穩(wěn)定塘處理蓮藕加工廢水技術(shù)

蓮藕含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，是我國重要的水生蔬菜之一。隨著人們生活節(jié)奏的加快和生活水平的提高，飲食結(jié)構(gòu)由溫飽型向營養(yǎng)保健型轉(zhuǎn)化，對藕制品的需求不斷增加。藕制品的加工過程中會產(chǎn)生含大量顆粒物、有機物、鹽分的廢水，直接排放會嚴(yán)重污染受納水體，因此需要找到適合食品加工廢水的處理工藝。

穩(wěn)定塘處理廢水的應(yīng)用越來越普遍，我國處理規(guī)模較大的穩(wěn)定塘有齊齊哈爾穩(wěn)定塘、西安漕運河穩(wěn)定塘、湖北鴨兒湖氧化塘等。深圳市某污水處理廠尾水應(yīng)用高效垂直流人工濕地+生態(tài)塘組合工藝處理。針對農(nóng)村污水流量小、濃度高、排放不均勻及降雨沖擊等特點，可利用多級跌水充氧式溝渠連通生態(tài)塘組合工藝處理廢水。天津濱海新區(qū)通過使用生態(tài)塘組合工藝處理城市污水，城市污水回用解決了水資源短缺問題。本文以某生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司的蓮藕加工廢水為研究對象，進(jìn)行蓮藕加工廢水的研究。

1、現(xiàn)狀分析

1.1 生產(chǎn)工藝

某生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司鮮藕加工生產(chǎn)流程主要包括粗洗、精洗、切片、包裝、外運，其中產(chǎn)生廢水的環(huán)節(jié)集中在粗洗、精洗、切片過程中。工藝流程如圖1所示。

1.2 水量水質(zhì)分析

1.2.1 水量分析

某生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司的生產(chǎn)廢水排水量約450m3/d，其中粗洗工序的用水量約300m3/d；水源以抽取塔蕩河水為主，藕田水為輔；生產(chǎn)時間是每天0：00-6：00；精洗和切片兩個工序共需的用水量約150m3/d，全部使用自來水，生產(chǎn)時間在每天7：00-17：00。

1.2.2 水質(zhì)分析

為充分了解某生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司各生產(chǎn)車間排水污染物濃度及周邊藕田的環(huán)境容量，分別采集了排水車間、藕田的水樣，檢測分析pH、化學(xué)需氧量(Chemical oxygen demand，COD)、氨氮、總氮、總磷5項水質(zhì)指標(biāo)，采樣和檢測方法按照《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T91-2002)的相關(guān)要求。水質(zhì)指標(biāo)分析方法如表1所示。

表2為改造前水質(zhì)數(shù)據(jù)。

從表2檢測數(shù)據(jù)可以看出，粗洗廢水中主要是COD濃度比較高，達(dá)到128mg/L，而氨氮、總磷超標(biāo)不多；精洗及切片廢水則是COD、氨氮、總磷、總氮濃度全部較高，尤其是總磷達(dá)到12.12mg/L，且水體呈酸性；藕田采樣位置靠近家禽養(yǎng)殖區(qū)，其水質(zhì)受家禽養(yǎng)殖區(qū)水塘外溢影響較大，氨氮、總氮濃度比較高，COD已有較大幅度降解，但各項指標(biāo)依然高于地表水V類標(biāo)準(zhǔn)限值很多，如直接排人塔蕩河，將會造成水體污染。

2、設(shè)計思路及工藝說明

2.1 設(shè)計思路設(shè)計處理工藝要滿足以下原則。

(1)經(jīng)濟性原則：某生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司屬于農(nóng)產(chǎn)品種植及初加工企業(yè)，抗風(fēng)險能力較差，是整個農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中利潤率較低的環(huán)節(jié)之一，受經(jīng)濟形勢和供銷杠桿影響較大。因此，必須采用高效節(jié)能、簡便易行的處理工藝，降低工程投資和運行費用。

(2)適用性原則：堅持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主的基本方針，根據(jù)每個環(huán)節(jié)的廢水排放量、排放周期、污染物濃度及廢水排放去向，設(shè)定適宜的治理目標(biāo)，有針對性地選擇適用的技術(shù)方法及組合。

