云南某咖啡加工有限公司临沧某加工厂采用湿法加工+生物质锅炉供热烤干工艺，建设规模为25m³（鲜果）/d，咖啡初加工废水主要来源于咖啡鲜果清洗分级、机械脱皮、脱胶及发酵浸泡清洗工序，根据其产生废水的污染程度，可以将其分为咖啡鲜果清洗废水、咖啡湿式脱壳废水（包括发酵浸泡水）和脱胶废水，其典型污染指标见表1。

　　（1）咖啡清洗废水，约占比2/5，颜色灰黑色，水中含有大量灰尘、腐叶等，SS较大，有机污染物来源于腐烂、破损的咖啡豆，COD等污染物含量与循环使用次数有关，通常小于1 000mg/L；

　　（2）咖啡湿式脱壳、浸泡发酵废水，约占比2/5，由于大量果汁、果肉、果胶存在，加之成熟咖啡鲜果中果胶多为可溶性果胶等高分子化合物，废水成分复杂，悬浮物、果胶、COD、BOD5、氨氮较高，其可生化性差，难以生化处理，为重点处理对象；

　　（3）脱胶废水（废液），颜色变化同脱壳废水，来源于咖啡脱壳后咖啡果胶混合物的分离，废水量约占比1/5，主要为果胶水混合物。

　　三者综合混合废水依然具有较大的污染指标，属于典型的有机污染废水，污染物为咖啡果上脱落的果皮、果肉及汁水等组成，成分主要为植物纤维、植物蛋白、果糖、植物油脂、维生素及果胶等有机物和沙土等，主要污染指标为色度、pH、SS、COD、BOD5、总氮、氨氮、总磷、总大肠菌群等。

　　为了解该废水酸化及污染变化特点，研究选取咖啡加工混合水样，对废水pH和COD随时间的变化进行分析，结果如图1所示。咖啡加工废水特征为高有机物浓度、SS和氨氮，果胶多为可溶性果胶，COD主要于溶解态存在，颗粒、悬浮态约占比2 000~4 000mg/L，有机物易酸化导致废水呈酸性，pH范围为3~5。

　　前述分析可知，咖啡废水属于酸性高浓度有机污染废水，其BOD5/COD为0.35~0.43，属于可生化范畴，适宜采用以生化工艺为主体净化，而COD浓度大于10 000mg/L，选择厌氧消化和好氧降解相结合较为适宜。但由于废水酸化pH下降较快，此酸度（pH=3~5）范围将严重抑制产甲烷菌繁殖；其次，废水中含有大量果壳、果肉碎屑、果胶胶体以及不溶性果胶等物质，很难脱水，微生物分解的效果也不理想。因此，有必要先经过物化预处理实现SS、pH、果胶的去除。

　　（1）预处理。咖啡果壳含量较大，使用格栅除渣负荷较大，应考虑实现果壳分离及挤压脱水，宜采用斜筛、螺旋输送压缩脱水或干湿分离设备；SS易沉淀，果胶混合物易漂浮，应采用初次沉淀浮渣刮渣一体化构筑物；酸度低影响厌氧消化产气，应预先提供碱度，采取石灰、碱液、消化出水回流中和等方式调节pH。另一方面，脱胶水浆较浓，呈粘稠状，脱胶液混合其他废水将导致污染负荷增大，可在中和池和调温池之间加入钙盐或聚氯化铝（PAC），盐析出果胶混合物，而后用聚丙烯酰胺（PAM）调理，经叠螺式脱水机压滤去除果胶渣，最后再与其他类废水混合可有效降低后续处理负荷。

　　（2）厌氧消化。经对比而言，厌氧生物法是比较经济和有效的，推荐作为主要工艺。但厌氧生化反应器的类型多样，选用何种类型的厌氧生化反应器对废水处理十分关键，可以根据建设单位经济、用地条件，选择目前运行较好的UASB、IC、ABR等厌氧反应器，其中ABR反应器在高负荷情况下，具有高效截留活性微生物、运行费用低、剩余污泥少等优点，适用于处理高浓度有机废水。

