莲藕含有丰富的营养物质，是我国重要的水生蔬菜之一。随着人们生活节奏的加快和生活水平的提高，饮食结构由温饱型向营养保健型转化，对藕制品的需求不断增加。藕制品的加工过程中会产生含大量颗粒物、有机物、盐分的废水，直接排放会严重污染受纳水体，因此需要找到适合食品加工废水的处理工艺。
稳定塘处理废水的应用越来越普遍，我国处理规模较大的稳定塘有齐齐哈尔稳定塘、西安漕运河稳定塘、湖北鸭儿湖氧化塘等。深圳市某污水处理厂尾水应用高效垂直流人工湿地+生态塘组合工艺处理。针对农村污水流量小、浓度高、排放不均匀及降雨冲击等特点，可利用多级跌水充氧式沟渠连通生态塘组合工艺处理废水。天津滨海新区通过使用生态塘组合工艺处理城市污水，城市污水回用解决了水资源短缺问题。本文以某生态农业有限公司的莲藕加工废水为研究对象，进行莲藕加工废水的研究。
1、现状分析
1.1 生产工艺
某生态农业有限公司鲜藕加工生产流程主要包括粗洗、精洗、切片、包装、外运，其中产生废水的环节集中在粗洗、精洗、切片过程中。工艺流程如图1所示。
1.2 水量水质分析
1.2.1 水量分析
某生态农业有限公司的生产废水排水量约450m3/d，其中粗洗工序的用水量约300m3/d；水源以抽取塔荡河水为主，藕田水为辅；生产时间是每天0：00-6：00；精洗和切片两个工序共需的用水量约150m3/d，全部使用自来水，生产时间在每天7：00-17：00。
1.2.2 水质分析
为充分了解某生态农业有限公司各生产车间排水污染物浓度及周边藕田的环境容量，分别采集了排水车间、藕田的水样，检测分析pH、化学需氧量(Chemical oxygen demand，COD)、氨氮、总氮、总磷5项水质指标，采样和检测方法按照《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T91-2002)的相关要求。水质指标分析方法如表1所示。
表2为改造前水质数据。
从表2检测数据可以看出，粗洗废水中主要是COD浓度比较高，达到128mg/L，而氨氮、总磷超标不多；精洗及切片废水则是COD、氨氮、总磷、总氮浓度全部较高，尤其是总磷达到12.12mg/L，且水体呈酸性；藕田采样位置靠近家禽养殖区，其水质受家禽养殖区水塘外溢影响较大，氨氮、总氮浓度比较高，COD已有较大幅度降解，但各项指标依然高于地表水V类标准限值很多，如直接排人塔荡河，将会造成水体污染。
2、设计思路及工艺说明
2.1 设计思路设计处理工艺要满足以下原则。
(1)经济性原则：某生态农业有限公司属于农产品种植及初加工企业，抗风险能力较差，是整个农业产业链中利润率较低的环节之一，受经济形势和供销杠杆影响较大。因此，必须采用高效节能、简便易行的处理工艺，降低工程投资和运行费用。
(2)适用性原则：坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的基本方针，根据每个环节的废水排放量、排放周期、污染物浓度及废水排放去向，设定适宜的治理目标，有针对性地选择适用的技术方法及组合。
(3)生态性原则：遵循人与自然协调发展的理念，充分利用周边现有的农业生态资源，结合各种水环境生物修复及生态修复技术，实现工程投资及运行成本低、水质净化效果好、抗冲击力负荷能力强等环境效益和社会效益，实现生产废水的资源化利用。
某生态农业有限公司主要从事莲藕种植和初加工，不涉及其他化学原料，废水中的主要污染物为氮、磷和有机物；其中氮、磷来自莲藕外表面的淤泥，有机物主要来自莲藕切片时溶出的淀粉。由于用水量较大，污染物浓度不高且可生化性好，完全可以采用生物一生态处理工艺处理洗藕废水；工艺设计上可利用好公司内部的现有资源，以绿色发展、循环发展、低碳发展的基本路径实现水资源高效重复利用，减少对塔荡河水环境产生的影响。
考虑到公司生产车间周边有约42.5亩的藕田，有效水深约1.2-1.5m，较适合做稳定塘；现有的初沉池经简单处理后依然可用作初沉池，对废水中的泥沙进行去除；畜禽养殖区的水塘改造为多功能池，可用于废水预曝气和应急混凝；现有的终沉池排水口封闭，仅作为事故应急处理池。水处理工艺流程如图2所示。
2.2 工艺说明
(1)初沉池
现有初沉池是三格式钢砼结构池体，每格尺寸为3m×1.5m×2.5m，有效水深2m，初沉池总的有效池容为27m3。夜间0：00-6：00主要是莲藕粗洗，排污量约为300m3/d，则粗洗废水在初沉池内的水力停留时间为0.54h。白天7：00-17：00主要是莲藕精洗，排污量约为150m3/d，则粗洗废水在初沉池内的水力停留时间为1.8h。设计规范要求初沉池水力停留时间应为1.5～2h，所以现有初沉池在夜间粗洗阶段污水的停留时间不足。
