谷氨酸生產(chǎn)廢水處理改造工藝

谷氨酸生產(chǎn)廢水是治理難度較大的高濃度有機污水，具有酸性強、高COD、高氨氮、難生物降解的特點(diǎn)，同時(shí)谷氨酸生產(chǎn)廢水水質(zhì)水量變化較大〔1, 2, 3〕 。目前處理谷氨酸生產(chǎn)廢水的方法中生物法有活性污泥法、生物接觸氧化法、SBR、UASB、MBR 等，物化法有吸附過(guò)濾法、絮凝法、電滲析等〔4〕 。

1 廢水水質(zhì)及特征
甘肅某生物科技有限公司隨著(zhù)谷氨酸生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)規模的擴大和生產(chǎn)工藝的升級，目前的生產(chǎn)廢水處理系統及相關(guān)配套設備已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)廢水水量、水質(zhì)的要求。因此，需要對現有廢水處理系統及配套設施進(jìn)行升級改造，以滿(mǎn)足廢水處理需要。處理后的水質(zhì)要求達到《味精工業(yè)污染物排放標準》（GB 19431—2004）。生產(chǎn)廢水實(shí)際進(jìn)水及設計出水水質(zhì)見(jiàn)表 1。

根據綜合廢水情況設計進(jìn)水水質(zhì)，并取安全系數為1.2。

谷氨酸生產(chǎn)廢水特征：由于廢水排放周期的間斷性與不連續性，因而廢水水量水質(zhì)變化十分顯著(zhù)；廢水酸性強，混合廢水pH<4.0；COD 平均達到2.9 g/L，最高可達40 g/L；谷氨酸生產(chǎn)廢水中的NH 3 -N 含量高，廢水水質(zhì)監測數據顯示，正常生產(chǎn)時(shí)NH 3-N 質(zhì)量濃度在450~600 mg/L 之間。

1 原處理工藝及問(wèn)題分析
原污水處理工藝如圖 1 所示。

原有廢水處理工藝系統存在的問(wèn)題：（1）原有廢水集水池總容積僅有90 m 3 ，整個(gè)工藝中未設置調節池，因此無(wú)法對生產(chǎn)廢水進(jìn)行水質(zhì)、水量的調節，尤其是在生產(chǎn)間歇和生產(chǎn)設備檢修時(shí)，生產(chǎn)廢水間斷排放，其水質(zhì)、水量變化巨大，將嚴重影響后續污水處理系統的效率。 （2）無(wú)pH 調節系統，無(wú)法對廢水的酸堿度進(jìn)行加藥調節，尤其是在廢水間斷排放時(shí)，有時(shí)pH 將達到2~3，酸性很強，會(huì )對后續微生物系統中微生物的呼吸作用及代謝功能產(chǎn)生障礙，使其生理活動(dòng)無(wú)法正常進(jìn)行，嚴重影響生物處理系統的處理能力。 （3）現有水處理工藝未設置事故池，當發(fā)生生產(chǎn)事故時(shí)，排出的生產(chǎn)廢水COD 將達到20~40 g/L，NH3 -N 也能達到數g/L，這樣的廢水進(jìn)入處理系統將嚴重影響整個(gè)處理系統的穩定運行。 （4）生物處理系統為三段好氧串聯(lián)，沒(méi)有設置厭氧或缺氧部分，因而無(wú)法保證對COD、NH3-N、TN 的去除效果。 （5）現行污水處理工藝未針對谷氨酸生產(chǎn)廢水中氨氮含量較高的特點(diǎn)設置相應的脫氮處理工藝，僅僅依靠好氧生物系統處理無(wú)法使出水中氨氮指標達標排放。

3 處理工藝改造方案及分析
3.1 改造工藝流程
根據本工程的特點(diǎn)，改造時(shí)針對特征污染物的去除，結合原有廢水處理設施，采用好氧生物+復合生物兩段生物組合處理工藝，即由調節池+pH 調節系統+好氧生物系統+初沉池+復合生物池+終沉池+ MBR+砂濾池+化學(xué)脫氮組成的主體處理工藝，確保污水處理達標排放。剩余污泥利用原有污泥處理設施，采用污泥濃縮+污泥機械脫水的工藝處理。改造后的污水處理工藝流程如圖 2 所示。

3.2 主要構筑物設計參數及說(shuō)明
各單元處理工藝及構筑物的設計參數見(jiàn)表 2。
表 2 主要構筑物參數

（1）調節池。在污水處理站內新建調節池。谷氨酸生產(chǎn)廢水存在水質(zhì)、水量隨時(shí)間變化較大的特點(diǎn)。因此在進(jìn)入生物處理系統之前設置調節池，能保證進(jìn)入后續處理單元的廢水的水質(zhì)、水量相對穩定。同時(shí)，調節池也相當于一個(gè)小型的厭氧池，能對有機污染物起到一定的降解作用。

（2）事故池。在污水處理站內新建事故池，以確保發(fā)生生產(chǎn)事故時(shí)，排放出的谷氨酸廢水不直接進(jìn)入整套污水處理系統，而是排入事故池中暫時(shí)貯存，保證整套系統的安全穩定運行。

（3）集水池（提升泵房）。將原有西側集水池進(jìn)行改造。集水池主要用來(lái)將污水提升至酸堿調節池。

（4）酸堿調節池。由原有初沉池改建。酸堿調節池用于調節進(jìn)入后續生物系統廢水的酸堿度，以確保整個(gè)生物系統在適宜的酸堿度條件下運行，使生物系統中的微生物能正常進(jìn)行生理活動(dòng)，從而保證后續整個(gè)生物處理工藝的高效、穩定運行。

