1、工程概況
某香精香料工業園日產生產廢水近2500m3/d，園區各入園企業生產過程中由于采用了多種有機化學反應，使用大量的有毒有害化工原料，使得產生的廢水中含有大量的有機物質，且廢水種類很多。每一種廢水水質成分、濃度因原料和工藝而異，既有香料、香料副產品、降解物，還有原輔材料，且含有大量有毒有害物質如甲苯、苯甲醛等。水中污染物成分復雜，色度高，多數有強烈刺激性氣味，是目前最難處理的廢水之一，原水進水水質BOD5/CODCr=0.19≤0.3，可生化性較差。為處理該園區廢水，本方案設計物化+高級氧化+生化處理的工藝思路，從提高生物可降解性著手，以物化與生化互相結合的方式確保出水水質穩定達標。
2、工藝設計
2.1 水量水質
廢水的處理規模為2500m3/d(62.5m3/h)，24小時運行。設計的進、出水水質指標如表1所示，出水執行《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準(SS、氨氮根據業主要求分別執行50mg/L、10mg/L排放標準)。
2.2 工藝流程
根據進水水質情況和出水水質要求，采用“混凝+鐵碳微電解+芬頓高級氧化+ABR厭氧+接觸氧化”的組合工藝，具體工藝流程見圖1。
2.3 主要處理單元及設計參數
2.3.1 格柵及調節池
園區各排污企業排放的廢水其水質和水量都是隨時間變化而變化的，為了保證后繼處理構筑物或設備的正常運行，需對廢水的水量和水質進行調節，通過這種調節可以提高廢水的可處理性，減少對后續處理單元產生沖擊負荷。另外，格柵與調節池合建。進水渠道土建按照2500m3/d規模設置，安裝一臺回轉式格柵，回轉式格柵：一臺，L×B=4m×0.8m，δ=20mm；無軸螺旋輸送機：一臺，U形槽尺寸200mm。
調節池工藝參數：有效停留時間遠期8h；調節池尺寸：22m×11m×7m，有效水深4m，有效容積1000m3；池底設PVC穿孔曝氣管系統1套，起到攪拌和預氧化作用，氣源采用鼓風機曝氣。調節池提升泵：氟塑料襯里離心泵2臺，1用1備，Q=65m3/h，H=10m，P=5.5kW。
2.3.2 混凝氣浮池
由于香料廢水中含有一定的油類以及一些相對密度接近于1.0的微細懸浮顆粒，這些污染物難于用沉淀或者上浮的方法從廢水中分離出來，因而在進氣浮單元以前需要采取脫穩、破乳措施。混凝劑與廢水混合采用靜態混合器水力混合方式，以簡化運行操作和運行費用。廢水經混凝處理后進氣浮機之前投加PAC、PAM等絮凝劑。
主要設備參數：采用渦凹氣浮機，兩臺，處理能力Q=62.5m3/h；氣浮曝氣機：1臺，N=2.2kW；氣浮刮渣機：1臺，N=0.37kW；螺旋輸送機：1臺，N=0.37kW；氣浮機尺寸：6.5m×1.8m×1.8m(CAF-60)；渦凹氣浮間尺寸：10.6m×10.0m×6.9m。
2.3.3 微電解池
曝氣鐵炭微電解通過鐵和碳在酸性條件下形成無數個微電流反應器，廢水中的有機物在微電流的作用下被還原，并且廢水的可生化性得到改善。曝氣鐵炭濾池的主要工藝參數如下：濾池形式：普通濾池；濾池個數：4池；濾速：1m/h；過濾面積：125m2；單池濾池凈尺寸：8m×4m×5m；濾池尺寸：17.5m×11.2m×5.0m；有效接觸時間：2h；鐵炭層高：2m；Fe/C=4~5∶1(質量比)；鐵屑規格：60~80目；活性炭規格：2mm左右柱狀炭；承托層：350mm；曝氣系統：PVC穿孔曝氣管曝氣強度：8.33m3/min；氣水比：4∶1，控制水中溶解氧3.0~3.5mg/L；出水pH：約5.5。
2.3.4 芬頓高級氧化單元
H2O2/Fe2+高級氧化主要起將大分子COD氧化為小分子COD，改善廢水的可生化性，并且承擔部分COD去除量。控制該單元調節pH至3~4左右，進行高級氧化，然后在調回pH進行沉淀，設計參數如下。
pH調整池工藝參數如下：pH調整池設1座2池；單池凈尺寸為：2.0m×2.0m×4.1m(有效水深3.6m)；總尺寸：4.6m×2.4m×4.1m；有效停留時間：14min；板框攪拌機：2臺，N＝0.75kW，攪拌機轉速5.2r/min。
Fenton高級氧化主要工藝參數如下：水力停留時間：4h；有效水深：4m；分組情況：兩組，每組凈尺寸：8.0m×8.0m×4.5m；總尺寸：16.1m×8.6m×4.5m。
混凝反應沉淀池主要設計參數：混凝反應池分為兩組，每組三格，單格尺寸為：2.0m×2.0m×4.5m(超高0.5m)。第一個板框攪拌機功率為0.75kW，第二格和第三格板框攪拌機功率均為0.37kW；混凝反應池總尺寸為L×B×H＝16.1m×2.6m×4.5m，停留時間：40min；主要設備：板框攪拌機：0.75kW兩臺攪拌機轉速：8.0r/min；板框攪拌機：0.37kW兩臺攪拌機轉速：5.2r/min；板框攪拌機：0.37kW兩臺攪拌機轉速：3.9r/min；初沉池設計流量Q=62.5m3/h，豎流沉淀池，采用重力排泥。設初沉池1座，直徑6m，池高8m，其中泥斗高4m。
