放标准，未达到废水净化效果。
尽管对本发明已做出了详细的说明，并列出了一些具体实例，但对本领域技术人员而言，只要不脱离本发明的精神，对本方法所做的各种调整均被视为包含在本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种杨梅腌渍废水的生化处理方法，其特征在于，所述方法主要包括如下步骤：
（1）杨梅腌渍废水采集：
采集杨梅加工工厂的杨梅腌渍废水；
（2）杨梅腌渍废水水质参数初测：
废水采集后进行沉降过滤，移除沉淀残渣，并对沉淀后的废水进行水质参数初测；
（3）杨梅腌渍废水预处理：
对废水进行预处理，提高其BOD5/CODCr值，进而提高其生物降解率；
（4）活性污泥的采集和活化：
采集污泥并进行脱水处理，然后将脱水后的污泥与营养废水以体积比为1:2-5的比例混合，然后用曝气装置进行曝气处理，曝气过程保持温度为20-30℃，控制溶解氧量为1.5-3mg/L，每天定时监测污泥沉降比SV30、污泥混合液悬浮固体浓度MLSS、污泥体积指数SVI，直至曝气5-14天，使得SV30在20-30%范围内、MLSS在3000-4000mg/L范围内、SVI在50-150mL/g范围内时，停止曝气，完成污泥活化；
（5）活性污泥的驯化：
将自来水、步骤（2）或（3）处理后的杨梅腌渍废水以及步骤（4）活化后的活性污泥按照体积比1-2:1-2:1-2进行配制，搅拌均匀，然后进行曝气处理，曝气时间间隔为12h、24h、36h、48h、60h、72h、84h、96h，曝气过程保持温度为20-30℃，控制溶解氧量为1.5-3mg/L；每次曝气完成后沉降30 min，移去1/5-1/7的上层清液，然后再补充等量步骤（2）或（3）处理后的杨梅腌渍废水，测定并记录出水的吸光度、浊度、CODCr、pH和色度，直至出水CODCr、CODCr去除率趋于稳定，且CODCr小于等于100 mg/L时，完成活性污泥的驯化；
（6）杨梅腌渍废水净化：
将步骤（2）或（3）处理后的杨梅腌渍废水与步骤（5）驯化后的活性污泥按照体积比1-5:1进行配比，置于处理容器中进行曝气处理，曝气过程保持温度为20-30℃，控制溶解氧量为1.5-3mg/L；以12小时为周期取样测定出水的pH、浊度、吸光度、色度和CODCr，当监测到CODCr小于等于100 mg/L，pH介于6-9，色度低于50，且浊度、吸光度符合排放标准时停止曝气，然后沉淀30-120min，并将经净化处理的废水排出，完成杨梅腌渍废水的净化处理；
经步骤（2）测定后，当BOD5/CODCr值小于0.45时，进行步骤（3）所述的预处理步骤；当BOD5/CODCr值大于等于0.45时，省略步骤（3）所述的预处理步骤；通过蒸馏法进行杨梅腌渍废水的预处理，且蒸馏过程中监测废水BOD5/CODCr值，当BOD5/CODCr大于0.45时，停止蒸馏，完成预处理。
2.根据权利要求1所述的杨梅腌渍废水的生化处理方法，其特征在于，步骤（1）至（3）的杨梅腌渍废水采集预处理步骤与步骤（4）至（5）的污泥采集、活化以及驯化步骤可以以任何顺序依次进行或者同时进行。
3.根据权利要求1所述的杨梅腌渍废水的生化处理方法，其特征在于，在步骤（2）中，废水收集后进行沉降过滤，沉淀时间为30-60分钟，沉淀完成后移除沉淀残渣，并对沉淀后的废水进行水质参数初测，初测指标包括CODCr、BOD5、吸光度、浊度、pH和色度。
4.根据权利要求1所述的杨梅腌渍废水的生化处理方法，其特征在于，所述营养废水的C源来自葡萄糖，N源来自味精，P源来自磷酸二氢钾，营养废水中CODCr浓度为300 mg/L，且营养废水中各成分的配比为CODCr:N:P=100:5:1。
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