某味精廠生產味精15000t/a，在生產過程中產生的廢水具有SO42-高、COD高、氨氮高和pH值低等特點。如采用厭氧+好氧工藝(如UASB+SBR等)處理，因廢水中SO42-的大量存在，工藝將變得相當復雜，一次性投資很大。為此，作者采用好氧生物處理新工藝進行了處理味精廢水的試驗研究。
1 試驗方法及基本條件
1.1 工藝選擇
為避免原水中SO42-的影響采用好氧生物處理工藝，并以德國Claushtal工科大學物相傳遞研究所研制開發的HCR(High Performance Compact Reactor)為核心工藝，其流程如圖1所示。
中和絮凝沉淀池、HCR、脫氣池、二沉池、接觸氧化池的有效容積分別為50、15、5、40、50L，HCR、接觸氧化池的水力停留時間分別為(3～5)、(12～16)h，污泥停留時間為6～8h。
HCR反應器為兩端封閉的圓柱形容器，頂部安裝射流器并開有一排氣孔。反應器的部分出水、絮凝沉淀池出水及回流污泥通過循環泵加壓經管道混合后進入HCR頂部的射流器，形成高速射流，同時由于負壓作用而吸入大量空氣。射流器的兩相噴頭將吸入的空氣切割成微小氣泡，從而在其下方形成高速泵流剪切區。富含溶解氧的污水經導流桶流到反應器底部后又沿外桶壁向上反流，從而形成環流。在此過程中微氣泡和活性污泥充分接觸，獲得了很好的傳 質效果(氧傳輸利用率高達50%)。
首先用石灰乳將廢水pH值中和至6.5～8，然后加入PAFC(聚合氯化鋁鐵)，絮凝沉淀0.5h(COD去除率為20%～30%)后上清液進入HCR。HCR出水經脫氣池(主要脫去附著在活性污泥表面的CO2、空氣等)脫氣后進入沉淀池進行泥水分離，HCR可去除70%～80%的COD。沉淀池出水經接觸氧化池處理后出水達到進入城市管網的排放要求。
1.2 操作條件
1.2.1 分析項目及方法
分析項目及方法如表1所示。
表1 分析項目及方法
|
項 目 |
分析方法 |
項 目 |
分析方法 |
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COD |
重鉻酸鉀快速測定法 |
BOD5 |
標準稀釋倍數法 |
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DO和水溫 |
便攜式溶氧儀測定 |
生物相 |
顯微鏡觀察 |
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NH3-N |
滴定法 |
MLSS |
重量法 |
|
SO42- |
重量法 |
pH |
pH試紙 |
1.2.2 試驗用水
試驗用水為南寧味精廠的生產廢水，先用該廠離交工段中產生的高濃度有機廢水進行試驗，后再直接用各工段實際排放水量按比例配水進行試驗。其中，高濃度廢水的水質如下：COD為25000mg/L，NH3-N為10000mg/L，BOD5為13000mg/L，SO42-為45000mg/L，pH=1.5～3。
2 結果及討論
以桂林市第四污水廠的活性污泥作為種泥，經過培養馴化后投入HCR并啟動處理系統。僅7dHCR系統的容積負荷就從4 kgCOD/(m3·d)升至15kgCOD(m3·d)；18d以后容積負荷達到28.74kgCOD/(m3·d)，且系統運行穩定。
2.1 絮凝去除效果
試驗把PAFC作為絮凝劑，進水COD濃度對其去除率的影響及絮凝前后COD的變化分別 見圖2、3。由圖2知，絮凝對COD的去除率相對穩定，其值穩定在25%～35%。絮凝前后的COD濃度相關直線斜率為0.6，相關系數＞0.9(圖3)。
2.2 HCR對COD的去除
2.2.1 容積負荷與去除率
試驗表明，當容積負荷為 9.7～72.4kgCOD/(m3·d)時HCR出水并沒有隨進水COD值的升高而上升，其對COD的去除率一直為75%～80%。這說明HCR去除COD的性能很穩定、耐沖擊負荷能力強、COD負荷率高(最后階段高達72.4kgCOD/(m[FS:PAGE]3·d)且運行穩定，出水水質有保證。
