一种芽苗菜生产废水净化回用和节能循环方法与流程

本发明涉及废水回用，尤其是涉及一种芽苗菜生产废水净化回用和节能循环方法。

背景技术：

1、芽苗菜作为一款营养价值高、零污染零添加的绿色无公害蔬菜，一般采用立体无土栽培技术进行生产，生产工艺包含“洗豆选豆-泡豆-淘洗-淋水孵化-成品清洗”，在生产过程中需要消耗大量水资源。特别是淋水阶段，需要通过淋洗的方式将豆种发芽过程中产生的呼吸热量散发掉，否则极易造成芽菜的腐烂变质。芽苗菜孵化过程中，淋洗水、泡豆水和洗菜水不定时排放，瞬时量较大。

2、据统计，1kg绿豆可以生产7～8kg绿豆芽，孵化周期8d，一个生产周期用水量约350l；1kg黄豆可以生产11～13kg黄豆芽，孵化周期6d，一个生产周期用水量约450l。为保证蔬菜品质，芽苗菜的生产用水执行《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2022)，消毒剂指标余氯控制在0.02mg/l以下，在地下水储量丰富的地区，采用经净化合格后的深井水做为生产用水。

3、芽苗菜生产过程中，除了产品自身生长消耗的水份，泡豆水、淘洗水和淋洗水混合后，污染浓度低于《污水排入城镇下水道水质标准》(gb/t 31962-2015)限值，可以直接排入城镇下水道。以芽苗菜日生产150吨为例，生产废水日排放量约8750m3，其中，泡豆洗菜水排放量约占日排放量的2％，有机污染物含量高，实测cod浓度约280～500mg/l，氨氮浓度约6～10mg/l，浊度60～100ntu；淋洗水排放量约占日排放量的98％，有机污染物含量低，实测cod浓度约25～50mg/l，氨氮浓度约0.3～1.5mg/l，浊度10～40ntu。这些废水直排入城镇下水道，一方面给末端污水处理厂造成处理压力；另一方面水资源浪费严重，芽苗菜生产企业用水成本高。如果能将芽苗菜生产过程中的废水进行净化处理后循环利用，可大大节约水资源。

4、为了使回用水满足芽苗菜生产用水的标准，现有技术中对芽苗菜生产废水进行回用时，一般需对其进行反渗透等膜处理，例如，一种在中国专利文献上公开的“豆芽废水回用的处理方法”，其公开号cn111807548a，包括如下步骤：混凝加药；气浮；膜过滤；反渗透。但反渗透等膜处理系统需要在高压下运行，而且需要定期更换膜组件、进行清洗维护等，运行和维护成本高；且产水量低，会产生大量浓水废液，不利于水资源的回用。

技术实现思路

1、本发明是为了克服现有技术中芽苗菜孵化过程中，水资源消耗量大，无法有效回收利用的问题，提供一种芽苗菜生产废水净化回用和节能循环方法，将芽苗菜生产过程中产生的废水经过调质、生化处理、沉淀、絮凝反应沉淀、过滤、紫外杀菌、次氯酸钠联合消毒等操作，完成对废水的净化，达到回用标准，再通过节能循环技术，实现芽苗菜生产过程中水资源的再利用。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种芽苗菜生产废水净化回用和节能循环方法，包括如下步骤：

4、(1)将芽苗菜生产废水通过弧形筛去除杂质，然后进入调节池进行水量调节和均衡水质；

5、(2)调节池的出水提升进入生化处理装置去除有机污染物和总氮，生化处理后的废水进入沉淀池进行泥水分离；

6、(3)沉淀池的出水(上清液)进入絮凝反应沉淀池，加入混凝剂和絮凝剂进行混凝和絮凝反应后沉淀进行固液分离；

7、(4)絮凝反应沉淀池的出水(上清液)进入砂滤罐，除浊后经管道式紫外杀菌器杀菌后进入回用水暂存罐，并投加次氯酸钠消毒剂确保余氯达标，得到回用水；

8、(5)将回用水循环至芽苗菜生产车间作为喷淋水的补充水源，实现节能循环。

9、本发明先通过弧形筛去除芽苗菜生产废水中的豆皮、菜根等杂质，然后在调节池内进行水量调节、均衡水质后通过生化处理去除废水中的大部分有机污染物；再通过混凝和絮凝反应去除废水中的悬浮物，并通过砂滤进行除浊；最后通过紫外线+次氯酸钠联合消毒方式，确保回用水无菌；本发明采用管道式紫外杀菌器，灭菌率达到99.9％以上，杀毒速度快，效率高，不会对水中引入杂质，确保水体的物化性质基本不变，无消毒副产物产生。采用本发明中的方法对芽苗菜生产废水进行处理，出水水质稳定，消毒彻底，可稳定达到《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2022)标准，回用作为芽苗菜生产使用的淋洗水时，对芽苗菜品质不会造成影响，提高了水资源的利用率，大幅度降低了企业的生产成本。且处理过程中不用消耗大量能源，可实现芽苗菜废水的节能循环。

10、作为优选，步骤(1)中对芽苗菜生产废水进行分质收集，洗菜水和泡豆水去除杂质后进入第一调节池，淋洗水去除杂质后进入第二调节池；第一和第二调节池的出水混合进行步骤(2)的生化处理；第一调节池的废水流量为20～80t/d，停留时间12～36h；第二调节池的废水流量为3000～8000t/d，停留时间为1～2h。本发明对废水进行分质收集，将芽苗菜生产过程中产生的不同性质的废水进入不同的调节池进行调质，有利于生化处理装置运行的稳定。

