飲料制造廢水臭氧處理工藝

一、飲料行業(yè)廢水的來源及特點
       飲料品種很多，包括碳酸飲料、果汁及果汁飲料、蔬菜汁飲料、含乳飲料、植物蛋白飲料、瓶裝飲用水、固體飲料、茶飲料和特殊用途飲料等，其中碳酸飲料、果蔬汁飲料、瓶裝水飲料是飲料行業(yè)大的三類產(chǎn)品，其中碳酸飲料的產(chǎn)量大，約占50%。飲料行業(yè)廢水主要是碳酸飲料生產(chǎn)和果蔬汁飲料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，并且污染較為嚴重。比較而言茶飲料以及瓶裝水產(chǎn)生的廢水污染較輕。
       碳酸飲料是由糖漿和碳酸水定量配置而成的，其生產(chǎn)過程可分為三個基本工序：糖漿的配制、碳酸水的制備、洗瓶灌裝封口。生產(chǎn)工藝分為一次灌裝和二次灌裝兩種方法，一次灌裝是將糖漿和水用定量混合機按一定比例進行連續(xù)混合，再充入二氧化碳，制成碳酸飲料，然后一次灌裝入容器內(nèi)；二次灌裝法是將配好的糖漿灌入容器內(nèi)后，再用灌水機向瓶中充入碳酸。
       碳酸飲料的生產(chǎn)過程中，廢水主要來自灌裝區(qū)的洗瓶水、生產(chǎn)設(shè)備沖洗水、碎瓶飲料以及地面的沖洗水。其中沖洗水水量大，有機物濃度較低且水量均勻，其排放量約占廢水水量的70%以上?；旌蠌U水有機物含量高，間歇排放、水質(zhì)水量極不均勻，尤其是廢水量隨季節(jié)的波動大，pH值不穩(wěn)定。碳酸飲料生產(chǎn)混合廢水的典型水質(zhì)見下表
  碳酸飲料生產(chǎn)混合廢水水質(zhì)

       果蔬汁是以新鮮水果或者蔬菜為原料用壓榨或者其他方法取得的汁液，通過預(yù)處理、打漿、榨汁或浸提、澄清和過濾、均質(zhì)、脫氣、濃縮、成分調(diào)整、包裝和殺菌等工序制造而成。果蔬汁生產(chǎn)廢水主要來源于：原料的預(yù)處理、打漿、榨汁和浸提、濃縮、殺菌；各類生產(chǎn)容器及設(shè)備的沖洗水；中間產(chǎn)物的排泄以及灌裝車間泄漏的部分產(chǎn)品；廠區(qū)生活污水。果蔬汁飲料廢水COD在1000mg/L左右，屬于中等濃度的有機廢水。廢水的N、P含量低，SS含量高，pH偏酸性，有機污染物主要有有機酸、蔗糖等。廢水的水質(zhì)波動變化較大。
 
二、飲料行業(yè)廢水傳統(tǒng)工藝處理工程實例
1)、北京某飲料廢水工程概況
        北京某公司飲料廢水處理工程，設(shè)計規(guī)模為300m³/d，其中生產(chǎn)廢水200 m³/d，生活污水100 m³/d。該工程于2006年10月建成，同月投入運行，2007年1月通過*驗收。該廢水大特征是水量水質(zhì)隨季節(jié)變化大，廢水中含有大量的糖類，并且PH值呈酸性。
2)、飲料行業(yè)廢水傳統(tǒng)處理工藝實例
i.、設(shè)計廢水水質(zhì)
北京某公司飲料廢水處理前廢水水質(zhì)設(shè)計依據(jù)見下表：
                                                            北京某公司飲料廢水廢水處理站進水水質(zhì)

 ii、傳統(tǒng)處理工藝
       本工程原水中含有大量易生物降解的糖類，采用活性污泥系統(tǒng)時容易帶來污泥膨脹問題，因此應(yīng)選擇能防止污泥膨脹、泥水分離能力強的工藝。MSBR具有較好地防止污泥膨脹的能力，同事具有很強的抗沖擊負荷能力，自動化程度高，管理方便，很適合本工程的實際情況。
3)、傳統(tǒng)工藝設(shè)計處理工程運行評價
i、監(jiān)測結(jié)果
       從2007年1月起連續(xù)穩(wěn)定運行至2009年5月，進水COD約為240-640mg/L，進水量約為180-520 m³/d，出水COD平均值18.8mg/L。全部排水均送入廠內(nèi)人工湖，用于園林景觀用水，少量排水溢流至當?shù)厥姓艿馈?br />ii、主要經(jīng)濟指標
       工程土建費用91萬元，設(shè)備費用127萬元，總投資218萬元，噸水投資7267元。設(shè)備總裝機容量79.3kW，實際電耗562（kW·h）/d，直接處理費用1.62元/t。

三、飲料行業(yè)廢水新型臭氧生化處理工藝（簡稱OAO工藝）介紹
                                                   中合元飲料行業(yè)廢水的臭氧生化處理工藝特點說明：
1、臭氧同步污泥減量技術(shù)：在廢水處理工程中，剩余污泥處理和處置問題的日益突出使得污泥減量技術(shù)成為研究的熱點。在目前國內(nèi)外研究的污泥減量技術(shù)中，利用臭氧同步對隱性生長的污泥減量，取得很好的效益。該技術(shù)由于其破解效率高、不產(chǎn)生毒副作用，只產(chǎn)生少量的污泥等特點，不僅降低了設(shè)備采購成本、減少了工程占地面積，運營成本也降低10---20%，所以，很快便被應(yīng)用于水處理實踐。
       臭氧具有強的殺傷力,它能夠滲入細胞壁從而破壞細菌有機體鏈狀結(jié)構(gòu)導致細菌的死亡,細胞溶解釋放有機物質(zhì)到水中, 而這些自產(chǎn)底物可重新被用于生物代謝,這樣部分有機碳的重復使用將會導致污泥產(chǎn)量的減少。利用臭氧對剩余污泥進行破解,可以使污泥胞內(nèi)外物質(zhì)溶出進入液相,改變污泥特性。

