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(tǒng)活性污泥法對該廢水的處理效果較差。采用MBR 工藝處理該類廢水，可以利用膜的截留作用保持反應器內(nèi)較高的污泥濃度及較強的抗沖擊能力，避免傳統(tǒng)活性污泥法處理醬油廢水時色度與COD 去除不同步的現(xiàn)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(diào)味品公司以生產(chǎn)醬油為主，兼營醬品及腐乳的生產(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)波動很大(見表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(tǒng)，存在的主要問題有: ①抗沖擊負荷能力不強，系統(tǒng)出水水質(zhì)不能穩(wěn)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(diào)節(jié)池容積為1 000 m3，水力停留時間為16 h。厭氧工序分2 段，厭氧1 由2 個總容積為1 500 m3的池塘組成，水力停留時間為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(nèi)投加聚乙烯球形填料，水力停留時間為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。在運行過程中發(fā)現(xiàn)，隨著系統(tǒng)的運行pH 值會有下降趨勢，故每天向系統(tǒng)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
好氧出水進入混凝沉淀工藝，混凝反應時間為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，沉淀時間為2 h。沉淀池出水通過管道混合器投加含次氯酸鈉13%的漂水，經(jīng)過氧化脫色后排放。
2 工藝運行效果
2. 1 厭氧工段
厭氧工段于2009 年8 月開始調(diào)試運行，接種污泥取自附近市政污水廠的干化污泥及原工程厭氧段的污泥。加入污泥后連續(xù)小流量向厭氧2 進水，并逐漸增加進水量直至設計流量。
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比較緩慢，其COD 去除率僅為30% 左右。隨著厭氧污泥的增長，出水COD開始明顯下降，運行3 個月后，厭氧出水COD 穩(wěn)定在500 mg/L 左右，去除率＞60%。
厭氧過程會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。隨后，出水氨氮快速升高到200 mg/L 左右并逐漸穩(wěn)定，其原因是大量有機氮經(jīng)厭氧轉化為氨氮。
在厭氧過程中，色度也明顯升高。前60 天色度基本在380～400 倍范圍內(nèi)波動，其后穩(wěn)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，并且厭氧池沒有遮光，致使大量的醬油色素由于太陽光的暴曬而致色度加深。
厭氧池出水濁度經(jīng)過初期的波動之后，基本可以穩(wěn)定在100 NTU。
2. 2 好氧工段
好氧工段于2010 年4 月開始調(diào)試，接種污泥取自附近市政污水廠的干化污泥。
實際運行情況表明，需要較長時間的調(diào)試期才能使好氧MBR 的處理效果穩(wěn)定下來。出水COD 在前200 天內(nèi)波動范圍為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(tǒng)中微生物抗沖擊能力差，需要較長的穩(wěn)定期。另外，系統(tǒng)調(diào)試到160 天時，工程所在地進入冬季，水溫較低導致系統(tǒng)污泥的性能變差。隨著各種條件的穩(wěn)定，活性污泥微生態(tài)系統(tǒng)日益穩(wěn)定，COD去除率也逐漸穩(wěn)定。運行到230 天后，出水COD 穩(wěn)定在160 mg/L 左右，此時的BOD5僅為3．4 mg/L，說明剩下的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(xiàn)了較大的波動，在運行200 天后，出水色度才逐漸穩(wěn)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 中硝化菌生長良好，以及好氧池第3 格的兼氧區(qū)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 和色度不達標的問題，進一步采用了混凝沉淀和氧化脫色工序。
隨著PAC 投加量的增加，出水COD 先降后升，加藥量約為80 mg/L 時，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，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http://www.dongaorq.cn更多相關技術文檔。
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，新工藝的表觀污泥產(chǎn)率基本小于0．1 gMLSS/gCOD，比傳統(tǒng)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(diào)味品公司的醬油廢水處理工藝進行改造，采用厭氧/好氧MBR/混凝沉淀/氧化脫色工藝，穩(wěn)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。
