飲料廢水主要污染物為COD。根據(jù)飲料品種的不同，飲料廢水有機物濃度可分為高濃度、中濃度和低濃度，如乳品飲料廢水COD較高，無酸碳酸飲料廢水COD中等，茶飲料COD較低。飲料廢水屬于生化性較好的廢水。

一、飲料廢水處理方案：工藝流程
典型工藝流程如下：
廢水→收集→多級兼性、好氧生物處理（A/0）n→達標(biāo)排放

（A/0）n工藝一是池內(nèi)均設(shè)有軟性纖維填料，用于改善微生物分布和增加生物量；二是將廢水處理過程分為幾個不同濃度段，每一濃度段培養(yǎng)出適合該段生存條件的微生物，充分發(fā)揮微生物的活性，最大限度地降解有機物；三是兼性段生段利用兼性菌的代謝活動，將大分子、難溶及難降解的有機物轉(zhuǎn)化為小分子易溶及易降解的有機物。同時，兼性菌由于其世代時間短、繁殖快，使得兼性段具有耐沖擊負(fù)荷強的特點。因此，兼性段可為好氧段創(chuàng)造有利的生化條件。由于（A/0）n工藝的獨創(chuàng)性，使得該工藝應(yīng)用于有機污水處理時，具有運行穩(wěn)定、處理效率高、耗能少等優(yōu)點。實踐證明，在同等污水濃度同等池容下，（A/0）n工藝生物處理率可提高20-30%，節(jié)省能耗20-30%。經(jīng)生化處理后，污水經(jīng)加藥混凝沉淀，去除死亡脫落的微生物及懸浮物，使水澄清排放。
二、某飲料廠生產(chǎn)廢水ICEAS工藝案例
某飲料廠廢水處理的工藝流程如下圖：

主要控制參數(shù)為：
ICEAS法是一種近年來被廣為采用的高效水處理方法，它和傳統(tǒng)的活性污泥法的區(qū)別在于它集曝氣池和沉淀池為一體，處理呈間隙性循環(huán)狀態(tài)，是一種改良的SBR法。采用ICEAS法處理飲料生產(chǎn)廢水，它使廢水中COD和BOD的去除率達90%以上。其工藝具有四個特點：一是連續(xù)進水間隙出水的改良批式處理系統(tǒng)；二是反應(yīng)池和沉淀池合二為一，降低了土建費用；三是在沉淀和出水階段，活性污泥處于內(nèi)源呼吸期，產(chǎn)泥效率低；四是在完全靜止的狀態(tài)下易于活性污泥沉降。
杭州市環(huán)境監(jiān)測中心對利用上述ICEAS法處理工藝的污水的監(jiān)測結(jié)果表明：COD進水濃度為1820mg/L，出水為93.4mg/L，去除率為94.9%；BOD進水濃度為644mg/L，出水為44.4mg/L，去除率為93.1%。
ICEAS法處理某公司飲料生產(chǎn)污水，處理設(shè)施的土建費用320萬，設(shè)備費190萬，其他費用14萬。運行費用1.435元/M3，去除1kgCOD需要0.915元。雖然該方法的土建費用、運行費用相對偏高，但該處理方法的設(shè)施自動化程度高，操作簡單，整個系統(tǒng)占地面積小，運行穩(wěn)定，基本無臭氣，只要保證運行時有充足的營養(yǎng)物，就不會發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象。因此仍不失為一種好的處理方法。ICEAS法作為一種改良的活性污泥法，也可以應(yīng)用于其他生物化學(xué)污水處理。
三、UASB2好氧工藝處理碳酸飲料廢水

1 飲料廢水處理方案：工程概況

某碳酸飲料公司廢水處理主要為廠區(qū)用水(包括生產(chǎn)用水和生活用水) ,設(shè)計規(guī)模為2000m3 / d。飲料生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水主要污染物是制造飲料的物料,其主要來源于機械設(shè)備的洗凈水,原料貯槽的洗凈水,回收瓶洗凈水溢出及不合格的產(chǎn)品,其它來源如過濾器反洗水,工場清凈用水等。

廢水進出水水質(zhì)如表1 所示,飲料廠廢水的特性是高BOD 和COD ,同時因其生產(chǎn)線操作的特性和產(chǎn)品的不同,其濃度及水力波動都很大。廢水經(jīng)處理后,出水已完全可達到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)( GB8978 -1996) 一級標(biāo)準(zhǔn)。

表1 　水質(zhì)指標(biāo)及其排放標(biāo)準(zhǔn)mg/ L (p H 除外)