考虑到现有初沉池所在位置比较紧凑，现场不具备扩建条件，本设计建议将家禽养殖区的水塘改造为多功能池，将初沉池第三格的废水经提升泵送至多功能池，可弥补初沉池偏小的缺陷。
(2)多功能池
家禽养殖区有一长25m、宽8.5m、深1.2m的水塘，蓄水量约260m3。由于目前养有约50只家禽，水塘内的水体浑浊且严重富营养化，水面已经漂浮有绿藻。
建议将该水塘修整、硬化，改造成为多功能池，用于处理初沉池送过来的废水，主要功能是起到调节池作用，使粗洗废水和精洗废水充分混合，并延长废水的停留时间。
为进一步提高污水处理效率，建议在多功能池内安装弹性填料、曝气系统和一套混凝加药除磷设备。正常工况下可对污水进行预曝气，激活水体中土著微生物的活性；如遇到特殊工况，如进水悬浮物浓度过高、水体黑臭，则可同时启用混凝加药除磷设备，出水再排人稳定塘，进一步生化处理。
(3)稳定塘
稳定塘又称氧化塘或生物塘，是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。污水在塘内缓慢流动、较长时间停留，通过在污水中存活的微生物的代谢活动及包括水生植物在内的多种生物的综合作用，使有机污染物降解。稳定生态系统较为复杂，其中的生物主要有细菌、藻类、原生动物、后生动物、水生植物及高等水生动物；非生物因素主要包括光照、风力、温度、有机负荷、pH值、溶解氧、COD营养元素等，生物稳定塘生态系统如图3所示。
公司内部的藕田水深1.0--2.0m，与稳定塘的特性参数一致，上层为好氧区，中间层为兼性区，塘底为厌氧区(沉淀污泥在此进行厌氧发酵)。
(4)应急排放池现有的终沉池直接与初沉池连通，生产废水经初步沉淀后直接进人终沉池，无法实现污水的处理功能，建议将其改造为应急排放池，正常情况下，污水不进人该池，有特殊需要时可作为临时调蓄池。
3、可行性论证
从检测数据(表2)可推算出，粗洗车间每日排水约300m3，其中含COD为38.4kg、氨氮为1.53kg、总磷为0.5kg。精洗车间每日排水约150m3，其中含COD为21.6kg、氨氮为2.63kg、总磷1.82kg。家禽养殖废水的Et排泄量为6.9kg，其中含COD为0.31kg、氨氮为0.03kg、总磷为0.04kg。三种污染源共产生COD60.31kg、氨氮4.19kg、总磷2.36kg，如表3所示。
根据稳定塘和人工湿地的相关设计参数，某生态农业有限公司内的藕田对COD的处理负荷是8-129/(m2·d)，对氨氮的处理负荷是1-39/(m2·d)，对总磷的处理负荷是0.1-0.29/(m2·d)。保守起见，计算藕田处理能力时全部取低值，则各片藕田对污染物的去除能力计算如表4所示(藕田面积为28000m2)。
由表4可知，某生态农业有限公司共有藕田28000m2，合理调整水体流态后可形成稳定塘系统，该系统具备消纳COD224kg、氨氮28kg、总磷2.8kg的日处理能力；由表3可知公司内部每日产生污染物的量为COD60.31kg、氨氮4.19kg、总磷2.36kg，均处于处理能力范围内。但存在如下风险：总磷日排放量2.36kg，已接近稳定塘系统对总磷的处理能力2.8kg，因此，多功能池的混凝加药系统可作为第二道防线。
因为前期大量化肥的使用，导致藕田水体中氮磷本底值过高，建议停止使用化肥，通过藕田生态系统逐步削减水体中的存量氮磷，减少外排水对塔荡河的影响。
4、结果与分析
莲藕加工废水经稳定塘净化后，出水水质情况见表5所示。
由表5数据可知，通过稳定塘的改造净化，莲藕加工废水中的pH、COD、氨氮、总磷浓度都趋于达标排放。
5、结束语
某生态农业有限公司莲藕加工车间，每日产生污染物总量为COD60.31kg、氨氮4.19kg、总磷2.36kg。利用周边生态资源，发挥藕田的净化作用，通过优化后可实现COD224kg、氨氮28kg、总磷2.8kg的日处理能力，基本可消纳公司内部每日产生的污染物。
(1)为提高藕田稳定塘系统对生产废水的处理能力，建议藕田减少或停止施洒氮磷等化学肥料，充分利用污水中的氮磷资源。
(2)粗洗水尽量不从塔荡河抽水，而是循环利用藕田净化后的水源，既可减少污水外排量，也可提高水资源的重复利用率。
(3)由于粗洗废水中含有大量的泥沙和藕皮，初沉池中的沉淀物和浮渣较多，需要加强日常对初沉池的管理与清理，减少后续处理的污染负荷。
(4)初沉池内的提升泵加装液位控制系统，污水泵自动运行，严禁停开污水泵，使污水通过应急池直接排放。（来源：浙江清华长三角研究院）