2、高級氧化法（Advanced Oxidation processible, 簡稱AOP)技術(shù)：目前，廢水處理常用的生物法處理的缺點在于：對可生化性差、相對分子質(zhì)量從幾千到幾萬的物質(zhì)處理較困難，處理速度慢，耗時較長，因此處理效率較低。臭氧高級氧化法可將其其直接礦化或通過氧化提高污染物的可生化性，同時還對環(huán)境類激素等微量有害化學物質(zhì)的處理方面有很大的優(yōu)勢。因此，廢水生物法處理的效率大為提高。
       水處理過程中以羥基自由基為主要氧化劑的氧化過程稱為AOPs過程，用于水處理則稱為AOP法。臭氧化學處理速度快，效率高。二者有機結(jié)合，可以*提高污水的處理效率。不僅處理效果提高，而且單位時間的污水處理量大為增加，使污水處理工程小型化成為可能。

3、臭氧閉環(huán)矢量控制投加技術(shù)：臭氧設(shè)備的選項以及臭氧投加量的精準控制是該技術(shù)的關(guān)鍵。普通的臭氧投加采用曝氣器或射流器等，需要設(shè)計較大的投加量，但利用效率卻很低，臭氧大量溢出，不僅污染環(huán)境，而且造成*浪費。
        臭氧閉環(huán)矢量控制技術(shù)根據(jù)污水流量及需求量精準投加臭氧量，使臭氧產(chǎn)量與需求量達到精確匹配，既達到設(shè)計處理要求，又無臭氧溢出。這個過程，都在計算機的精準控制下進行。所以，該技術(shù)不僅能精確控制處理效果，而且使臭氧用量大幅減少。從而大幅降低了設(shè)備的采購成本和使用成本。

4、OAO生化處理工藝占地面積：生物法污水處理工藝，由于其處理效果好，成本低的特點已經(jīng)成為有機廢水處
理的主體。但是，其仍存在一些不容忽視的缺點：耐沖擊負荷能力差、易發(fā)生污泥膨脹、構(gòu)筑物占地面積大、基建投資多、運行條件要求高以及日常管理復雜等。
       近幾十年來。國內(nèi)外學者對以上這些問題進行了不懈地探索和研究，開發(fā)了多種新工藝，使得生物法污水處理工藝朝著低投資、高效、節(jié)能的方面發(fā)展。OAO生化處理工藝，正是采用臭氧AOP技術(shù)，結(jié)合生物法污水處理工藝優(yōu)點，很好的解決了傳統(tǒng)生物法污水處理工藝占地面積大、運行條件高、管理復雜等缺點，*的提高了污水處理工程的效率。在保證相同處理效果的前提下，工程平面占地大幅縮小30---50%，高程降低30---50%。因此，工程造價大幅降低，且運轉(zhuǎn)更高效，節(jié)能。

5、OAO生化處理工藝的運行管理：傳統(tǒng)生物法污水處理工藝因為其工藝特點，處理效果極易受污水組成成分、污水溫度、PH值、水力負荷、有機負荷等條件影響，所以運行管理對人員要求較高，并且實驗設(shè)備、檢測設(shè)備投入也較高。較高的日常運行管理成本會造成“買得起，用不起”的難題。
       OAO生化處理工藝相對簡捷，一次性投入低，后期運行維護費用低。采用OAO生化處理工藝小型化污水處理工程，僅需極少人員操作的工作量。
       OAO生化處理工藝的核心設(shè)備臭氧發(fā)生器及控制設(shè)備，臭氧的生產(chǎn)原料為空氣，單位時間用電成本低，后續(xù)投入極少。中合元核心技術(shù)的臭氧發(fā)生器，單位質(zhì)量 (kg/h)的臭氧生產(chǎn)成本僅需10元/h。

6、OAO生化處理工藝水質(zhì)目標持續(xù)可達性：水質(zhì)處理目標的可達性是污水處理工程的核心目的。同時，建設(shè)者還應(yīng)考慮以下因素：
科學性和合理性------尋求盡可能簡潔、高效、經(jīng)濟、配置合理的技術(shù)途徑達到既定處理目標，充分借鑒國內(nèi)外*的相關(guān)工程經(jīng)驗。
可靠性------工藝應(yīng)成熟可靠，能滿足*穩(wěn)定運行，系統(tǒng)風險性較小，故障率在可控范圍內(nèi)。
*性------在保證可靠的前提下，應(yīng)盡量開來采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備來提高效率，降低消耗。
經(jīng)濟性------在預(yù)算內(nèi)，應(yīng)重點考慮節(jié)省投資，用地面積小，節(jié)省能耗運行費用低。
可擴展性------應(yīng)適當考慮未來發(fā)展對處理設(shè)施的要求，應(yīng)首先考慮擴充容量成本較低，便于擴容的工藝。
中合元核心技術(shù)的OAO生化處理工藝，在以上諸多領(lǐng)域均做了縝密考慮，產(chǎn)品設(shè)計，容量擴充，工藝可靠性，運行經(jīng)濟性均有可靠數(shù)據(jù)可供建設(shè)者參考。

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