碳酸饮料工艺废水处理

1绪论1.1可口可乐废水的来源及特点作为全球著名的软饮料品牌，目前可口可乐在世界各地市场皆处重要地位，在全球拥有48%的极高市场占有率，在生产过程中亦将产生大量的废水。可乐废水是在可乐生产过程中产生的废水，其中包括生产过程中溢出的不合格产品、洗瓶水、冲瓶水、冲洗设备及工厂清洁水等[1]。废水排放为非连续性，水质、水量极不均匀，尤其是废水随季节波动大，水中有机物含量高，pH不稳定[2]，若不经处理直接排入水体，将对受纳水体造成极大污染和水资源的浪费。1.2可口可乐处理技术的发展趋势在高浓度的废水处理中常用的化学法有高级氧化法(催化氧化法)、焚烧法、微电解法等[3]。和生物处理相比物理处理不受水质的影响，出水水质比较稳定，对一些难以生物处理的有机废水有较好的去处作用[4]。对于可口可乐废水来讲，BOD5/CODCr日，值高，非常有利于生化处理。根据废水水质的不同，可采用单一好氧或厌氧与好氧相结合的方法。1.2.1好氧生物处理法多用于中、低浓度有机废水的处理，主要有以下两种方式：（1）活性污泥法：该处理工艺主要部分是曝气池和沉淀池，废水进入曝气池后，与活性污泥(含大量好氧微生物)混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解废水中的有机物，而污泥和水的分离则由沉淀池来完成。应用较广为SBR和CASS反应池。①SBR为过间歇曝气可以使动力耗费显著降低，同时，废水处理时间也短于普通活性污泥法。SBR法是一种改进型的活性污泥法，SBR法没有设置二沉池和污泥回流设备，布置更为紧凑，占地面积少，基建及运行费用较低，不易发生污泥膨胀问题，耐冲击负荷，处理效果稳定。②CASS反应池是一种循环式活性污泥法，CASS反应池的运行一般包括三个部分：进水、曝气、回流阶段；沉淀阶段；排泥阶段；周期为4～12h。根据需要，反应池一般用隔墙分隔成三个区：生物选择区、预反应区、主反应区。生物选择区曝气，类似于SBR法中的限制性曝气阶段。在该区内，回流污泥中的微生物大量吸收有机物，能较迅速有效地降低废水中有机物浓度；预反应区采取半限制性曝气。（2）生物膜法：在处理池内加入软性填料，利用固着生长于填料表面的微生物对废水进行处理。废水的生物膜处理法，简称生物膜法，它与活性污泥法并列，是较为流行的好氧污水生物处理技术之一[5]。最大优点是不会出现污泥膨胀的问题，且具有运转管理方便，剩余污泥量较少等优点。生物接触氧化池和生物转盘是这类方法的代表，在可口可乐治理中均被采用，主要是降低可口可乐废水中的BOD5[6]。1.2.2厌氧工艺处理法早在一百多年前人们就开始采用厌氧工艺处理生活污水污泥，1860年法国工程师MouraS首次采用厌氧方法处理经沉淀的固体物质，后来德国的KarlImhoff将其发展为目前仍然在使用的腐化池和双层沉淀他(又称Imhoff池)[7]。其处理技术包括许多方法，如厌氧滤池、上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧内循环反应器（IC）等。（1）UASB：UASB技术最为成熟，它利用厌氧微生物降解废水中的有机物，其主体分为配水系统，反应区，气、液、固三相分离系统，排水系统与排泥系统，沼气收集系统四个部分，具有效能高，处理费用低，电耗省，投资少，占地面积小等一系列优点，完全适用于高浓度废水的治理[8]。（2）IC：它是在UASB反应器的基础上发展而来的，和UASB反应器一样，可以形成高生物活性的厌氧颗粒污泥，但不同的是这种反应器内部还能够形成流体循环。此类反应器高度约为16～25m，容积负荷为普通升流式厌氧污泥床(UASB)的4倍左右，占地面积少，基建投资省，有机负荷高，抗冲击负荷能力强，运行稳定性好[9]。1.2.3厌氧+好氧生物处理法处理可口可乐废水(混合水)采用厌氧生物处理与好氧生物处理相结合是成熟、可靠的工艺，是可以大力推广使用的。卢平等采用微电解-生物接触氧化法处理松香及樟脑混合废水，系统出水CODcr150mg/L[10]。其中又分四类：（1）水解+好氧技术：水解+好氧生物处理技术的典型工艺流程为：格栅→均质调节→酸化→接触氧化→气浮→达标排放，此工艺流程的特点是将好氧工艺中的两级接触氧化工艺简化为一级接触氧化，使能耗大幅度下降。水解反应器利用厌氧反应中的水解酸化阶段，而放弃了停留时间长的甲烷发酵阶段，致使对有机物的去除率，