高COD高氮磷發(fā)酵廢水工程實例

摘要：發(fā)酵廢水具有高COD、高氨氮、高磷的特點，采用“預處理+厭氧+A/O+除磷沉淀”工藝處理，在綜合進水COD<7000mg/L、氨氮<300mg/L、TP<700mg/L時，出水可達《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物排放標準》（GB21903-2008）表2標準。

關鍵詞：發(fā)酵廢水;磷酸銨鎂脫氮除磷;厭氧;A/O;除磷

湖北某藥業(yè)股份有限公司是一家生產(chǎn)生物酶類制劑的公司，產(chǎn)品發(fā)酵原配方中主要含葡萄糖、酵母粉、大豆蛋白胨等有機原料和無機磷酸根，發(fā)酵母液經(jīng)板框過濾后排至污水處理裝置，屬高COD、高氨氮、高磷、低pH廢水，直接排放對三峽區(qū)域水環(huán)境造成一定影響，污水站的建設尤為重要。

該廠污水站2018年開工建設，2019年5月進入調(diào)試，2019年8月完成調(diào)試。

1廢水水量及水質(zhì)

該廠排放的廢水水質(zhì)參數(shù)見表1，處理后的出水達到《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物排放標準》（GB21903-2008）表2標準，主要設計水質(zhì)參數(shù)見表2。

2工藝設計

2.1工藝選擇

廢水處理工藝應根據(jù)進水出水要求，結合當?shù)貤l件等進行比較和選擇，盡量做到投資節(jié)省，效果穩(wěn)定和運行費用低。由表1知，該廢水具有較好的可生化性，綜合水質(zhì)COD、氮磷都比較高，出水要求比較高，工藝選擇應在去除有機物的同時，具備脫氮除磷功能。另外，現(xiàn)場場地有限，且靠近居民區(qū)，工藝選擇需考慮高負荷工藝及污水處理過程中異味的處理。

通過研究，確定該廢水處理工藝流程見圖1。

堿、MgCl2、PAM堿、聚鐵、PAM泥水混合物回流泵

2.2工藝說明

1）各股來水濃度、水量、時間波動較大，設置大的調(diào)節(jié)池進行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)。

2）發(fā)酵廢水中含有大量氨氮和磷，生物同步脫氮除磷技術對低濃度氮磷廢水可取的理想的處理效果，但對高濃度廢水，則受制于微生物的生物特性而難以保證效果。本工程氨氮約21.4mmol/L，TP約22.6mmol/L，比例近似1：1，可通過投加Mg鹽反應生成磷酸銨鎂沉淀，同時降低廢水中氨氮和總磷含量，有效減輕后續(xù)處理負荷及處理池容，降低工程投資。另外大部分氨氮通過物化去除，可有效避免反硝化的不徹底性而導致出水TN超標。

3）原水COD高，采用兩相厭氧工藝，通過水解將大分子物質(zhì)降解為易生物降解的小分子有機物，提高廢水的可生化性能，通過厭氧甲烷化去除有機物;同時厭氧出水設置2Q～3Q的自適應回流，避免進入?yún)捬醯腃OD過高造成沖擊;并設置堿度和pH自動控制系統(tǒng)，滿足厭氧菌生長和繁殖的嚴格要求，保證厭氧的穩(wěn)定運行。

4）AO工藝進行脫氮，O池采用氧利用率高、容積去除負荷高的CBR工藝[1]，可大大節(jié)省占地。

5）場地的限制，建筑物和構筑物采用多層形式，充分發(fā)揮空間位置，風機房置于地下，減少噪音的影響。

6）調(diào)節(jié)池和厭氧加蓋收集尾氣經(jīng)脫硫后高空排放，不產(chǎn)生二次污染。

7）整個污水處理裝置建在房間內(nèi)，并對空間進行換氣，置換氣體經(jīng)收集采用噴淋+低等處理以后高空排放;同時室內(nèi)可減小冬季低溫對處理效果的影響;且污水站操作不受外在天氣影響，亦不會對附近居民產(chǎn)生影響。

3.主要構筑物及設計參數(shù)

3.1調(diào)節(jié)池

1座，地下式鋼砼結構，尺寸為6.0m×4.0m×3.0m，有效容積60m3，HRT=4d，池底安裝穿孔曝氣管均勻水質(zhì)，曝氣強度1.5m3/m2·h，提升泵1用1備，Q=3.2m3/h，H=20m，N=1.1kW。電磁流量計1套，DN65。

3.2預處理池

1座，直徑1.2mPE沉淀罐（帶攪拌罐），面積負荷0.65m3/m2，MgCl2、PAM投加裝置各1套，Mg投加量根據(jù)原水中氮磷量按mol比N：P：Mg=1：1：1進行投加，PAM8～10mg/L。并設置pH自動補充裝置維持pH8.5左右。

3.3水解池

1座，半地下式鋼砼結構，尺寸為4.2m×1.5m×6.5m，有效容積37.5m3，HRT2.5d。提升泵1用1備，Q=6.3m3/h，H=20m，N=1.5kW;內(nèi)置3m高軟性填料18m3。

3.4厭氧池

1座，半地下式鋼砼結構，尺寸為4.2m×2.1m×6.5m，有效容積50m3，HRT3.3d。脈沖布水器1套，旋切布水器2套，分離器1套，3m高彈性填料23m3，水封罐脫硫罐各1套，pH在線顯示1套。通過厭氧反應去除水中有COD物質(zhì)，降低好氧能耗。

