谷物蛋白中含有人體所必需的氨基酸、組分齊全，屬于優(yōu)質(zhì)蛋白〔1〕。蘇州某公司以大豆、玉米、大米、小麥等常規(guī)農(nóng)作物為主要原料，采用酸堿生產(chǎn)法并配以專(zhuān)利技術(shù)生產(chǎn)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的谷物蛋白。在谷物蛋白生產(chǎn)過(guò)程中，堿溶、酸沉、分離、清洗等工序會(huì)產(chǎn)生一定量的廢水，廢水具有有機(jī)物濃度高、懸浮物量大的特點(diǎn)，同時(shí)其具有的氮磷等營(yíng)養(yǎng)污染物直接排放必然會(huì)給當(dāng)?shù)厮w造成巨大污染。在現(xiàn)有文獻(xiàn)資料中，尚缺乏對(duì)該類(lèi)廢水處理工程的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，因此，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)該廢水制定合理的處理流程，經(jīng)精心施工和調(diào)試，最終達(dá)到良好的處理效果，為今后類(lèi)似工程實(shí)踐提供參考依據(jù)。
1 工程概況
該公司廢水總量為250 m3/d，出水水質(zhì)要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。原水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)如表 1所示。
2 工藝流程簡(jiǎn)介
由于谷物蛋白廢水含有較高的COD，且氨氮、有機(jī)氮濃度較高，因此要求工藝在能夠適應(yīng)高濃度有機(jī)廢水的同時(shí)，應(yīng)具有較好的脫氮功能。內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）是第三代高效厭氧反應(yīng)器，是目前處理高濃度有機(jī)廢水最主流的工藝之一，但其不具有明顯的脫氮功能，因此采用IC-A/O組合工藝對(duì)該谷物蛋白廢水進(jìn)行處理。處理流程如圖 1所示。
圖 1 廢水處理工藝流程
由圖 1可見(jiàn)，廢水通過(guò)集水井，去除較大雜質(zhì)后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池中對(duì)廢水的水質(zhì)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證后續(xù)構(gòu)筑物的穩(wěn)定運(yùn)行。隨后將廢水泵入IC反應(yīng)器處理大部分有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)，將廢水中的有機(jī)氮進(jìn)行氨化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氨氮，因此IC反應(yīng)器出水中氨氮濃度升高。IC反應(yīng)器出水進(jìn)入中沉池，將不易沉淀的厭氧污泥沉淀后回流，防止前段工藝的處理效果波動(dòng)對(duì)后續(xù)工藝造成沖擊。后續(xù)的A/O工藝?yán)^續(xù)對(duì)廢水進(jìn)行脫氮處理，同時(shí)也進(jìn)一步對(duì)廢水中殘余的有機(jī)物進(jìn)行降解，最終經(jīng)沉淀池固液分離，出水達(dá)標(biāo)排放，剩余污泥經(jīng)壓濾后外運(yùn)。
3 主要構(gòu)筑物簡(jiǎn)介
（1）集水井。收集廢水，并通過(guò)內(nèi)置格柵去除廢水中較大的懸浮物、漂浮物、纖維物質(zhì)和固體顆粒物質(zhì)，保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。設(shè)計(jì)尺寸1.8 m×1.1 m×2.7 m，體積 3 m3，1座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，半地上式。
（2）調(diào)節(jié)池。對(duì)車(chē)間來(lái)水進(jìn)行水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)，確保后續(xù)流程穩(wěn)定連續(xù)。設(shè)計(jì)尺寸7 m×8 m×2.7 m，體積113 m3，1座，停留時(shí)間10 h，結(jié)構(gòu)：鋼砼，半地上式。
