咖啡初加工廢水處理工程應用

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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)主要特點為有機污染物濃度高、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)處理直接排放對環(huán)境的污染及危害極大。本文以云南某咖啡種植場廢水處理工程為例，針對該廢水水質(zhì)特點結合處理排放標準，確定該廢水處理工藝采用兩級過濾+加藥除果膠+厭氧+水解酸化+AO生化工藝，運行結果表明出水水質(zhì)可穩(wěn)定達到《污水綜合排放標準（GB8979—1996）》的二級排放標準，且具有投資成本低、運營成本低、操作簡便等優(yōu)點。

【關鍵詞】咖啡初加工廢水；疊螺式除果膠機；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。隨著社會的發(fā)展進步，相關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《污水綜合排放標準（GB8979—1996）》的一級排放標準要求，因此選擇對云南某咖啡種植場的廢水處理設施進行改造。該咖啡種植場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后再進行清洗，產(chǎn)生的廢水通過投加生石灰，經(jīng)三級沉淀后排入附近河流，給附近河流造成嚴重的污染。為保護環(huán)境與生態(tài)，須及時做好咖啡初加工廢水的治理，變廢為利，為當?shù)貛砩鐣б婕吧鷳B(tài)效益。

2咖啡初加工廢水的特點

2.1廢水的特點

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，可降解有機污染物濃度較高，其水質(zhì)主要特點為：（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，生產(chǎn)集中在咖啡成熟季節(jié)，每年生產(chǎn)4個月左右，集中在11月底至次年3月初。

2.2設計的進出水水質(zhì)

該種植場廢水為咖啡初加工綜合廢水，設計處理水量為15m3/d，進水水質(zhì)根據(jù)多次實際采樣監(jiān)測，并參考同類工程的廢水水質(zhì)狀況；出水依據(jù)相關法規(guī)及規(guī)范要求該種植場廢水處理后的水質(zhì)須達到《污水綜合排放標準（GB8979—1996）》的二級排放標準，確定設計進出水水質(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成敗的關鍵。處理工藝是否合理直接關系到污水處理系統(tǒng)的處理效果、處理水質(zhì)、穩(wěn)定運行、工程投資、運行成本等。因此，必須結合實際情況，綜合考慮各方面因素，合理選擇處理工藝，以達到最佳的處理效果和經(jīng)濟效益。故針對該廢水水質(zhì)特點結合處理排放標準，設計擬采用兩級過濾+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)試運行

3.1調(diào)試的難點

咖啡初加工廢水調(diào)試運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，同時廢水中有機污染物的濃度升高，導致廢水的處理的難度和運行成本增加。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去除，果膠用于堆肥后還地，除果膠后的廢水可通過自流進入生化處理工序。因此首先要通過燒杯試驗確定絮凝劑的最佳投加量，再進行絮凝劑的配置，依據(jù)實際的水量確定加藥量，然后調(diào)整疊螺式除果膠機的轉(zhuǎn)速，使果膠有效地去除。

3.3生化調(diào)試

工藝生化調(diào)試首先需對厭氧池進行調(diào)試，待厭氧池達到預期的效果后再對水解酸化和AO工藝進行調(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行馴化，同時應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目進行現(xiàn)場采樣檢測，檢測結果達到《污水綜合排放標準（GB8979—1996）》的二級排放標準，滿足規(guī)范要求的排放標準[2]。檢測結果如表2所示。

4技術經(jīng)濟指標

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備，總投資為27.6萬，其中設備投資為22萬（設備投資含運費、安裝費、設備及工藝調(diào)試費），土建投資為5.6萬（15m3/d規(guī)模的土建投資約為3萬左右，本項目調(diào)節(jié)池和厭氧池為原有池塘，基礎較弱、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、厭氧池和一體化設備基礎，有的咖啡加工廠可以利用現(xiàn)有設施，土建可能不發(fā)生費用。

4.2運營成本

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

4.2.2藥劑費①絮凝劑：0.8元/m3污水；②加堿：0.2元/m3污水；③總藥劑運行費用：1.0元/m3污水。

4.2.3人工費污水處理站需兼職1人，工人工資按兼職補貼300元/月計，折合運行費用為：1×300/30/15=0.67元/m3污水。

4.2.4運行成本合計每天按15.0m3計，總運行成本為：2.8+1.0+0.67=4.47元/m3污水。年運行按120d計，年運行費用為0.8萬元。

5結論

（1）該工程運行結果表明，咖啡初加工費用采用兩級過濾+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)定達到《污水綜合排放標準（GB8979—1996）》的二級排放標準；若對設計參數(shù)及運行參數(shù)進行調(diào)整可達到上述標準的一級排放標準。（2）上述工藝調(diào)試運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)定達標、投資成本低、運營成本低、操作簡便等優(yōu)點。

參考文獻

[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：普洱普藍環(huán)境咨詢有限公司