2.2.2 SO42-對COD去除率的影響
當進水COD維持在8000～10000mg/L、SO42-為16000～26118mg/L時，HCR對COD去除率始終為76.98%～82.34%，說明 SO42-的存在并不影響系統對COD的去除。
2.3 其他因素影響分析
2.3.1 溶解氧
當HCR中溶解氧濃度為2～3.3mg/L時，COD去除率較低(60%)，隨著溶解氧(DO)濃度的上升，COD去除率也上升，當溶解氧濃度＞6mg/L時，COD去除率可達到85%。由試驗也知，當溶解氧濃度＞4mg/L后，COD去除率的增長趨勢不十分明顯。因此，HCR中溶解氧濃度維持在3.3～4.5mg/L即可，進水COD濃度高，溶解氧濃度可適當高一點。
2.3.2 污泥濃度
污泥濃度與COD去除率關系見表2。
由表2可知，當HCR進水COD在5710～13800mg/L、活性污泥濃度在13～20g/L時，污泥濃度與容積負荷呈一定的正相關關系。此時微生物降解COD速度較快，對COD去除率較高。當污泥濃度＜13g/L時，如果進水COD濃度高，由于微生物量太少，水中的COD不能被有效降解，使HCR去除COD的能力降低；而當污泥濃度＞20g/L時，由于微生物量多，消耗氧氣量大，此時要防止溶氧量不足而導致好氧生物死亡。因此，反應器內活性污泥濃度保持在13～20g/L為宜。
表2 污泥濃度與COD去除率的關系
|
樣 號 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
HCR進水COD濃度(mg/L) |
2800 |
4800 |
5710 |
6384 |
6793 |
7517 |
8387 |
9357 |
8452 |
|
污泥濃度(g/L) |
10.23 |
4800 |
12.12 |
14.65 |
15.47 |
16.63 |
16.94 |
17.01 |
17.22 |
|
COD去除率(%) |
85.26 |
81.66 |
83.68 |
81.39 |
79.39 |
77.48 |
75.37 |
73.13 |
76.17 |
|
樣號 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|
HCR進水COD濃度(mg/L) |
99.80 |
99.59 |
10244 |
8374 |
11054 |
13054 |
11624 |
12000 |
13800 |
|
污泥濃度(g/L) |
17.45 |
17.84 |
18.1 |
18.71 |
20.1 |
21.01 |
21.5 |
23.83 |
24.3 |
|
COD去除率(%) |
79.23 |
78.13 |
76.98 |
70.77 |
73.38 |
73.24 |
70.37 |
67.39 |
66.2 |
2.4 接觸氧化池處理效果
試驗結果表明，經HCR處理后的廢水可生化性仍較好，接觸氧化池對COD的去除率達65%～80%，平均為71.46%。一般出水COD＜450mg/L能滿足進入城市管網的排放要求。
2.5 整個系統對COD的去除
經整個工藝處理后味精廢水中的COD可降至400mg/L左右，總去除率為93%～98%(平均為95%以上)，具有良好的去除效果。對于中濃度的味精廢水可以直接處理達標排放，對10000mg/L以上的高濃度味精廢水經處理后也可達到進入南寧城市管網的排放要求。
3 結論
、 味精廠廢水可采用以HCR為核心的好氧生物方法進行處理。該工藝不需對其中的SO42-進行預處理，且容積負荷和污泥負荷都很高，COD去除率達93%以上，出水能達到進入城市管網的排放要求。
、 HCR處理南寧味精廠廢水所產生的剩余污泥中蛋白質含量較高，可回收作飼料蛋白，在治理污染的同時獲得了顯著的經濟效益。
、 該工藝技術上可行、設計緊湊、結構合理、占地面積少、水力停留時間較短。