11、作为优选，步骤(2)中的生化处理装置中包括水解酸化单元和生物接触氧化单元，所述生化处理装置采用重力流两段式塔式结构，水解酸化单元位于接触氧化单元上部；调节池的出水从生化处理装置的顶部进入，水解酸化单元中的停留时间为40～80min，接触氧化单元的停留时间为1.5～2.5h。本发明的生化处理采用水解酸化+接触氧化，便于微生物挂膜，产水洁净，参与微生物含量少，有利于后续消毒。并且装置采用重力流两段式塔式结构，调节池出水只需经一次提升，通过重力流至不同的生化处理单元，可以节约电耗。

12、作为优选，步骤(2)中沉淀池中的停留时间为1～1.5h。

13、作为优选，步骤(3)中所述的混凝剂为pac，混凝剂的添加量为40～60ppm；所述的絮凝剂为pam，絮凝剂的添加量为2～4ppm。

14、作为优选，步骤(3)中的絮凝反应沉淀池包括前置反应区和沉淀区；在前置反应区内依次加入混凝剂和絮凝剂并进行机械搅拌，经混凝和絮凝反应后废水进入沉淀区进行固液分离；前置反应区的停留时间为8～12min；沉淀区的停留时间为1～2h。

15、作为优选，步骤(4)的砂滤罐中采用改性石英砂作为滤料，所述改性石英砂的制备方法为：

16、a)将粒径为0.5～1.5mm的石英砂用0.1～0.5mol/l的盐酸溶液浸泡12～24h，过滤并清洗后得到预处理后的石英砂；

17、b)将氯化铁溶解在dmf中，然后加入对苯二甲酸，搅拌均匀后得到混合溶液；氯化铁和对苯二甲酸的摩尔比为1:1～1.2；向混合溶液中加入预处理后的石英砂，超声分散均匀后得到分散液；加入的石英砂与氯化铁的质量比为2～3:1；

18、c)将分散液在130～150℃下水热反应24～48h，将产物分离、清洗、干燥后得到fe-mof包覆的石英砂；

19、d)将fe-mof包覆的石英砂在惰性气氛中700～800℃煅烧3～4h，得到所述改性石英砂。

20、本发明对石英砂进行改性作为砂滤时的滤料，改性时先用盐酸对石英砂表面进行预处理，去除其表面杂质；然后以fe3+作为金属离子，对苯二甲酸作为配体，通过水热反应法在石英砂表面原位生长了含铁的金属有机框架(fe-mof)；金属有机框架材料具有高的孔隙率和大的比表面积，将其通过步骤d)煅烧后，可在石英砂表面得到多孔炭和纳米氧化铁的复合物。纳米氧化铁的负载可在中性ph条件下使石英砂表面带正电荷，有利于滤料对废水中带有负电荷的杂质颗粒的去除；而多孔炭的包覆则可大大提升石英砂的比表面积，其多孔结构可对废水中的污染物进行吸附去除，显著提升了砂滤工艺对浊度的去除效果，使出水可满足回用标准。

21、作为优选，砂滤罐中的滤料高度为1～1.5m，滤速7～9m/h，反冲洗强度12～15l/m2﹒s，反冲洗时间3～5min。

22、作为优选，步骤(4)中采用的管道式紫外杀菌器采用中压多谱段紫外系统，波长范围200～400nm。本发明采用中压多谱段紫外系统进行紫外杀菌，杀菌效率达4log，一支灯管可抵十几支低压紫外线灯管的效果，能耗低，保证消毒效果的同时又能节约能源。同时，本发明中的中压多谱段紫外系统采用石英光纤传输紫外光消毒方法，利用大功率中压紫外灯光源，紫外光通过石英光纤上散光点均匀透射来杀灭水中的细菌，可有效避免低压紫外消毒后的微生物光复活现象。发明中的中压多谱段紫外系统是先进的水光学消毒技术，在系统上集成uvt(紫外线穿透率)传感器来持续监测紫外光穿透率，对紫外灯灯管量进行在线智能控制，可以通过实时监测来应对波动水量和变化的水质。

23、作为优选，步骤(4)中投加次氯酸钠消毒剂后余氯控制在0.02mg/l以下，确保对芽苗菜的条形、鲜亮度、倍率和耐放度无不利影响；并保证紫外消毒后水具有持续杀菌能力。

24、作为优选，步骤(5)中将回用水循环至芽苗菜生产车间作为喷淋水时，设置智能温控系统和稳压供水系统。智能温控系统可将回用水的水温控制在适宜芽苗菜生长的温度20～25℃；稳压供水系统可确保芽苗菜生产的稳定可靠。

25、因此，本发明具有如下有益效果：

26、(1)采用本发明中的方法对芽苗菜生产废水进行处理，出水水质稳定，消毒彻底，可稳定达到《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2022)标准，回用作为芽苗菜生产用的淋洗水时，对芽苗菜品质不会造成影响，提高了水资源的利用率，大幅度降低了企业的生产成本；且处理过程中不用消耗大量能源，可实现芽苗菜废水的节能循环；

27、(2)砂滤时采用改性石英砂作为滤料，可显著提升砂滤工艺对浊度的去除效果，使出水可满足回用标准。