周思辰，卓寧澤，金錫標(biāo)

(1.上海博華環(huán)境科技有限公司，上海 200237；2.華東理工大學(xué)環(huán)境工程研究所，上海 200237)

我國(guó)是味精生產(chǎn)大國(guó)，2012年中國(guó)味精行業(yè)的總產(chǎn)量為260萬(wàn)t[1]。味精生產(chǎn)一般以大米、淀粉、糖蜜為主要原料，先通過(guò)發(fā)酵提取谷氨酸，再用谷氨酸精制成味精，精制過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量廢水[2]。該廢水的特點(diǎn)是CODCr與TKN較高[3-4]，可達(dá)1 500 mg/L與150 mg/L，通過(guò)一步生物處理達(dá)到GB 8978—2002的一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其是TN達(dá)標(biāo)(<15 mg/L)，存在不小難度[5-8]。

AO工藝是一種已被實(shí)踐廣泛證明的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效的廢水生物脫氮技術(shù)[9-11]。本文采用AO工藝對(duì)味精精制廢水進(jìn)行處理，通過(guò)工程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了A池的完全反硝化與O池的同時(shí)硝化反硝化，提高了TN的去除率，對(duì)味精精制廢水的處理是一個(gè)新的實(shí)踐。

1 工藝設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)水量與水質(zhì)參數(shù)

本工程主體為山東濟(jì)寧某味精生產(chǎn)企業(yè)，其年產(chǎn)味精12萬(wàn)t、雞精1萬(wàn)t，主要生產(chǎn)工藝為谷氨酸直接精制味精，廢水主要來(lái)源于谷氨酸到味精經(jīng)歷的中和、脫色、濃縮和結(jié)晶等精制過(guò)程。

該污水站的設(shè)計(jì)流量為1 500 m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水CODCr為1 500 mg/L，TKN為130 mg/L。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到GB 8978—2002規(guī)定的一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，直接排入附近河道，即CODCr≤50 mg/L，BOD5≤15 mg/L，NH3-N≤5 mg/L，pH值為6～9，TN≤5 mg/L，色度≤60倍。

1.2 工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.2.1 處理工藝流程圖

該工程采用AO工藝，處理流程如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)廢水處理流程圖Fig.1 Flow Chart of Wastewater Treatment Process

1.2.2 平面布置圖

該污水處理站占地1 000 m2，其平面布置如圖2所示。

圖2 工藝平面布置圖Fig.2 Floor Plan of Wastewater Treatment Station

1.2.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備

(1)進(jìn)水混合池：尺寸為8 m×4 m×5.5 m，有效容積為140 m3。

(2)A池：尺寸為8 m×8 m×5.5 m，有效容積為320 m3。池內(nèi)安裝框式攪拌機(jī)1臺(tái)(轉(zhuǎn)速為4.8 r/min，功率為3.0 kW)。

(3)O池：尺寸為32 m×24 m×5.5 m，分四廊道，廊道長(zhǎng)分別為16、20、24 m和24 m，廊道寬均為8 m，有效水深為5.0 m，有效容積為3 185 m3。硝化液回流比為4.0。配套離心風(fēng)機(jī)2臺(tái)，流量為50 m3/min，壓力為49 kPa，功率為75 kW。

(4)二沉池：Φ10×5.5 m，表面負(fù)荷為0.80 m3/(m2·h)，污泥回流比為1。中心進(jìn)水周邊出水，池內(nèi)安裝刮泥機(jī)1臺(tái)(功率為0.55 kW)。

以上尺寸均為池壁尺寸中分。

(5)帶式污泥脫水機(jī)：1臺(tái)，寬為1 500 mm，功率為4.0 kW。

1.2.4 硝化液回流與二沉池污泥回流方式

O池末端硝化液與二沉池污泥均采用氣提回流至進(jìn)水混合池，設(shè)計(jì)回流量分別為250 m3/h與65 m3/h。

1.3 基建費(fèi)用

該項(xiàng)目基建費(fèi)用為187萬(wàn)，其中土建工程為105萬(wàn)，安裝工程為82萬(wàn)。

2 工程運(yùn)行情況

2.1 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果

工程自2013年5月投入運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。圖3為其中100 d運(yùn)行的進(jìn)出水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，廢水流量為1 270±335 m3/d，原水CODCr為1 724±897 mg/L，TKN為93.5±41.5 mg/L，pH值為8.5±2.4。

由圖3可知，盡管進(jìn)水的水量和水質(zhì)波動(dòng)很大，水量平均波動(dòng)為26.3%，水質(zhì)平均波動(dòng)為52.0%，日COD負(fù)荷平均波動(dòng)為92%，但出水CODCr為10.4±5.1 mg/L，平均去除率為99.4%，處理效果好且穩(wěn)定。由于出水氨氮很低(未檢出，<0.2 mg/L)，因此用TKN表征過(guò)程情況，圖中出水TKN為0.6±0.4 mg/L，平均去除率為99.4%，出水TN為7.2±1.5 mg/L，平均去除率為91.7%，說(shuō)明系統(tǒng)不但對(duì)氨氮、有機(jī)氮有極高的去除(硝化)效果，而且有很高的反硝化脫氮能力。

