蓮藕含有豐富的營(yíng)養物質(zhì)，是我國重要的水生蔬菜之一。隨著(zhù)人們生活節奏的加快和生活水平的提高，飲食結構由溫飽型向營(yíng)養保健型轉化，對藕制品的需求不斷增加。藕制品的加工過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生含大量顆粒物、有機物、鹽分的廢水，直接排放會(huì )嚴重污染受納水體，因此需要找到適合食品加工廢水的處理工藝。
穩定塘處理廢水的應用越來(lái)越普遍，我國處理規模較大的穩定塘有齊齊哈爾穩定塘、西安漕運河穩定塘、湖北鴨兒湖氧化塘等。深圳市某污水處理廠(chǎng)尾水應用高效垂直流人工濕地+生態(tài)塘組合工藝處理。針對農村污水流量小、濃度高、排放不均勻及降雨沖擊等特點(diǎn)，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。天津濱海新區通過(guò)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(wèn)題。本文以某生態(tài)農業(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、現狀分析
1.1 生產(chǎn)工藝
某生態(tài)農業(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)節集中在粗洗、精洗、切片過(guò)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(shí)間是每天0：00-6：00；精洗和切片兩個(gè)工序共需的用水量約150m3/d，全部使用自來(lái)水，生產(chǎn)時(shí)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)農業(yè)有限公司各生產(chǎn)車(chē)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(chē)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，采樣和檢測方法按照《地表水和污水監測技術(shù)規范》(HJ/T91-2002)的相關(guān)要求。水質(zhì)指標分析方法如表1所示。
表2為改造前水質(zhì)數據。
從表2檢測數據可以看出，粗洗廢水中主要是COD濃度比較高，達到128mg/L，而氨氮、總磷超標不多；精洗及切片廢水則是COD、氨氮、總磷、總氮濃度全部較高，尤其是總磷達到12.12mg/L，且水體呈酸性；藕田采樣位置靠近家禽養殖區，其水質(zhì)受家禽養殖區水塘外溢影響較大，氨氮、總氮濃度比較高，COD已有較大幅度降解，但各項指標依然高于地表水V類(lèi)標準限值很多，如直接排人塔蕩河，將會(huì )造成水體污染。
2、設計思路及工藝說(shuō)明
2.1 設計思路設計處理工藝要滿(mǎn)足以下原則。
(1)經(jīng)濟性原則：某生態(tài)農業(yè)有限公司屬于農產(chǎn)品種植及初加工企業(yè)，抗風(fēng)險能力較差，是整個(gè)農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中利潤率較低的環(huán)節之一，受經(jīng)濟形勢和供銷(xiāo)杠桿影響較大。因此，必須采用高效節能、簡(jiǎn)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：堅持節約優(yōu)先、保護優(yōu)先、自然恢復為主的基本方針，根據每個(gè)環(huán)節的廢水排放量、排放周期、污染物濃度及廢水排放去向，設定適宜的治理目標，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)調發(fā)展的理念，充分利用周邊現有的農業(yè)生態(tài)資源，結合各種水環(huán)境生物修復及生態(tài)修復技術(shù)，實(shí)現工程投資及運行成本低、水質(zhì)凈化效果好、抗沖擊力負荷能力強等環(huán)境效益和社會(huì )效益，實(shí)現生產(chǎn)廢水的資源化利用。
某生態(tài)農業(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(lái)自蓮藕外表面的淤泥，有機物主要來(lái)自蓮藕切片時(shí)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；工藝設計上可利用好公司內部的現有資源，以綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展的基本路徑實(shí)現水資源高效重復利用，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(chē)間周邊有約42.5畝的藕田，有效水深約1.2-1.5m，較適合做穩定塘；現有的初沉池經(jīng)簡(jiǎn)單處理后依然可用作初沉池，對廢水中的泥沙進(jìn)行去除；畜禽養殖區的水塘改造為多功能池，可用于廢水預曝氣和應急混凝；現有的終沉池排水口封閉，僅作為事故應急處理池。水處理工藝流程如圖2所示。