（5）兩段好氧生物池。 由原均質(zhì)池和第一段好氧生物池改建。由于谷氨酸是在厭氧環(huán)境下生產(chǎn)的，因而其生產(chǎn)廢水中的大部分有機物已經(jīng)厭氧處理，故在工藝前段應先設置兩段好氧生物處理。

（6）初沉池。利用原有中沉池。初沉池主要用于沉淀去除兩級好氧生物池產(chǎn)生的活性污泥和腐殖污泥。在去除懸浮物質(zhì)的同時(shí)，可去除部分BOD，達到改善生物處理構筑物的運行條件并降低BOD 負荷的作用。

（7）復合生物反應池。由原有第二段、第三段好氧生物反應池改建。 復合生物反應池由厭氧池、好氧池、接觸氧化池組成，此結構可以根據生產(chǎn)進(jìn)水水量來(lái)對其進(jìn)行靈活控制。 在厭氧細菌的作用下，大部分不溶性大分子有機物可轉換為可溶性小分子物質(zhì)，同時(shí)大部分高分子有機物也被降解為小分子物質(zhì)，使得廢水的可生化性得到大幅提高，為后續處理工藝提供有利條件。通過(guò)交替厭氧、好氧生物處理，水中的有機污染物得以被有效去除。

（8）終沉池。利用原有終沉池。終沉池主要用于沉淀去除復合生物反應池產(chǎn)生的活性污泥和腐殖污泥。

（9）膜生物反應器（MBR）。在新建的處理設備間內配置3 套膜生物反應器（MBR）。由于膜的高效分離作用，膜生物反應器的分離效果遠好于傳統沉淀池，處理后的出水比較清澈，懸浮物和濁度接近于零，細菌和病毒被大幅去除，同時(shí)膜分離使得微生物被完全截流在生物反應器內，系統內能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應裝置對污染物的整體去除率，保證了良好的出水水質(zhì)，同時(shí)反應器對進(jìn)水負荷（水質(zhì)及水量）的各種變化還具有很好的適應性，耐沖擊負荷能力強，能夠穩定獲得優(yōu)質(zhì)的出水〔5〕 。

（10）砂濾池。由原有緩沖池改建。砂濾池的主要作用是去除水中的懸浮物質(zhì)、固體顆粒。懸浮固體是水中不溶解的非膠態(tài)的固體物質(zhì)，它們在條件適宜時(shí)可以沉淀。用過(guò)濾器截留懸浮固體，以過(guò)濾介質(zhì)截留懸浮固體前后的質(zhì)量差作為衡量過(guò)濾器發(fā)揮作用的依據。

（11）化學(xué)脫氮。由原有消毒池改建，采用次氯酸折點(diǎn)氧化法將氨氮直接氧化為氮氣，確保出水中的氨氮達到排放標準。

（12）貯泥池。通過(guò)新建的污泥收集管線(xiàn)，收集初沉池和終沉池中的剩余污泥。

（13）污泥濃縮池。污泥濃縮采用重力濃縮，濃縮池上清液回流到調節池進(jìn)行處理，濃縮污泥送至污泥脫水機房處理。

（14）污泥脫水機房。采用帶式壓濾機進(jìn)行污泥脫水。

4 運行效果
改造后工程運行以來(lái)，各工段運行穩定，水質(zhì)處理效果穩定，出水穩定達標，運行數據見(jiàn)表 3。

由表 3 可知，改造后的處理工藝對COD、BOD、 SS、氨氮的去除率分別為96.4% 、94.6% 、92.7% 、 91.9%，出水達到了《味精工業(yè)污染物排放標準》（GB 19431—2004）的要求。

5 效益分析
該項目實(shí)施后可減排COD 約2 700 t/a；BOD 約 1 310 t/a；氨氮約454 t/a。

工程改造費為769.3 萬(wàn)元，其中設備購置改造費為322.1 萬(wàn)元，土建安裝費和材料費為391.7 萬(wàn)元，其他費用為55.5 萬(wàn)元。改造后的處理系統主要運行成本來(lái)自電費、藥劑費。處理水量共計2 600 m 3 /d，藥劑費共計1.44元/ m 3 ，耗電費共計0.69 元/ m 3 ，總計直接水處理費用為2.13 元/ t。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

6 結論
（1）整個(gè)改造工程實(shí)施過(guò)程中，充分利用了原有處理設施和設備，從運行效果來(lái)看，改造后整個(gè)處理系統安全可靠，運行穩定，處理效果較好，處理后的廢水水質(zhì)能夠達到《味精工業(yè)污染物排放標準》（GB 19431—2004）的要求。

（2）采用多級好氧、厭氧組合生物處理工藝處理谷氨酸廢水，具有工藝先進(jìn)、技術(shù)合理、微生物活性強、降解能力強、耐沖擊性強、出水水質(zhì)穩定的特點(diǎn)。同時(shí)，兩段生物組合處理工藝均設置有回流循環(huán)系統，整個(gè)生物處理系統可靠性強。

（3）MBR 深度處理工藝具有操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、可調整性強、處理效果穩定、耐沖擊性強、占地面積小等特點(diǎn)。采用該工藝可確保出水水質(zhì)達標，從而提高整個(gè)處理系統的安全性和可靠性。

（4）針對谷氨酸生產(chǎn)廢水高氨氮的特點(diǎn)，末端采用化學(xué)脫氮法，利用次氯酸折點(diǎn)氧化法將氨氮氧化為氮氣，確保出水中的氨氮達到排放標準。