醬油生產(chǎn)廢水屬于比較難處理的工業(yè)廢水。雖然其BOD5/COD 值一般大于0．4，可生化性好，但由于含有大量難降解有機物，色度的生物降解性差，鹽度高以及污染物負荷變化較大，傳統活性污泥法對該廢水的處理效果較差。采用MBR 工藝處理該類(lèi)廢水，可以利用膜的截留作用保持反應器內較高的污泥濃度及較強的抗沖擊能力，避免傳統活性污泥法處理醬油廢水時(shí)色度與COD 去除不同步的現象，而且可以減少剩余污泥產(chǎn)量。
1 工程概述
廣東省鶴山市某調味品公司以生產(chǎn)醬油為主，兼營(yíng)醬品及腐乳的生產(chǎn)。由于生產(chǎn)中各工段排放的廢水不同，所以排放口的廢水水質(zhì)波動(dòng)很大(見(jiàn)表1) 。
表1 醬油廢水水質(zhì)
Tab．1 Wastewater quality
該公司原建有一套處理能力為1 000 m3/d 的厭氧/SBR/物化處理系統，存在的主要問(wèn)題有: ①抗沖擊負荷能力不強，系統出水水質(zhì)不能穩定達標; ②物化處理加藥量非常大，運行費用高; ③處理水量不能滿(mǎn)足企業(yè)發(fā)展需要; ④原有工藝占地面積較大，用地緊張制約了企業(yè)的擴產(chǎn)。
在前期試驗研究的基礎上，該公司對原有廢水處理工藝進(jìn)行了改造，改造后處理能力為2 000m3/d。工藝流程如圖1 所示。
圖1 改造后醬油廢水處理工藝流程
Fig．1 Flow chart of reconstructed process
調節池容積為1 000 m3，水力停留時(shí)間為16 h。厭氧工序分2 段，厭氧1 由2 個(gè)總容積為1 500 m3的池塘組成，水力停留時(shí)間為24 h; 厭氧2 為人工強化厭氧工段，池體為鋼筋混凝土結構，尺寸為50 m× 18 m×6 m，分8 格，有效容積為4 500 m3，池內投加聚乙烯球形填料，水力停留時(shí)間為72 h。
好氧池為鋼筋混凝土結構，有效容積為3 000m3，分4 格(見(jiàn)圖2) 。其中第1、2 格為好氧池(DO＞2．5 mg/L)，第3 格為兼氧池(DO ＜1．0 mg/L)，第4 格為好氧MBR 池(DO ＞2．5 mg/L) 。第1、2 格主要用于降解有機物以及硝化反應; 第3 格則通過(guò)兼氧反硝化脫氮，第3 格末端的泥水混合物以200%的比例回流到第2 格的起始端。第4 格浸沒(méi)式安裝中空纖維膜組件，該膜組件采用片式改性聚丙烯膜，孔徑為0．1 μm，每片膜面積為8 m2，共1 800 片，總膜面積為14 400 m2，膜組件尺寸(L ×B) 為800 mm×500 mm。第4 格末端的污泥通過(guò)污泥泵定期回流到第1 格的起始端。第1、2、3 格的污泥濃度為7 000 mg/L，第4 格的污泥濃度＞8 500mg/L。好氧工藝采用真空泵抽吸出水。在運行過(guò)程中發(fā)現，隨著(zhù)系統的運行pH 值會(huì )有下降趨勢，故每天向系統投加堿(NaOH)，投加量為100 kg/d。
圖2 MBR反應池的平面示意
Fig．2 Schematic diagram of MBR tank
好氧出水進(jìn)入混凝沉淀工藝，混凝反應時(shí)間為30 min，沉淀池采用平流沉淀池，表面負荷為1 m3/(m2·h)，尺寸(L×B×H) 為20 m×4．2 m×5 m，沉淀時(shí)間為2 h。沉淀池出水通過(guò)管道混合器投加含次氯酸鈉13%的漂水，經(jīng)過(guò)氧化脫色后排放。
2 工藝運行效果
2. 1 厭氧工段
厭氧工段于2009 年8 月開(kāi)始調試運行，接種污泥取自附近市政污水廠(chǎng)的干化污泥及原工程厭氧段的污泥。加入污泥后連續小流量向厭氧2 進(jìn)水，并逐漸增加進(jìn)水量直至設計流量。
在厭氧處理的前60 天，COD 去除效果不明顯，可能因為厭氧污泥的生長(cháng)比較緩慢，其COD 去除率僅為30% 左右。隨著(zhù)厭氧污泥的增長(cháng)，出水COD開(kāi)始明顯下降，運行3 個(gè)月后，厭氧出水COD 穩定在500 mg/L 左右，去除率＞60%。