2.2 工藝說(shuō)明
(1)初沉池
現有初沉池是三格式鋼砼結構池體，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的水力停留時(shí)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的水力停留時(shí)間為1.8h。設計規范要求初沉池水力停留時(shí)間應為1.5～2h，所以現有初沉池在夜間粗洗階段污水的停留時(shí)間不足。
考慮到現有初沉池所在位置比較緊湊，現場(chǎng)不具備擴建條件，本設計建議將家禽養殖區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
家禽養殖區有一長(cháng)25m、寬8.5m、深1.2m的水塘，蓄水量約260m3。由于目前養有約50只家禽，水塘內的水體渾濁且嚴重富營(yíng)養化，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(guò)來(lái)的廢水，主要功能是起到調節池作用，使粗洗廢水和精洗廢水充分混合，并延長(cháng)廢水的停留時(shí)間。
為進(jìn)一步提高污水處理效率，建議在多功能池內安裝彈性填料、曝氣系統和一套混凝加藥除磷設備。正常工況下可對污水進(jìn)行預曝氣，激活水體中土著(zhù)微生物的活性；如遇到特殊工況，如進(jìn)水懸浮物濃度過(guò)高、水體黑臭，則可同時(shí)啟用混凝加藥除磷設備，出水再排人穩定塘，進(jìn)一步生化處理。
(3)穩定塘
穩定塘又稱(chēng)氧化塘或生物塘，是一種利用天然凈化能力對污水進(jìn)行處理的構筑物的總稱(chēng)。污水在塘內緩慢流動(dòng)、較長(cháng)時(shí)間停留，通過(guò)在污水中存活的微生物的代謝活動(dòng)及包括水生植物在內的多種生物的綜合作用，使有機污染物降解。穩定生態(tài)系統較為復雜，其中的生物主要有細菌、藻類(lèi)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物、水生植物及高等水生動(dòng)物；非生物因素主要包括光照、風(fēng)力、溫度、有機負荷、pH值、溶解氧、COD營(yíng)養元素等，生物穩定塘生態(tài)系統如圖3所示。
公司內部的藕田水深1.0--2.0m，與穩定塘的特性參數一致，上層為好氧區，中間層為兼性區，塘底為厭氧區(沉淀污泥在此進(jìn)行厭氧發(fā)酵)。
(4)應急排放池現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(wú)法實(shí)現污水的處理功能，建議將其改造為應急排放池，正常情況下，污水不進(jìn)人該池，有特殊需要時(shí)可作為臨時(shí)調蓄池。
3、可行性論證
從檢測數據(表2)可推算出，粗洗車(chē)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(chē)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。
根據穩定塘和人工濕地的相關(guān)設計參數，某生態(tài)農業(yè)有限公司內的藕田對COD的處理負荷是8-129/(m2·d)，對氨氮的處理負荷是1-39/(m2·d)，對總磷的處理負荷是0.1-0.29/(m2·d)。保守起見(jiàn)，計算藕田處理能力時(shí)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)農業(yè)有限公司共有藕田28000m2，合理調整水體流態(tài)后可形成穩定塘系統，該系統具備消納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。但存在如下風(fēng)險：總磷日排放量2.36kg，已接近穩定塘系統對總磷的處理能力2.8kg，因此，多功能池的混凝加藥系統可作為第二道防線(xiàn)。
因為前期大量化肥的使用，導致藕田水體中氮磷本底值過(guò)高，建議停止使用化肥，通過(guò)藕田生態(tài)系統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、結果與分析
蓮藕加工廢水經(jīng)穩定塘凈化后，出水水質(zhì)情況見(jiàn)表5所示。
由表5數據可知，通過(guò)穩定塘的改造凈化，蓮藕加工廢水中的pH、COD、氨氮、總磷濃度都趨于達標排放。
5、結束語(yǔ)
某生態(tài)農業(yè)有限公司蓮藕加工車(chē)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(guò)優(yōu)化后可實(shí)現COD224kg、氨氮28kg、總磷2.8kg的日處理能力，基本可消納公司內部每日產(chǎn)生的污染物。
(1)為提高藕田穩定塘系統對生產(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，減少后續處理的污染負荷。
(4)初沉池內的提升泵加裝液位控制系統，污水泵自動(dòng)運行，嚴禁停開(kāi)污水泵，使污水通過(guò)應急池直接排放。（來(lái)源：浙江清華長(cháng)三角研究院）