　　（3）好氧处理。当咖啡废水经过预处理及厌氧成功消化处理后，其工艺的选择是比较宽泛的，无特殊要求，但应注意，厌氧出水COD浓度对于好氧环节依然较高，应采用多级处理方式。同时由于该废水碳氮比约25~20∶1，一般无需特别考虑脱氮除磷，利用微生物增殖及同步硝化反硝化即可实现氮素达标。

　　（4）处理。废水经过预处理、厌氧好氧结合处理后，基本可以实现达标（GB 8978-1996）排放。处理工艺的选择主要取决于废水的回用用途，若回用于咖啡初加工，应进一步降低残留SS、细菌含量，可以选择高效混凝沉淀、纤维滤布过滤、过滤砂缸等方法。消毒灭菌达标排放可选较为简单次氯酸钠消毒，回用则根据用水工段的卫生及洁净标准选择二氧化氯、臭氧和紫外消毒等方式。

　　云南某咖啡加工有限公司临沧某加工厂采用湿法加工，废水产量为100m³/d，设计进水水质为表1混合废水水质指标。根据建设方及受纳受体水功能要求，经处理后外排废水应执行国家标准《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中第二时段的一级标准，结合废水的水质特征及上述工艺选择分析，该厂工程案例采用斜筛筛分去壳-混凝沉淀-中和-调温-ABR厌氧消化产气-二段生物接触氧化-高效混凝沉淀-次氯酸钠消毒组合工艺，工艺流程见图2。

　　①采用斜筛与气浮相结合，筛分去除大量果壳，混凝设置排泥泵及浮渣刮渣设备去除悬浮颗粒及上浮果胶，控制ABR进水SS≤500mg/L，以免对污泥颗粒化造成不利影响或减少反应区的有效容积。同时辅助于调节池预曝气，均化水质并防止进一步酸化。

　　②石灰乳-碳酸氢钠-ABR回流水三合一中和原水调节pH（6.5～7.5）并提供碱度，防止腐蚀换热设备，保障厌氧消化快速进入产甲烷阶段。

　　③废水厌氧消化协同生物质燃料调温有效降低废水处理成本，经中温（30~35℃）ABR厌氧消化转化有机污染物为甲烷和CO2，可稳定控制实现80%~90%的COD去除率，保障进入好氧工段的COD小于2 000mg/L。

　　④设中间沉淀池为二段生物接触氧化池，一段处于高负荷运行，二段设计低负荷运行，可有效缓冲污水有机污染物高负荷进水冲击，保障出水指标的稳定。

　　该厂工程案例设计时以平均水量100m³/d和最大污染负荷计算，根据构筑物功能及中试，整个污水处理流程各处理工段污染物设计去除配比见表2。

　　果壳固液分离振动斜筛和果胶浮渣气浮机，直接购置国产成套设备。其中，果壳固液采用ZF-GY-40斜筛振动式固液分离机分离，外形尺寸：L×W×H=1.6m×1.22m×1.53m，污液处理流量≥40m³/h，果壳碎屑去渣率＞90%，功率3.2 kW，380 V。气浮机采用中发环保ZF-QF-10溶气气浮一体设备，因水果胶、悬浮物等存在，其浊度较高，配置处理流量≥20m³/h，尺寸：L×W×H=4.0m×3.0m×2.3m，1座，碳钢防腐结构，需气量约1.0 m³/min。

　　咖啡废水波动较大，设调节池1座稳定水质水量，兼事故池功能。水力停留时间20h，钢筋混凝土地埋式，结构尺寸L×W×H=6.5m×3.5m×4.5m，有效水深4.0m。设置污水提升泵2台（1用1备），带自耦装置，流量10m³/h，扬程10m，功率1.1kW；潜达TQJ-260-740-0.85搅拌器2台，叶轮直径为320mm，功率为0.75 kW；浮球开关及玻璃转子流量计各1个，清淤污泥泵1台及配套排泥管1套。

