咖啡初加工廢水處理工程應(yīng)用

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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(zhì)主要特點(diǎn)為有機(jī)污染物濃度高、色度高、可生化性差、廢水呈酸性、水質(zhì)水量變化大，因此該廢水若未經(jīng)處理直接排放對(duì)環(huán)境的污染及危害極大。本文以云南某咖啡種植場(chǎng)廢水處理工程為例，針對(duì)該廢水水質(zhì)特點(diǎn)結(jié)合處理排放標(biāo)準(zhǔn)，確定該廢水處理工藝采用兩級(jí)過濾+加藥除果膠+厭氧+水解酸化+AO生化工藝，運(yùn)行結(jié)果表明出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8979—1996）》的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，且具有投資成本低、運(yùn)營成本低、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】咖啡初加工廢水；疊螺式除果膠機(jī)；厭氧工藝；AO工藝

1概況

我國的咖啡產(chǎn)業(yè)主要集中在云南，占全國咖啡產(chǎn)量的98.51%，而云南咖啡近57.8%的產(chǎn)量來自普洱。隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，相關(guān)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(jīng)不能滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8979—1996）》的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，因此選擇對(duì)云南某咖啡種植場(chǎng)的廢水處理設(shè)施進(jìn)行改造。該咖啡種植場(chǎng)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(jìn)行清洗，產(chǎn)生的廢水通過投加生石灰，經(jīng)三級(jí)沉淀后排入附近河流，給附近河流造成嚴(yán)重的污染。為保護(hù)環(huán)境與生態(tài)，須及時(shí)做好咖啡初加工廢水的治理，變廢為利，為當(dāng)?shù)貛砩鐣?huì)效益及生態(tài)效益。

2咖啡初加工廢水的特點(diǎn)

2.1廢水的特點(diǎn)

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(jī)污染物濃度較高，其水質(zhì)主要特點(diǎn)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(chǎn)生有機(jī)酸使廢水呈酸性；（5）水質(zhì)、水量在一天內(nèi)的變化比較大，生產(chǎn)集中在晝間；（6）季節(jié)性強(qiáng)，生產(chǎn)集中在咖啡成熟季節(jié)，每年生產(chǎn)4個(gè)月左右，集中在11月底至次年3月初。

2.2設(shè)計(jì)的進(jìn)出水水質(zhì)

該種植場(chǎng)廢水為咖啡初加工綜合廢水，設(shè)計(jì)處理水量為15m3/d，進(jìn)水水質(zhì)根據(jù)多次實(shí)際采樣監(jiān)測(cè)，并參考同類工程的廢水水質(zhì)狀況；出水依據(jù)相關(guān)法規(guī)及規(guī)范要求該種植場(chǎng)廢水處理后的水質(zhì)須達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8979—1996）》的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)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(shè)成敗的關(guān)鍵。處理工藝是否合理直接關(guān)系到污水處理系統(tǒng)的處理效果、處理水質(zhì)、穩(wěn)定運(yùn)行、工程投資、運(yùn)行成本等。因此，必須結(jié)合實(shí)際情況，綜合考慮各方面因素，合理選擇處理工藝，以達(dá)到最佳的處理效果和經(jīng)濟(jì)效益。故針對(duì)該廢水水質(zhì)特點(diǎn)結(jié)合處理排放標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)擬采用兩級(jí)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(diào)試運(yùn)行

3.1調(diào)試的難點(diǎn)

咖啡初加工廢水調(diào)試運(yùn)行的難度主要為廢水中含有果膠，而果膠經(jīng)發(fā)酵后產(chǎn)生果酸，使廢水中的pH降為5~6之間，同時(shí)廢水中有機(jī)污染物的濃度升高，導(dǎo)致廢水的處理的難度和運(yùn)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(diào)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(jī)去除，果膠用于堆肥后還地，除果膠后的廢水可通過自流進(jìn)入生化處理工序。因此首先要通過燒杯試驗(yàn)確定絮凝劑的最佳投加量，再進(jìn)行絮凝劑的配置，依據(jù)實(shí)際的水量確定加藥量，然后調(diào)整疊螺式除果膠機(jī)的轉(zhuǎn)速，使果膠有效地去除。

3.3生化調(diào)試

工藝生化調(diào)試首先需對(duì)厭氧池進(jìn)行調(diào)試，待厭氧池達(dá)到預(yù)期的效果后再對(duì)水解酸化和AO工藝進(jìn)行調(diào)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(jìn)行馴化，同時(shí)應(yīng)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(xiàng)目進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8979—1996）》的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，滿足規(guī)范要求的排放標(biāo)準(zhǔn)[2]。檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

4技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4.1投資成本

本工程除調(diào)節(jié)池、厭氧池、污泥池外采用一體化設(shè)備，總投資為27.6萬，其中設(shè)備投資為22萬（設(shè)備投資含運(yùn)費(fèi)、安裝費(fèi)、設(shè)備及工藝調(diào)試費(fèi)），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(xiàng)目調(diào)節(jié)池和厭氧池為原有池塘，基礎(chǔ)較弱、施工難度大，因此土建投資較大），土建主要為新建調(diào)節(jié)池、厭氧池和一體化設(shè)備基礎(chǔ)，有的咖啡加工廠可以利用現(xiàn)有設(shè)施，土建可能不發(fā)生費(fèi)用。

4.2運(yùn)營成本

4.2.1電費(fèi)裝機(jī)容量為7kW，運(yùn)行功率按裝機(jī)容量的50%計(jì)，即為3.5kW。工業(yè)用電每度以0.5元計(jì)，3.5kW×24h×0.5元/15m3水=2.8元/m3水。

4.2.2藥劑費(fèi)①絮凝劑：0.8元/m3污水；②加堿：0.2元/m3污水；③總藥劑運(yùn)行費(fèi)用：1.0元/m3污水。

4.2.3人工費(fèi)污水處理站需兼職1人，工人工資按兼職補(bǔ)貼300元/月計(jì)，折合運(yùn)行費(fèi)用為：1×300/30/15=0.67元/m3污水。

4.2.4運(yùn)行成本合計(jì)每天按15.0m3計(jì)，總運(yùn)行成本為：2.8+1.0+0.67=4.47元/m3污水。年運(yùn)行按120d計(jì)，年運(yùn)行費(fèi)用為0.8萬元。

5結(jié)論

（1）該工程運(yùn)行結(jié)果表明，咖啡初加工費(fèi)用采用兩級(jí)過濾+加藥除果膠+厭氧+水解酸化+AO生化工藝可行，出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8979—1996）》的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)；若對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整可達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。（2）上述工藝調(diào)試運(yùn)行的核心是在廢水中的果膠發(fā)酵之前去除果膠，再調(diào)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(dá)標(biāo)、投資成本低、運(yùn)營成本低、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[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(diào)查[J].中國熱帶農(nóng)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(lán)環(huán)境咨詢有限公司