周思辰，卓寧澤，金錫標

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

我國是味精生產(chǎn)大國，2012年中國味精行業(yè)的總產(chǎn)量為260萬t[1]。味精生產(chǎn)一般以大米、淀粉、糖蜜為主要原料，先通過發(fā)酵提取谷氨酸，再用谷氨酸精制成味精，精制過程會產(chǎn)生大量廢水[2]。該廢水的特點是CODCr與TKN較高[3-4]，可達1 500 mg/L與150 mg/L，通過一步生物處理達到GB 8978—2002的一級A排放標準，尤其是TN達標(<15 mg/L)，存在不小難度[5-8]。

AO工藝是一種已被實踐廣泛證明的簡單、經(jīng)濟、有效的廢水生物脫氮技術(shù)[9-11]。本文采用AO工藝對味精精制廢水進行處理，通過工程設計實現(xiàn)了A池的完全反硝化與O池的同時硝化反硝化，提高了TN的去除率，對味精精制廢水的處理是一個新的實踐。

1 工藝設計

1.1 設計水量與水質(zhì)參數(shù)

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

該污水站的設計流量為1 500 m3/d，設計進水CODCr為1 500 mg/L，TKN為130 mg/L。設計出水水質(zhì)達到GB 8978—2002規(guī)定的一級A排放標準，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 工藝設計要點

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)筑物及設備

(1)進水混合池：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1臺(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。配套離心風機2臺，流量為50 m3/min，壓力為49 kPa，功率為75 kW。

(4)二沉池：Φ10×5.5 m，表面負荷為0.80 m3/(m2·h)，污泥回流比為1。中心進水周邊出水，池內(nèi)安裝刮泥機1臺(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：1臺，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水混合池，設計回流量分別為250 m3/h與65 m3/h。

1.3 基建費用

該項目基建費用為187萬，其中土建工程為105萬，安裝工程為82萬。

2 工程運行情況

2.1 系統(tǒng)運行結(jié)果

工程自2013年5月投入運行以來，運行良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。圖3為其中100 d運行的進出水監(jiān)測數(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，盡管進水的水量和水質(zhì)波動很大，水量平均波動為26.3%，水質(zhì)平均波動為52.0%，日COD負荷平均波動為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%，說明系統(tǒng)不但對氨氮、有機氮有極高的去除(硝化)效果，而且有很高的反硝化脫氮能力。

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

COD和TKN的平均容積負荷分別為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，計算污泥負荷為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，間接說明系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及有機物去除與脫氮的高效率與污泥負荷低、污泥齡高有關(guān)。系統(tǒng)污泥齡長也有利于微生物的生長和富集，可對污染物進行更充分的降解，而AO工藝構(gòu)筑少、控制管理簡單，也便于系統(tǒng)操作并保持長期穩(wěn)定運行。

2.2 日常運行費用

(1)動力費：每日用電量約1 963 kW·h，電價按0.65元/(kW·h)計算，為1 276元/d。

(2)設備維護費：按30 000元/a計算，82元/d。

(3)人員費：2人，按400元/d計算。

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

(5)污水站運行成本：1 758元/d，噸水處理費用為1.38元。

3 技術(shù)與設計特點

3.1 技術(shù)特點

(1)從運行結(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)，說明系統(tǒng)對COD的降解幾乎達到了極限水平。TN去除率為91.7%，高于一般教科書或設計手冊所提出的AO反硝化脫氮的計算，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)過污泥濃縮池而直接進帯機脫水，說明該生物污泥易脫水，這與系統(tǒng)的長泥齡有關(guān)。

(3)系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作簡便。

(4)工程的投資費用低，這從圖2及其說明也可以看出。

3.2 設計特點

以上技術(shù)特點，以及看似簡單的處理流程與平面布置，得益于以下主要的設計特點。

(1)進水混合池：其功能相當于CASS工藝的前兩格。

(2)A池：水流下進上出，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)量的同時使所有污泥處于懸浮狀態(tài)，且過程能耗僅為約5 W/m3。

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

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

4 結(jié)論

通過提高生物處理水平、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準，正是目前我國環(huán)境技術(shù)研究者與工程師努力追求的。本文所述工程的運行結(jié)果，體現(xiàn)了該工程簡單高效與經(jīng)濟節(jié)約等特點，對同類中小型企業(yè)的污水治理具有實際的參考意義。

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