咖啡初加工废水处理工程应用

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【摘要】咖啡鲜果初加工废水来自咖啡鲜果清洗水、脱皮脱胶用水、发酵用水和二次清洗水，其水质主要特点为有机污染物浓度高、色度高、可生化性差、废水呈酸性、水质水量变化大，因此该废水若未经处理直接排放对环境的污染及危害极大。本文以云南某咖啡种植场废水处理工程为例，针对该废水水质特点结合处理排放标准，确定该废水处理工艺采用两级过滤+加药除果胶+厌氧+水解酸化+AO生化工艺，运行结果表明出水水质可稳定达到《污水综合排放标准（GB8979—1996）》的二级排放标准，且具有投资成本低、运营成本低、操作简便等优点。

【关键词】咖啡初加工废水；叠螺式除果胶机；厌氧工艺；AO工艺

1概况

我国的咖啡产业主要集中在云南，占全国咖啡产量的98.51%，而云南咖啡近57.8%的产量来自普洱。随着社会的发展进步，相关的咖啡初加工废水的排放要求越来越高，大部分咖啡厂的废水处理措施已经不能满足《污水综合排放标准（GB8979—1996）》的一级排放标准要求，因此选择对云南某咖啡种植场的废水处理设施进行改造。该咖啡种植场主要加工精品咖啡豆，咖啡初加工主要采用水洗发酵法，脱皮后咖啡豆需要发酵1~2d后再进行清洗，产生的废水通过投加生石灰，经三级沉淀后排入附近河流，给附近河流造成严重的污染。为保护环境与生态，须及时做好咖啡初加工废水的治理，变废为利，为当地带来社会效益及生态效益。

2咖啡初加工废水的特点

2.1废水的特点

咖啡鲜果初加工废水来自咖啡鲜果清洗水、脱皮脱胶用水、发酵用水和二次清洗水，废水主要含果皮、果肉、植物蛋白及糖分，可降解有机污染物浓度较高，其水质主要特点为：（1）废水COD、BOD5和氨氮浓度较高；（2）废水色度高；（3）废水可生化性较差；（4）咖啡去果肉发酵产生有机酸使废水呈酸性；（5）水质、水量在一天内的变化比较大，生产集中在昼间；（6）季节性强，生产集中在咖啡成熟季节，每年生产4个月左右，集中在11月底至次年3月初。

2.2设计的进出水水质

该种植场废水为咖啡初加工综合废水，设计处理水量为15m3/d，进水水质根据多次实际采样监测，并参考同类工程的废水水质状况；出水依据相关法规及规范要求该种植场废水处理后的水质须达到《污水综合排放标准（GB8979—1996）》的二级排放标准，确定设计进出水水质如表1所示。

2.3咖啡初加工废水处理工艺的确定

废水处理工艺的选择是工程建设成败的关键。处理工艺是否合理直接关系到污水处理系统的处理效果、处理水质、稳定运行、工程投资、运行成本等。因此，必须结合实际情况，综合考虑各方面因素，合理选择处理工艺，以达到最佳的处理效果和经济效益。故针对该废水水质特点结合处理排放标准，设计拟采用两级过滤+加药除果胶+厌氧+水解酸化+AO生化工艺[1]，如图1所示。

3调试运行

3.1调试的难点

咖啡初加工废水调试运行的难度主要为废水中含有果胶，而果胶经发酵后产生果酸，使废水中的pH降为5~6之间，同时废水中有机污染物的浓度升高，导致废水的处理的难度和运行成本增加。因此处理咖啡初加工废水的核心为在废水未发酵之前先采用物化法去除果胶，再调试生化工艺，这样可以减少碱性药剂的投加及降低废水的处理难度。

3.2除果胶除果胶

主要通过投加PAC、PAM絮凝剂后用叠螺式除果胶机去除，果胶用于堆肥后还地，除果胶后的废水可通过自流进入生化处理工序。因此首先要通过烧杯试验确定絮凝剂的最佳投加量，再进行絮凝剂的配置，依据实际的水量确定加药量，然后调整叠螺式除果胶机的转速，使果胶有效地去除。

3.3生化调试

工艺生化调试首先需对厌氧池进行调试，待厌氧池达到预期的效果后再对水解酸化和AO工艺进行调试。为了快速培养微生物可以取城市污水处理厂的活性污泥进行驯化，同时应提供微生物生长的最佳环境，加快微生物的生长繁殖及驯化。

3.4处理效果

咖啡初加工废水处理项目进行现场采样检测，检测结果达到《污水综合排放标准（GB8979—1996）》的二级排放标准，满足规范要求的排放标准[2]。检测结果如表2所示。

4技术经济指标

4.1投资成本

本工程除调节池、厌氧池、污泥池外采用一体化设备，总投资为27.6万，其中设备投资为22万（设备投资含运费、安装费、设备及工艺调试费），土建投资为5.6万（15m3/d规模的土建投资约为3万左右，本项目调节池和厌氧池为原有池塘，基础较弱、施工难度大，因此土建投资较大），土建主要为新建调节池、厌氧池和一体化设备基础，有的咖啡加工厂可以利用现有设施，土建可能不发生费用。

4.2运营成本

4.2.1电费装机容量为7kW，运行功率按装机容量的50%计，即为3.5kW。工业用电每度以0.5元计，3.5kW×24h×0.5元/15m3水=2.8元/m3水。

4.2.2药剂费①絮凝剂：0.8元/m3污水；②加碱：0.2元/m3污水；③总药剂运行费用：1.0元/m3污水。

4.2.3人工费污水处理站需兼职1人，工人工资按兼职补贴300元/月计，折合运行费用为：1×300/30/15=0.67元/m3污水。

4.2.4运行成本合计每天按15.0m3计，总运行成本为：2.8+1.0+0.67=4.47元/m3污水。年运行按120d计，年运行费用为0.8万元。

5结论

（1）该工程运行结果表明，咖啡初加工费用采用两级过滤+加药除果胶+厌氧+水解酸化+AO生化工艺可行，出水水质可稳定达到《污水综合排放标准（GB8979—1996）》的二级排放标准；若对设计参数及运行参数进行调整可达到上述标准的一级排放标准。（2）上述工艺调试运行的核心是在废水中的果胶发酵之前去除果胶，再调试生化工艺，这样可以减少碱性药剂的投加及降低废水的处理难度。（3）该咖啡初加工废水处理工艺具有可以长期稳定达标、投资成本低、运营成本低、操作简便等优点。

参考文献

[1]孔涛，易珈羽.混凝沉淀-A2/O工艺处理咖啡粗加工废水[J].工业用水与废水，2019，50（1）：80-82，87.

[2]匡钰，肖兵，张洪波，等.云南咖啡初加工废弃物利用及排放情况调查[J].中国热带农业，2018（5）：31-36.

作者：潘家宝 存洁 罗兆杰 王昌力 许三任 单位：普洱普蓝环境咨询有限公司