(3)生態(tài)性原則：遵循人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的理念，充分利用周邊現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)生態(tài)資源，結(jié)合各種水環(huán)境生物修復(fù)及生態(tài)修復(fù)技術(shù)，實現(xiàn)工程投資及運行成本低、水質(zhì)凈化效果好、抗沖擊力負(fù)荷能力強等環(huán)境效益和社會效益，實現(xiàn)生產(chǎn)廢水的資源化利用。

某生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司主要從事蓮藕種植和初加工，不涉及其他化學(xué)原料，廢水中的主要污染物為氮、磷和有機物；其中氮、磷來自蓮藕外表面的淤泥，有機物主要來自蓮藕切片時溶出的淀粉。由于用水量較大，污染物濃度不高且可生化性好，完全可以采用生物一生態(tài)處理工藝處理洗藕廢水；工藝設(shè)計上可利用好公司內(nèi)部的現(xiàn)有資源，以綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展的基本路徑實現(xiàn)水資源高效重復(fù)利用，減少對塔蕩河水環(huán)境產(chǎn)生的影響。

考慮到公司生產(chǎn)車間周邊有約42.5畝的藕田，有效水深約1.2-1.5m，較適合做穩(wěn)定塘；現(xiàn)有的初沉池經(jīng)簡單處理后依然可用作初沉池，對廢水中的泥沙進(jìn)行去除；畜禽養(yǎng)殖區(qū)的水塘改造為多功能池，可用于廢水預(yù)曝氣和應(yīng)急混凝；現(xiàn)有的終沉池排水口封閉，僅作為事故應(yīng)急處理池。水處理工藝流程如圖2所示。

2.2 工藝說明

(1)初沉池

現(xiàn)有初沉池是三格式鋼砼結(jié)構(gòu)池體，每格尺寸為3m×1.5m×2.5m，有效水深2m，初沉池總的有效池容為27m3。夜間0：00-6：00主要是蓮藕粗洗，排污量約為300m3/d，則粗洗廢水在初沉池內(nèi)的水力停留時間為0.54h。白天7：00-17：00主要是蓮藕精洗，排污量約為150m3/d，則粗洗廢水在初沉池內(nèi)的水力停留時間為1.8h。設(shè)計規(guī)范要求初沉池水力停留時間應(yīng)為1.5～2h，所以現(xiàn)有初沉池在夜間粗洗階段污水的停留時間不足。

考慮到現(xiàn)有初沉池所在位置比較緊湊，現(xiàn)場不具備擴建條件，本設(shè)計建議將家禽養(yǎng)殖區(qū)的水塘改造為多功能池，將初沉池第三格的廢水經(jīng)提升泵送至多功能池，可彌補初沉池偏小的缺陷。

(2)多功能池

家禽養(yǎng)殖區(qū)有一長25m、寬8.5m、深1.2m的水塘，蓄水量約260m3。由于目前養(yǎng)有約50只家禽，水塘內(nèi)的水體渾濁且嚴(yán)重富營養(yǎng)化，水面已經(jīng)漂浮有綠藻。

建議將該水塘修整、硬化，改造成為多功能池，用于處理初沉池送過來的廢水，主要功能是起到調(diào)節(jié)池作用，使粗洗廢水和精洗廢水充分混合，并延長廢水的停留時間。

為進(jìn)一步提高污水處理效率，建議在多功能池內(nèi)安裝彈性填料、曝氣系統(tǒng)和一套混凝加藥除磷設(shè)備。正常工況下可對污水進(jìn)行預(yù)曝氣，激活水體中土著微生物的活性；如遇到特殊工況，如進(jìn)水懸浮物濃度過高、水體黑臭，則可同時啟用混凝加藥除磷設(shè)備，出水再排人穩(wěn)定塘，進(jìn)一步生化處理。

(3)穩(wěn)定塘

穩(wěn)定塘又稱氧化塘或生物塘，是一種利用天然凈化能力對污水進(jìn)行處理的構(gòu)筑物的總稱。污水在塘內(nèi)緩慢流動、較長時間停留，通過在污水中存活的微生物的代謝活動及包括水生植物在內(nèi)的多種生物的綜合作用，使有機污染物降解。穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)較為復(fù)雜，其中的生物主要有細(xì)菌、藻類、原生動物、后生動物、水生植物及高等水生動物；非生物因素主要包括光照、風(fēng)力、溫度、有機負(fù)荷、pH值、溶解氧、COD營養(yǎng)元素等，生物穩(wěn)定塘生態(tài)系統(tǒng)如圖3所示。