 2 飲料廢水處理方案：工藝流程 處理廢水采用厭氧+ 好氧系統(tǒng)去除廢水中的有機物,處理工藝流程見圖1 。

飲料廠生產(chǎn)廢水從車間中排出后排入調(diào)節(jié)池,然后,廢水經(jīng)過一個水力式固液分離機隔除大部分廢水中的懸浮固體。從調(diào)節(jié)池中廢水由泵流至酸化池及上流式厭氧污泥床反應(yīng)器中(UASB) 。其流量是由微機控制。有機物首先分解為有機酸,然后分解為甲烷和二氧化碳。在反應(yīng)器頂部設(shè)置有一系列的三相分離器,將甲烷氣,污泥和處理后廢水有效地分開。此三相分離器能有效地截留全部有用的甲烷。收集后的甲烷氣可作為鍋爐燃料,在系統(tǒng)中,也設(shè)有燃燒器用來處理不被利用的甲烷氣。厭氧后的廢水由一個傳統(tǒng)的活性污泥處理系統(tǒng)作最后處理,將COD 降至20mg/ L 。處理后的廢水排放至水道中。

3 飲料廢水處理方案：基礎(chǔ)構(gòu)筑物

3.1 調(diào)節(jié)池常用的調(diào)節(jié)池,進水為重力流,出水用水泵抽升,另外,對高堿度的間歇排放液應(yīng)分開貯存后,再定量地排進調(diào)節(jié)池,以減少p H 調(diào)節(jié)所需的藥品。

3.2 酸化池主要由產(chǎn)酸細菌將各種復(fù)雜的大分子有機物水解、酸化為小分子脂肪酸、醇、醛、氫等物質(zhì)。酸化池容積500 m3 ,為混凝土結(jié)構(gòu),尺寸:長×寬×深= 1318 m ×713 m ×515 m;水力停留時間6h ,容積負(fù)荷25～50 kg/ (m31 d) ;攪拌器功率3kW(610 W/ m3 ) 。

3.3 上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB) 升流式厭氧污泥床式集生物反應(yīng)與沉淀于一體,是一種結(jié)構(gòu)緊湊的厭氧反應(yīng)器。它主要由進水配水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離器、氣室(也稱集氣罩) 、處理水排出系統(tǒng)5 部分組成。與其他類型的厭氧反應(yīng)器相比,上流式厭氧污泥床具有一系列的優(yōu)點,其中包括: (1) 污泥床內(nèi)生物量多,折合濃度計算可達20～30 g/ L ; (2) 容積負(fù)荷率高,在中溫發(fā)酵條件下,一般可達10 kg/ (m3 •d) 左右,甚至能夠高達15～40 kg/ (m3 •d) ,廢水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時間較短,因此所需池容大大縮小; (3)設(shè)備簡單,運行方便,勿需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置,不需充填填料,也不需在反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)機械攪拌裝置,造價相對較低,便于管理,而且不存在堵塞現(xiàn)象。設(shè)計COD 容積負(fù)荷6 kg/ (m3 •d) ,UASB 反應(yīng)池容積667 m3 。設(shè)計厭氧處理后去除率達到90 % ,即處理后的COD 濃度為200 mg/ L , BOD 濃度為135mg/ L ,污泥產(chǎn)生量為0104 kg/ kg ,因此總的污泥產(chǎn)量為144 kg/ d。產(chǎn)生的生物氣大約為1440 m3 / d(內(nèi)含75 %甲烷)

3.4 活性污泥好氧系統(tǒng)經(jīng)過厭氧系統(tǒng)處理后,污水去除80 %～90 %有機物,為確保可達國家一級排放標(biāo)準(zhǔn),厭氧后的污水由一個傳統(tǒng)的活性污泥處理系統(tǒng)作最后處理,將COD 降至20 mg/ L 左右。活性污泥系統(tǒng)所產(chǎn)生的剩余污泥將回流到酸化池和其他污水一起送進厭氧系統(tǒng)消化。進水中所含BOD 270 kg/ d ,設(shè)計F/ M 比為013kg/ (kg •d) ,MLVSS 的濃度為2250 mg/ L 。曝氣池的容積為400 m3 ,采用2 個曝氣池,需氧量為540 kg/d。曝氣頭選用標(biāo)準(zhǔn)傳氧速率(深412 m) 為50186 g/(m3 •m) 曝氣頭,按8 m3 / ( h •m) 來算所需曝氣頭的數(shù)量為56 m。為了保險起見選用80 個曝氣頭。曝氣所需空氣量為44204 m3 / h ,這樣選取2 臺240 m3 / h(515 kW) 的鼓風(fēng)機。剩余污泥量為55 kg/ d ,污泥含水率為9912 %。