圖3 系統(tǒng)100 d運(yùn)行數(shù)據(jù)Fig.3 Operation Data of the WWTP for 100 Days

COD和TKN的平均容積負(fù)荷分別為0.626 kg/(m3·d)和0.034 kg/(m3·d)。期間，系統(tǒng)活性污泥濃度(MLSS)保持在5.0～5.6 g/L，計(jì)算污泥負(fù)荷為0.118 kg COD/(kg MLSS)，平均剩余污泥排放量為228 kg/d，污泥產(chǎn)率為0.11 kg SS/(kg COD)，計(jì)算污泥齡為81 d。就C/N較低的廢水處理系統(tǒng)而言，該活性污泥濃度還是比較高的，間接說(shuō)明系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及有機(jī)物去除與脫氮的高效率與污泥負(fù)荷低、污泥齡高有關(guān)。系統(tǒng)污泥齡長(zhǎng)也有利于微生物的生長(zhǎng)和富集，可對(duì)污染物進(jìn)行更充分的降解，而AO工藝構(gòu)筑少、控制管理簡(jiǎn)單，也便于系統(tǒng)操作并保持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 日常運(yùn)行費(fèi)用

(1)動(dòng)力費(fèi)：每日用電量約1 963 kW·h，電價(jià)按0.65元/(kW·h)計(jì)算，為1 276元/d。

(2)設(shè)備維護(hù)費(fèi)：按30 000元/a計(jì)算，82元/d。

(3)人員費(fèi)：2人，按400元/d計(jì)算。

(4)污泥處置費(fèi)：脫水后污泥量為1.5 t/d(含水率為83%～85%)，免費(fèi)由用戶運(yùn)走，作為有機(jī)肥。

(5)污水站運(yùn)行成本：1 758元/d，噸水處理費(fèi)用為1.38元。

3 技術(shù)與設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.1 技術(shù)特點(diǎn)

(1)從運(yùn)行結(jié)果看，出水CODCr約為10 mg/L，TKN約為0.6 mg/L(其中氨氮為未檢出，<0.2 mg/L)，說(shuō)明系統(tǒng)對(duì)COD的降解幾乎達(dá)到了極限水平。TN去除率為91.7%，高于一般教科書或設(shè)計(jì)手冊(cè)所提出的AO反硝化脫氮的計(jì)算，如式(1)。

(1)

其中：η—反硝化脫氮率；

R—硝化液回流比；

r—二沉池污泥回流比。

(2)能夠?qū)⒍脸嘏懦龅氖Ｓ辔勰嗖唤?jīng)過(guò)污泥濃縮池而直接進(jìn)帯機(jī)脫水，說(shuō)明該生物污泥易脫水，這與系統(tǒng)的長(zhǎng)泥齡有關(guān)。

(3)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便。

(4)工程的投資費(fèi)用低，這從圖2及其說(shuō)明也可以看出。

3.2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

以上技術(shù)特點(diǎn)，以及看似簡(jiǎn)單的處理流程與平面布置，得益于以下主要的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

(1)進(jìn)水混合池：其功能相當(dāng)于CASS工藝的前兩格。

(2)A池：水流下進(jìn)上出，使得其污泥濃度高于系統(tǒng)平均污泥濃度；采用框式攪拌，能夠在保證絮體質(zhì)量的同時(shí)使所有污泥處于懸浮狀態(tài)，且過(guò)程能耗僅為約5 W/m3。

(3)二沉池：采用了輻流式沉降池設(shè)計(jì)，這是系統(tǒng)高污泥濃度的保障，且這樣的設(shè)計(jì)造價(jià)較低。

(4)圖2可見(jiàn)，O池(包括廊道劃分)、A池、前端進(jìn)水混合池三者之間巧妙組合，不僅使基建費(fèi)用降低，管道或設(shè)備等連接可能引起的故障也得到減少。

4 結(jié)論

通過(guò)提高生物處理水平、降低生物降解極限值，使生物處理出水的水質(zhì)(COD、氨氮與TN等)滿足日益提高的排放標(biāo)準(zhǔn)，正是目前我國(guó)環(huán)境技術(shù)研究者與工程師努力追求的。本文所述工程的運(yùn)行結(jié)果，體現(xiàn)了該工程簡(jiǎn)單高效與經(jīng)濟(jì)節(jié)約等特點(diǎn)，對(duì)同類中小型企業(yè)的污水治理具有實(shí)際的參考意義。

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