　　中和池混合原水与石灰乳、碳酸氢钠和厌氧消化回流液，pH范围6.5~7.5，同时提供1 000~2 000mg/L的碱度。中和反应槽选用钢筋混凝土地埋式矩形池1座，结构尺寸L×W×H=3.5m×2.0m×4.5m，反应时间t=2.0h。采用潜达TQJ-260-740-0.85搅拌器1台，石灰乳化池1座，碳钢防腐结构，1 000L加药系统2套。

　　调温池1座，结构尺寸L×W×H=4.5m×3.0m×4.5m，钢筋混凝土地埋式，两格室，其中一格装换热器，另一格（1.5m×3.0m×4.5m）安装提升泵，将污水提升至ABR反应池，设置热水板式换热系统1套，污水提升泵2台（1用1备），带自耦装置，流量为10m³/h，扬程15m，温度在线 ABR反应池

　　ABR反应池COD去除率设为85%，进出水COD分别为12 000mg/L、1 800mg/L，污泥浓度60g/L，有机负荷3.0 kgCOD/(m³·d)，反应池升流速度0.32mm/s，ABR反应池为矩形钢筋混凝土半地上式，1座，结构尺寸L×W×H=17m×3m×7.5m，有效容积300m³，水力停留时间72h，格室数5格，第一进水和第五出水格室宽度4m，其余每格3m，每个格室下部安装污泥排放口便于取样观察厌氧污泥性能，上部储存空间相通，集体收集消化气；由于水量不大，为简便施工和节约建设成本，如图3、图4所示，每格室下部设置渐宽棱台，以3个直径160mm的PVC作为降流管，降流管下部沿棱台均匀布水，倾角60°，布水系统5套；ABR整体设置混合液回流，同时每格室设置内回流，可调控上升流速和水质。配套混合液回流泵、内回流泵各2台（2用2备），流量20m³/h，扬程10m，沼气水封及锅炉燃烧利用系统1套。

　　二段生物接触氧化池中间设置中间沉淀池，以便实现一级高负荷、二级低负荷运行，保障出水稳定。一、二级接触氧化池各1座，钢筋混凝土半地上式，一级接触氧化池，有机负荷1.5 kgCOD/(m³·d)，尺寸为L×W×H=8.0m×5.0m×4.5m，有效水深4.0m，HRT为28.8h；二级接触氧化池有机负荷0.3 kgCOD/(m³·d)，尺寸为L×W×H=5.0m×3.0m×4.5m，有效水深4.0m，HRT为9.0h。接触氧化池体内挂组合填料，直径为150mm，高度为3m，分两层，共165m³，配TSW-50-3KW罗茨鼓风机2台（1用1备），风量1.7m³/min，风压49.2 kPa，功率4.5 kW。

　　中间沉淀池、二沉池均采用竖流式池设计，表面水力负荷1.0 m³/(m2·h)，池体结构为正方形，钢筋混凝土地埋式各1座，结构尺寸L×W×H=3.5m×3.5m×5.5m，其中污泥沉淀区2.2m，下部椎体尺寸为0.4m×0.4m，污泥斗高2.0m，中心管出水口与反射板缝隙0.3m，超高、缓冲层高度各0.5m，总高5.5m。设置污泥回流泵、排泥泵各3台（4用2备），流量10m³/h，扬程10m，功率0.75 kW，不锈钢出水溢流堰2套，共28m。

　　因原污水浓度较高，设计二沉池经加PAC、PAM高效混凝沉淀，以保障出水稳定达标。高效混凝沉淀池采用斜管沉淀池，钢筋混凝土半地埋式，表面水力负荷为1.0m³/(m²·h)，尺寸为L×W×H=5.5m×3.5m×5.5m，池内有效停留时间1h，斜管倾角设计为60°，斜管孔径取50mm，共12m²，内置1个加药搅拌池，尺寸为L×W×H=1.725m×1.5m×2.0m，以曝气搅。