某调味食品有限公司年生产酱油80 000t,酱油废水主要来自洗豆、晒场发酵、种曲、制曲,清罐、洗瓶等工序。其中,清洗晒场、洗罐、腌制的废水盐度高,平均盐度达到10g/L,该股废水约占废水总量的10%,其他废水的平均盐度为3g/L。酱油综合废水的水质波动较大,成分复杂,盐度高,具有较高的悬浮物、COD和BOD₅,属于较难处理的工业废水^[1,2] 。

　　 该公司原有一套处理规模为1 500 m³/d的废水处理站,工艺为“调节池+水解酸化+好氧MBR+混凝沉淀+脱色”。原处理系统主要存在以下问题:①预处理效果差,悬浮物严重影响后续生化系统的处理效果;②废水的盐度波动大,高盐废水瞬间冲击大,影响系统的处理效果;③原系统的磷酸盐去除效果不理想,会出现磷酸盐超标现象。为了满足排放标准的要求,需对现有工艺进行升级改造,增加分流、预处理、缺氧工段,同时在好氧池投加特种除磷剂提高除磷效率。

　　 升级改造后废水的处理规模仍为1 500 m³/d(62.5m³/h),24h运行。设计的进、出水水质指标如表1所示,出水执行广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB 44/26-2001)第二时段一级标准。

　　 根据进水水质情况和出水水质要求,改造后采用“分流+预处理+ABR+缺氧+好氧MBR+混凝沉淀+脱色”的组合工艺,具体工艺流程见图1。

　　 (1)格栅井(新增)。原有粗格栅截留对悬浮物的截留效果差,因此增加了转鼓细格栅拦截废水中粒径大于1mm的悬浮物、漂浮物等杂质,避免其对后续处理系统产生不利影响,栅渣由人工定期清理。新增格栅井1座,尺寸为6.6m×3.7m×2.0m,栅条间隙1mm。

　　 (2)集水井(新增)。收集格栅井的出水,再通过泵提升至初沉池。新增集水井1座,尺寸为6.6 m×3.7m×2.0m,有效水深1.5m,有效容积37m³,停留时间0.6h。

　　 (3)初沉池(新增)。沉淀去除废水中的大颗粒物质,减轻气浮池的负荷,并投加PAC、PAM去除部分磷酸盐。考虑酱油废水的浮渣较多,新增初沉池1座,初沉池设刮渣板,去除部分浮渣,避免浮渣堆积,池体尺寸为7.5m×4.5m,有效水深2.8m,沉淀时间2.0h,表面负荷为1.4m³/(m²·h)。

　　 (4)气浮池(改造)。通过加压溶气气浮,去除微细悬浮物,并投加PAC、PAM去除部分磷酸盐。在原有气浮池上增加排泥槽、沉渣泵及相应管道。改造后的气浮池1座,尺寸为13.0m×3.5m×3.5m,有效水深3.0 m,总有效容积136.5 m³,停留时间2.2h,排泥槽的尺寸为13.0 m×0.8 m×3.5 m。采用电导率仪来监控废水的盐度,当盐度低于7g/L时,出水直接排入1#中间水池;当盐度高于7g/L时,出水排入高盐缓冲池。

　　 (5)1#中间水池(改造)。对酱油废水进行水质水量调节。将原有2座调节池中较大的1座改造为1#中间水池,较小的1座改造为高盐缓冲池,增加导流墙和推流器,并对池子的边角进行倒角处理,避免出现死角,使废水充分混合,同时在池内布置穿孔曝气管进行间歇曝气,避免池底沉积物厌氧发酵而产生臭味。1#中间水池的尺寸为50.0m×14.85m×2.0m,有效水深1.5m,有效容积1 114m³,停留时间17.8h。

　　 (6)高盐缓冲池(改造)。气浮出水盐度高于7g/L时,对出水暂时储存,再均匀提至1#中间水池与其他废水混合,提高系统抗冲击负荷的能力和保证系统的稳定性。将原有2座调节池中较小的1座改造为高盐缓冲池,尺寸为40.0m×14.85m×2.0m,有效水深1.5m,有效容积891m³,停留时间14.3h。

　　 (7)ABR反应器(改造)。在厌氧条件下通过厌氧菌将有机物分解,降低后续处理系统的负荷。将原有厌氧池改造成4座ABR反应器,增加导流墙,池子上方增加采光密封罩。4座ABR反应器的尺寸分别为10.0 m×8.85 m×6.5 m、10.0 m×5.0m×6.5m、10.0m×8.25m×6.5m、10.0m×7.0m×6.5m,有效水深6.0m,有效容积1 746m³,停留时间27.9h,容积负荷为1.6kgCOD/(m³·d)。

　　 (8)缺氧池(改造)。经ABR池处理的废水在缺氧池中与来自二沉池的回流污泥及好氧池的回流混合液充分混合,通过反硝化菌的作用,将亚硝酸氮和硝酸氮转化为氮气,完成反硝化脱氮。将原好氧池前3座改造成缺氧池。单座池的尺寸为5.45m×6.5m×5.5 m,有效水深5.0 m,总的有效容积531m³,停留时间8.5h,污泥浓度为4 000mg/L。

　　 (9)好氧池(改造)。采用活性污泥法,水中有机物被活性污泥中的微生物吸附、氧化分解,有机氮在好氧菌、氨化菌及硝化菌的作用下发生氨化和硝化反应;同时在好氧池中投加基于电化学腐蚀与生物腐蚀原理的高效除磷剂,强化除磷效果。剩余的12座好氧池作为改造后的好氧池。单座池的尺寸为5.45m×6.5m×5.5m,有效水深5.0m,总的有效容积2 126m³,停留时间34h,污泥浓度为6 000mg/L,容积负荷为0.28kgBOD₅/(m³·d),混合液回流比为200%。