3.5反硝化池

1座，半地下式鋼砼結構，尺寸為2.5m×1.2m×4.0m，有效容積10m3，HRT16hr;潛水攪拌機1臺，功率0.55kW，反硝化脫氮。

3.6好氧池

1座，半地下式鋼砼結構，尺寸為2.5m×2.7m×4.0m，有效容積22m3，HRT1.5d;CODcr容積去除負荷2.0kg/（m3·d），氨氮容積去除負荷0.05kg/（m3·d），?10mm懸浮填料6m3;200mm×400mm載體分離器1套;風機1用1備，1.68Nm3/min，39.2KPa，N=2.2kW。

二沉池1座，PE沉淀罐，表面負荷0.5～0.6m3/m2·h。回流泵1臺，Q=6.3m/h，H=20m，N=1.5kW。

3.7除磷沉淀池

1座，直徑1.2mPE沉淀罐（帶攪拌罐），面積負荷0.65m3/m2，PAC、PAM投加裝置各1套，投加量分別為600mg/L和10mg/L。

3.8污泥池

1座，鋼砼結構，尺寸為2.5m×1.5m×3.1m，提升泵1臺，Q=3.2m/h，H=20m，N=1.1kW。

3.9壓濾機房

磚混結構。5m2板框壓濾機1套。0.2m3調(diào)質(zhì)攪拌罐1只。污泥螺桿泵2臺，G25-1，Q=2.0m3/h，H=60m，N=1.5kW。PAM投加量50mg/L。

4.工程運行效果及經(jīng)驗

工程調(diào)試階段，接種城市污水廠含水率80%的污泥，其中水解厭氧池接種污泥8t，好氧池接種污泥4t，隨即進水逐步提升負荷對污泥進行馴化。從COD1000mg/L，水量3m3/d開始，每7～10天增加COD1000mg/L、水量1～2m3，直至COD達到7000mg/L，水量達到15m/d。污水站厭氧、好氧污3泥馴化至各單元運行正常，出水穩(wěn)定達標，共計80d。

調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方案：

1）除磷劑管道堵塞，出水TP不能穩(wěn)定達標。末端除磷沉淀池采用PAC和PAM藥劑，磷不能穩(wěn)定的達標，通過試驗探索，除磷過程pH會下降，末端增加堿投加裝置，維持運行pH8.5，改用聚鐵除磷，出水TP能穩(wěn)定在1mg/L以下;但極易在管道內(nèi)沉淀結垢，為降低結垢堵塞概率，將除磷劑管道優(yōu)化改造阻力更小、便于清通的鋼絲透明軟管，同時加裝除磷劑管道自來水反沖洗管道，運行效果良好。

2）自吸泵無法正常運行。調(diào)節(jié)池泵為自吸泵，偶爾無法抽起并出現(xiàn)出水流量過大情況，通過加裝排氣管和底閥解決氣堵抽不上水的問題，加裝回流管道調(diào)節(jié)出水流量。

污水站調(diào)試結束后，連續(xù)1個月滿負荷運行各單元參數(shù)如表3所示。

從表3可以看出，穩(wěn)定運行處理系統(tǒng)對CODcr、氨氮、TN、TP的去除率分別為98.9%、93.5%、100%，出水CODcr、氨氮和TP0.8的質(zhì)量濃度分別為120mg/L、20mg/L、20mg/L，各項指標均優(yōu)于《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物排放標準》（GB21903-2008）表2標準。

穩(wěn)定運行中運行經(jīng)驗：

1）磷酸氨鎂法處理產(chǎn)生的礬花可能粘附性較強，容易在pH探頭玻璃珠上結垢?，F(xiàn)場實際運行中，總磷到200mg/L左右時，探頭需要一天要清洗一次。

2）設計采用陽離子PAM進行調(diào)質(zhì)（出泥含水率70%，3天出一次泥，產(chǎn)泥量大于壓泥量），但在實際運行過程中發(fā)現(xiàn)，盡管陽離子PAM調(diào)質(zhì)礬花較大，但壓泥效果和含水率不及采用聚鐵和陰離子PAM調(diào)質(zhì)（出泥含水率67%，2天出一次泥，壓泥量與產(chǎn)泥量能保持平衡），后期運行中改用聚鐵和陰離子PAM進行調(diào)質(zhì)。

3）來水批次排放，有時候TP會比氨氮高，控制預處理攪拌罐中Mg2+的摩爾濃度和P的摩爾濃度相同，若調(diào)節(jié)池氨氮的摩爾濃度小于總磷的摩爾濃度，則需要投加一定量的氯化銨，使N、P摩爾濃度相近，保證氮磷有較大的去除率。

5技術經(jīng)濟分析

該工程總投資為158萬元，其中，占地約為110m2（地下1層，地上2層結構），本工程穩(wěn)定運行后噸水處理成本每年減排CODcr約1531噸，BOD5約1045噸，NH3-N約34.32噸，磷約12.9噸，大大減輕了環(huán)境的污染。

系統(tǒng)穩(wěn)定運行平均電費7.97元/噸，藥劑費17.92元/噸、人工費6.67元/噸（專職操作管理人員1人）噸水處理費用約32.56元/噸。

6結論

污水處理采用調(diào)節(jié)池→預處理池→水解池→厭氧池→A/O池→二沉池→除磷沉淀池工藝進行處理，利用磷酸氨鎂脫氮除磷技術，在前端去除85%以上氨氮和95%以上的磷，通水厭氧去除90%以上COD，A/O去進行脫氮，并在末端除磷沉淀池剩余總磷，可使出水達標排放出水達《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物排放標準》（GB21903-2008）表2標準。

參考文獻：

[1]江蔥，余澤強，李家祥.預處理-兩相厭氧-載體懸浮床組合工藝處理CMC生產(chǎn)廢水[J].工業(yè)用水與廢水，2014，45（5）：72-74.

作者簡介：江蔥（1986.09-），女，工程師，研究方向：高濃度難降解工業(yè)廢水處理。