3.5 沉淀池按流量為2000 m3 / d ,表面負(fù)荷為110 m3 / (m2 •h) ,中心管流速為108 m/ h 來計算, 中心管面積為0177 m2 ,沉淀部分有效斷面積為8313 m2 ,沉淀池的直徑為1013 m。

4 飲料廢水處理方案：系統(tǒng)特點

4.1 厭氧工藝出水部分回流酸化器出水VFA 濃度高,堿度和p H 較低,而產(chǎn)甲烷菌適宜生長于p H 為中性或略偏堿性的環(huán)境中。如果產(chǎn)酸器出水直接進入產(chǎn)甲烷器,產(chǎn)甲烷器中的產(chǎn)甲烷菌難以獲得最佳生長條件,反應(yīng)器的處理效率也必然受到影響。故將p H 和堿度都較高的產(chǎn)甲烷器出水部分回流,與酸化器出水混合后,再進入產(chǎn)甲烷器是一種經(jīng)濟的操作方法。 具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關(guān)技術(shù)文檔。

4.2 活性污泥系統(tǒng)三組并列設(shè)計可提供最大的操作自由度,以方便操作員按現(xiàn)場條件調(diào)校最合適的操作模式。在系統(tǒng)中,剩余污泥可被泵送至酸化池和污水一起進入UASB 中被消化,UASB 只需要每年排一次污泥,污泥穩(wěn)定,其含水率大約在85 %～90 % ,因此直接可以把它進行堆肥,不需要在系統(tǒng)中加入污泥脫水設(shè)備。污泥可貯存較長時期,以便用作其他系統(tǒng)調(diào)試時使用。

4.3 進流水加熱(冬季使用) 冬季最低污水溫度為10 ℃,而厭氧池操作的最低溫度為24 ℃,因此要在系統(tǒng)中加進一臺廢熱回收系統(tǒng),使厭氧后污水升溫,設(shè)計蒸氣需求量為1290 kg/ h。

5 飲料廢水處理方案：技術(shù)分析傳統(tǒng)上,好氧系統(tǒng)長被用作處理飲料廠污水,但在實際處理中,好氧系統(tǒng)會出現(xiàn)以下情況: (1) 不能適應(yīng)污水濃度及水力波動,好氧細菌要在很穩(wěn)定的環(huán)境下工作(需要很大的調(diào)節(jié)池,約24～48 h 流量) ; (2) 在處理高碳水化合物污水時,容易產(chǎn)生絲狀菌,絲狀菌是污泥膨脹的主要原因; (3) 耗氧細菌是由多種不同的微生物所組成,其組成按操作環(huán)境而改變,需要對各種微生物有足夠了解; (4) 供氧系統(tǒng)維修困難,鼓風(fēng)機和曝氣頭需要經(jīng)常維修; (5) 要保持一定的溶解度(2 mg/ L 左右) ,不能太高和太低。目前,厭氧生化系統(tǒng)彌補了好氧系統(tǒng)的許多問題: (1) 低過剩污泥生產(chǎn)(0105 kg/ kg 去除) ,是活性污泥法的1/ 3～1/ 5 ,低營養(yǎng)資源需求(500 ∶5 ∶1～1000 ∶5 ∶1) ,是耗氧系統(tǒng)的1/ 5～1/ 10 ; (2) 不需要充氧系統(tǒng),從而降低能源消耗(約需20 %耗氧系統(tǒng)的能源) ; (3) 產(chǎn)生可用的甲烷氣(0135 m3 / kg 去除) ; (4) 厭氧系統(tǒng)可間歇性操作(最長可達12～19 月停止操作) 而對厭氧細菌不會有不良影響,同時只需1～3 d 便可回復(fù)正常操作; (5) 在操作良好的情況下,其厭氧細菌量可達1 %～3 %; (6) 高處理效果(COD 去除率可達90 %以上) ; ( 7) 操作穩(wěn)定可忍受尖峰負(fù)荷, p H 及溫度變化。

6 飲料廢水處理方案：結(jié)論 (1) 該工藝設(shè)施處理飲料廢水能夠獲得較滿意的效果,尤其COD 和BOD5 的去除率均達到98 % ,出水完全滿足達標(biāo)排放水質(zhì)要求。 (2) UASB2好氧工藝運行費用較傳統(tǒng)好氧工藝有一定減少,降低了水處理成本。 (3) UASB2好氧工藝抗沖擊負(fù)荷能力強,可有效緩沖污水不穩(wěn)定負(fù)荷的沖擊,確保處理效果的穩(wěn)定,值得推廣。