2.3.5 折流式厭氧反應器(ABR池)
設計流量Q=162.5m3/h，取水力停留時間t=8h，有效水深6m，保護高0.5m，設填料層高1.5m。則有效容積V=Qt=62.5m3/h×8h=500m3厭氧反應器容積負荷：0.4kgCODcr/m3•d，具有較強的抗沖擊負荷能力。厭氧池設1座6池，分兩組，單池尺寸為：4.0m×3.5m×6.5m；選用6套池底布水系統，一個系統用8個管嘴(Φ50mm)。ABR進水前設汽水換熱器：進水溫度和出水溫度分別為12℃、35℃；熱媒為155℃，1.0MPa飽和蒸汽。
2.3.6 生物接觸氧化池
由于出水指標中有氨氮指標，因而生物接觸氧化池主要起碳氧化和硝化的作用。設計流量Q=62.5m3/h采用接觸氧化池1座，每組池子設3條廊道有效水深4m，超高0.5m；每條廊道長尺寸為30m×4m×4.5m；生物接觸氧化池總尺寸為90m×4m×4.5m×3；設填料層高H=3m。
有效停留時間：23h；氣水比：15：1；空氣量：15.6m3/min。
2.3.7 二沉池
二沉池采用輻流式沉淀池，表面負荷取0.53m3/m2•h，凈空直徑12m，池總高4.5m，半地下，共2座；機械排泥設備選用中心傳動刮泥機，兩臺，N＝0.75kW，刮板外緣線速度1.5~2.5m/min；排泥泵2臺(1用1備)，Q=25m3/h，H=32m，N=4kW。
2.3.8 清水池
內設置在線COD分析儀等儀表，當水質達標時，則直接排放，當水質惡化不能達標時，這時啟動活性炭罐進水提升泵進行深度處理。清水池設置在活性炭吸附間內。
設計參數：清水池停留時間：1h；清水池有效容積：64m3；清水池尺寸：4.6m×4.6m×4.5m。
主要設備：COD在線分析儀一臺；高低液位計一臺；清水離心水泵：Q=65m3/h，H=10m，N=5.5kW，2臺，平時一用一備，活性炭罐反洗時，兩臺同時開。
2.4 設計特點
物化+高級氧化+生化組合工藝處理香精香料廢水，通過混凝、氣浮、內電解等物化工藝降低后續處理負荷，通過高級氧化改善可生物降解性，通過厭氧、好氧等生化工藝實現對有機物的最終降解，確保水質穩定達標，高效、經濟、節能地處理香料廢水。
3、運行情況
(1)運行效果。
本工程取某城市污水處理廠的活性污泥進行馴化，經過6個月的調試，系統運行情況穩定，處理出水效果較好。工程于2014年6月進行竣工驗收，各項出水指標均達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準。
(2)運行費用分析。
廢水處理工程的運行成本為5.44元/m3，其中：
①電費。工程每天耗電為5000kW•h，電價為0.85元/(kW•h)，則電費為1.7元/m3；
②藥劑費。液態PAC投加量：250kg/d，藥劑單價：0.7元/kg；PAM(陰離子)投加量：10kg/d，藥劑單價：9元/kg；PAM(陽離子)投加量：12.5kg/d，藥劑單價：34元/kg；FeSO4•7H2O投加量：550kg/d，藥劑單價：0.7元/kg；雙氧水(35%)投加量：1800kg/d，藥劑單價：1.7元/kg；氫氧化鈉(液態)投加量：250kg/d，藥劑單價：1元/kg；硫酸(98%)投加量：200kg/d，藥劑單價：1.1元/kg；次氯酸鈉投加量：250kg/d，藥劑單價：1.1元/kg；則藥劑費合計為2.03元/m3。
③鐵碳濾料、活性炭濾料更換費用合計約為0.35元/m3。
④污泥處置費用。污泥(含水率為80%)產量為4.8m3/d，按380元/m3的處置費計算，污泥處置費為1824元/d，折算后的污泥處置費用為0.72元/m3。
⑤人工費。廢水處理站設專職管理人員12名，按工資為4000元/月/人計算，折算后的人工費用為0.64元/m3。
4、結論
(1)采用“混凝+鐵碳微電解+芬頓高級氧化+ABR厭氧＋接觸氧化”的組合工藝處理香精香料園區工業廢水，具有處理效果好，系統運行穩定，耐沖擊負荷能力強，經濟運行等優點。
(2)工程運行結果表明，該工藝處理香料廢水的CODCr去除效率為95%~98%，BOD5去除效率為97%，氨氮去除效率為95%，出水水質穩定達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準。（來源：湖南鑫遠水務有限公司技術部）