　　 (10)MBR池(改造)。利用膜对生化反应池内含活性污泥的水进行过滤,实现泥水分离。曝气器改成可提升式薄膜管式微孔曝气器。改造后的MBR池1座,尺寸为28m×6.5m×5.5m,有效水深4.5m,总的有效容积819m³,停留时间13.1h,配套MBR膜4 880m²,污泥回流比为100%。

　　 (11)2#中间水池(改造)。储存MBR池出水,为MBR膜在线清洗提供水源。利用原有混凝沉淀池第一格进行改造,在2#中间水池与混凝沉淀池的连接管上增加管道混合器,并投加PAC、PAM。改造后的2#中间水池1座,尺寸为10.0m×5.85m×5.5m,有效水深5.0m,有效容积293m³,停留时间4.7h。

　　 (12)MBR膜清洗池(新增)。用于MBR膜离线清洗。新增2座MBR膜清洗池,单座池的尺寸为3.0m×2.0m×3.0m。

　　 (13)混凝沉淀池(改造)。投加PAC、PAM去除磷和悬浮物,并去除部分色度。改造后的混凝沉淀池1座,尺寸为10.0m×7.0m×5.5m,有效水深5.0m,有效容积350m³,停留时间5.6h,表面负荷为0.89m³/(m²·h)。

　　 (14)脱色池(原有)。投加次氯酸钠脱除色度。原有脱色池1座,尺寸为9.0m×4.0m×4.0m,有效水深3.5m,有效容积126 m³,停留时间2.0h。由于投加了次氯酸钠,出水盐度会比进水高。

　　 (15)污泥储池(新增)。储存剩余污泥。新增污泥池1座,尺寸为3.0m×3.0m×4.0m,有效水深3.5m,有效容积31m³,停留时间10h。

　　 (1)采用分流方式,减少水质波动较大时对系统的冲击。气浮池出水端设置电导率在线监测,如盐度高于7g/L的废水(清洗储罐废水、清排腌制池废水)排放时,切换管道将其排入高盐缓冲池中,再用泵定量提至1#中间水池,与其他废水混合,使水质稳定地进入后续处理系统;如盐度低于7g/L时,则直接排入1#中间水池。

　　 (2)废水中的悬浮物较多(例如豆粉、豆渣等),采用“转鼓细格栅+初沉池+气浮池”的多级预处理措施,保证后续生化处理系统的稳定运行。

　　 (3)将厌氧池改造为4座ABR反应器。ABR反应器具有良好的水力流态、生物固体截留能力及微生物种群的分布,适用于高盐分、水质波动较大的酱油废水,具有处理效率高、耐冲击能力强、能耗少、维护费用低等优点。

　　 (4)增加缺氧池,提高系统的脱氮效果,减少污染物排放。

　　 (5)改进MBR池的曝气方式。MBR池的曝气方式改为可提升式薄膜管式微孔曝气器,曝气效果好,可实现不放水、不停产检修,便于维护。

　　 (1)运行效果。本工程取某调味品公司酱油生产废水生化处理后的脱水污泥来进行驯化,经过3个月的调试,系统运行情况稳定,处理出水效果较好。工程于2014年6月进行竣工验收,各项出水指标均达到广东省《水污染物排放限值》(DB 44/26-2001)第二时段一级标准。系统运行处理效果见表2。

　　 (2)运行费用分析。废水处理工程的运行成本为2.934元/m³,其中:①电费。工程每天耗电为2 077.52kW·h,电价为0.65元/(kW·h),则电费为0.900元/m³;②药剂费。特种除磷剂0.01kg/m³,药剂单价为8元/kg;PAC投加量0.15kg/m³,药剂单价1.5元/kg;PAM(阴离子)投加量0.003kg/m³,药剂单价20元/kg;污泥的处理量为45 m³/d,污泥处理的PAM(阳离子)投加量0.005kg/m³,药剂单价30元/kg;氢氧化钠投加量0.18kg/m³,药剂单价3元/kg;次氯酸钠投加量0.05kg/m³,药剂单价0.8元/kg;MBR膜清洗剂:0.009元/m³;则药剂费合计为0.879元/m³;③膜更换费用。膜的更换周期按4年计算,总更换费用为1 074 000元,折算后的膜更换费用为0.490元/m³;④污泥处置费用。污泥(含水率为80%)产量为1.8m³/d,按280元/m³的处置费计算,污泥处置费为504元/d,折算后的污泥处置费用为0.336元/m³;⑤人工费。废水处理站设专职管理人员6名,按工资为2 500元/(人·月),折算后的人工费用为0.329元/m³。

　　 (1)采用“分流+预处理+ABR+缺氧+好氧MBR+混凝沉淀+脱色”工艺处理酱油废水,可根据废水的盐分高低进行分流,有利于保护后续处理系统,具有处理效果好,系统运行稳定,耐冲击负荷能力强,经济运行等优点。

　　 (2)工程运行结果表明,该工艺处理酱油废水的COD去除效率为98%,BOD₅去除效率为99%,磷酸盐去除效率为98%,氨氮去除效率为95%,出水水质稳定达到广东省《水污染物排放限值》(DB 44/26-2001)第二时段一级标准。