厭氧過(guò)程會(huì )導致廢水中氨氮明顯升高。前60天氨氮的增加不明顯，在180～190 mg/L 之間波動(dòng)。隨后，出水氨氮快速升高到200 mg/L 左右并逐漸穩定，其原因是大量有機氮經(jīng)厭氧轉化為氨氮。
在厭氧過(guò)程中，色度也明顯升高。前60 天色度基本在380～400 倍范圍內波動(dòng)，其后穩定在400 倍左右。其原因可能是一些蛋白質(zhì)中的褐色素被分解釋放，并且厭氧池沒(méi)有遮光，致使大量的醬油色素由于太陽(yáng)光的暴曬而致色度加深。
厭氧池出水濁度經(jīng)過(guò)初期的波動(dòng)之后，基本可以穩定在100 NTU。
2. 2 好氧工段
好氧工段于2010 年4 月開(kāi)始調試，接種污泥取自附近市政污水廠(chǎng)的干化污泥。
實(shí)際運行情況表明，需要較長(cháng)時(shí)間的調試期才能使好氧MBR 的處理效果穩定下來(lái)。出水COD 在前200 天內波動(dòng)范圍為150～360 mg/L，去除率為28%～70%。其原因可能是廢水鹽度與氨氮均較高，系統中微生物抗沖擊能力差，需要較長(cháng)的穩定期。另外，系統調試到160 天時(shí)，工程所在地進(jìn)入冬季，水溫較低導致系統污泥的性能變差。隨著(zhù)各種條件的穩定，活性污泥微生態(tài)系統日益穩定，COD去除率也逐漸穩定。運行到230 天后，出水COD 穩定在160 mg/L 左右，此時(shí)的BOD5僅為3．4 mg/L，說(shuō)明剩下的COD 多屬于難生物降解部分。色度的去除效果與COD 相似，同樣出現了較大的波動(dòng)，在運行200 天后，出水色度才逐漸穩定在100 倍左右。
好氧工段對氨氮的效果比較理想，出水氨氮基本在10 mg/L 以下，其原因可能是MBR 中硝化菌生長(cháng)良好，以及好氧池第3 格的兼氧區有較好的脫氮效果。與很多研究的結論一致，MBR 出水中濁度基本能保持在1 NTU 以下。氨氮和濁度均達到了廣東省《水污染物排放限值》(DB 44/26—2001) 的要求。
2. 3 混凝沉淀與氧化脫色
針對MBR 出水中COD 和色度不達標的問(wèn)題，進(jìn)一步采用了混凝沉淀和氧化脫色工序。
隨著(zhù)PAC 投加量的增加，出水COD 先降后升，加藥量約為80 mg/L 時(shí)，出水COD 能保持在90 mg/L 以下，出水色度約為60 倍。
投加含次氯酸鈉13% 的漂水可以明顯去除廢水中的色度，投加量越大，脫色效果越好。當投加量＞1 mL/L 時(shí)，出水色度基本低于40 倍，可以達到DB 44/26-2001的要求。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
2. 4 主要經(jīng)濟指標
改造后新工藝的電費為0．57 元/m3、藥劑費為1．9 元/m3，而原工藝采用SBR 法時(shí)電費與藥劑費分別為0．85 元/m3 和3．2 元/m3，新工藝的運行費用明顯降低。如果考慮膜折舊與人工費用，新工藝處理該企業(yè)醬油廢水的運行成本基本可以控制在3．0 元/m3。另外，新工藝的表觀(guān)污泥產(chǎn)率基本小于0．1 gMLSS/gCOD，比傳統活性污泥法的污泥產(chǎn)率(＞0．3 gMLSS/gCOD) 低，剩余污泥量明顯降低，污泥處理費用也減少。
3 結論
對某調味品公司的醬油廢水處理工藝進(jìn)行改造，采用厭氧/好氧MBR/混凝沉淀/氧化脫色工藝，穩定運行后出水水質(zhì)分別為: COD ＜90 mg/L、氨氮＜10 mg/L、色度＜40 倍、濁度＜1 NTU，各項指標均可達到廣東省《水污染物排放限值》(DB 44/26-2001) 的要求。經(jīng)濟指標分析表明，該工藝運行費用低，可行性良好。