公司內(nèi)部的藕田水深1.0--2.0m，與穩(wěn)定塘的特性參數(shù)一致，上層為好氧區(qū)，中間層為兼性區(qū)，塘底為厭氧區(qū)(沉淀污泥在此進(jìn)行厭氧發(fā)酵)。

(4)應(yīng)急排放池現(xiàn)有的終沉池直接與初沉池連通，生產(chǎn)廢水經(jīng)初步沉淀后直接進(jìn)人終沉池，無法實現(xiàn)污水的處理功能，建議將其改造為應(yīng)急排放池，正常情況下，污水不進(jìn)人該池，有特殊需要時可作為臨時調(diào)蓄池。

3、可行性論證

從檢測數(shù)據(jù)(表2)可推算出，粗洗車間每日排水約300m3，其中含COD為38.4kg、氨氮為1.53kg、總磷為0.5kg。精洗車間每日排水約150m3，其中含COD為21.6kg、氨氮為2.63kg、總磷1.82kg。家禽養(yǎng)殖廢水的Et排泄量為6.9kg，其中含COD為0.31kg、氨氮為0.03kg、總磷為0.04kg。三種污染源共產(chǎn)生COD60.31kg、氨氮4.19kg、總磷2.36kg，如表3所示。

根據(jù)穩(wěn)定塘和人工濕地的相關(guān)設(shè)計參數(shù)，某生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司內(nèi)的藕田對COD的處理負(fù)荷是8-129/(m2?d)，對氨氮的處理負(fù)荷是1-39/(m2?d)，對總磷的處理負(fù)荷是0.1-0.29/(m2?d)。保守起見，計算藕田處理能力時全部取低值，則各片藕田對污染物的去除能力計算如表4所示(藕田面積為28000m2)。

由表4可知，某生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司共有藕田28000m2，合理調(diào)整水體流態(tài)后可形成穩(wěn)定塘系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備消納COD224kg、氨氮28kg、總磷2.8kg的日處理能力；由表3可知公司內(nèi)部每日產(chǎn)生污染物的量為COD60.31kg、氨氮4.19kg、總磷2.36kg，均處于處理能力范圍內(nèi)。但存在如下風(fēng)險：總磷日排放量2.36kg，已接近穩(wěn)定塘系統(tǒng)對總磷的處理能力2.8kg，因此，多功能池的混凝加藥系統(tǒng)可作為第二道防線。

因為前期大量化肥的使用，導(dǎo)致藕田水體中氮磷本底值過高，建議停止使用化肥，通過藕田生態(tài)系統(tǒng)逐步削減水體中的存量氮磷，減少外排水對塔蕩河的影響。

4、結(jié)果與分析

蓮藕加工廢水經(jīng)穩(wěn)定塘凈化后，出水水質(zhì)情況見表5所示。

由表5數(shù)據(jù)可知，通過穩(wěn)定塘的改造凈化，蓮藕加工廢水中的pH、COD、氨氮、總磷濃度都趨于達(dá)標(biāo)排放。

5、結(jié)束語

某生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司蓮藕加工車間，每日產(chǎn)生污染物總量為COD60.31kg、氨氮4.19kg、總磷2.36kg。利用周邊生態(tài)資源，發(fā)揮藕田的凈化作用，通過優(yōu)化后可實現(xiàn)COD224kg、氨氮28kg、總磷2.8kg的日處理能力，基本可消納公司內(nèi)部每日產(chǎn)生的污染物。

(1)為提高藕田穩(wěn)定塘系統(tǒng)對生產(chǎn)廢水的處理能力，建議藕田減少或停止施灑氮磷等化學(xué)肥料，充分利用污水中的氮磷資源。

(2)粗洗水盡量不從塔蕩河抽水，而是循環(huán)利用藕田凈化后的水源，既可減少污水外排量，也可提高水資源的重復(fù)利用率。

(3)由于粗洗廢水中含有大量的泥沙和藕皮，初沉池中的沉淀物和浮渣較多，需要加強日常對初沉池的管理與清理，減少后續(xù)處理的污染負(fù)荷。

(4)初沉池內(nèi)的提升泵加裝液位控制系統(tǒng)，污水泵自動運行，嚴(yán)禁停開污水泵，使污水通過應(yīng)急池直接排放。（來源：浙江清華長三角研究院）