（3）IC反應(yīng)器。在中溫條件下，進(jìn)水從IC反應(yīng)器底部進(jìn)入第一反應(yīng)器，與厭氧污泥均勻混合，大部分有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為沼氣，產(chǎn)生的沼氣被第一厭氧反應(yīng)室的集氣罩收集，沼氣沿著提升管上升，并將第一反應(yīng)室的混合液提升至反應(yīng)器頂部，經(jīng)過(guò)氣液分離器，沼氣從導(dǎo)管排走，而泥水混合液又沿回流管返回第一反應(yīng)室，與底部厭氧污泥充分混合，實(shí)現(xiàn)了混合液的內(nèi)部循環(huán)，大大提高了生化反應(yīng)速率和反應(yīng)器去除有機(jī)物的能力〔3〕。沼氣經(jīng)安全收集后，進(jìn)入濕式氣柜調(diào)壓進(jìn)入廠區(qū)鍋爐助燃。設(shè)計(jì)尺寸D 6 m×18 m，體積500 m3，1座，組成：進(jìn)水布水系統(tǒng)、內(nèi)部配件、出水系統(tǒng)，運(yùn)行溫度34~38 ℃，停留時(shí)間43 h，容積負(fù)荷6.7 kg/（m3·d），去除率＞85%，進(jìn)水水質(zhì)：COD ＜12 000 mg/L，n（COD）∶n（N）∶n（P）=（300～500）∶5∶1，水溫34～38 ℃，pH 6～8。塔體：碳鋼結(jié)構(gòu)，除銹，內(nèi)6101環(huán)氧樹(shù)脂防腐，外防銹并保溫，保溫巖棉100 mm厚，外包彩鋼板，彩鋼板厚度0.5 mm；布水系統(tǒng)：不銹鋼結(jié)構(gòu)，組合布水器，專(zhuān)利產(chǎn)品（ZL200420109187.0）；出水系統(tǒng)：活動(dòng)出水堰，碳鋼+不銹鋼制作，噴砂除銹，6101環(huán)氧樹(shù)脂防腐。
（4）中沉池。選擇高效厭氧反應(yīng)器出水?dāng)y帶出來(lái)的污泥，活性良好的污泥回流至厭氧反應(yīng)器內(nèi)，保證其內(nèi)的微生物量，同時(shí)減輕后續(xù)好氧生物處理的負(fù)擔(dān)。設(shè)計(jì)尺寸D 2.8 m×4.2 m。體積25 m3，2座，表面負(fù)荷1.7 m3/（m2·h），結(jié)構(gòu)：碳鋼，地上結(jié)構(gòu)。
（5）A/O池。對(duì)中沉池出水進(jìn)行進(jìn)一步處理，去除其未降解的有機(jī)污染物。設(shè)置缺氧、好氧區(qū)，實(shí)現(xiàn)脫氮效果。設(shè)計(jì)尺寸9.5 m×7 m×5 m，1座，總體積250 m3，HRT為24 h，容積負(fù)荷約2.0 kg/（m3·d），去除率＞80%，缺氧區(qū)體積60 m3，停留時(shí)間6 h，好氧區(qū)體積190 m3，停留時(shí)間18 h，結(jié)構(gòu)：鋼砼，半地上式。配套曝氣風(fēng)機(jī)風(fēng)量3.3 m3/min，功率5.5 kW，2臺(tái)，1用1備。
（6）澄清池。截留A/O池出水?dāng)y帶的SS，污泥回流至好氧池內(nèi)，保證好氧微生物量。設(shè)計(jì)尺寸5 m×3.5 m×5 m，1座，體積60 m3，HRT為4 h。表面負(fù)荷1.5 m3/（m2·h）。結(jié)構(gòu)：鋼砼，半地上式。
（7）污泥池。儲(chǔ)存澄清池排放的剩余污泥，在此進(jìn)行濃縮，后進(jìn)入板框壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水。設(shè)計(jì)尺寸5 m×3.5 m×4 m，1座，體積48 m3，結(jié)構(gòu)：鋼砼，半地上式。好氧系統(tǒng)每天產(chǎn)生絕干污泥約150 kg，折合含水率80%的濕污泥約0.75 m3。剩余污泥采用一臺(tái)壓濾面積為40 m2的板框壓濾機(jī)壓濾后外運(yùn)。
4 調(diào)試及運(yùn)行
IC反應(yīng)器的接種污泥取自蘇州某污水廠消化污泥，共60 m3，分3次投加，每次投加20 m3。由于廢水溫度常年穩(wěn)定在（40±2） ℃左右，故調(diào)節(jié)池出水無(wú)需進(jìn)行加熱，直接進(jìn)入IC反應(yīng)器。反應(yīng)器啟動(dòng)負(fù)荷為0.5 kg/（m3·d），觀測(cè)出水揮發(fā)性脂肪酸VFA，pH和COD去除率的變化，在pH穩(wěn)定于7~8，VFA小于2.5 mmol/L，出水COD去除率大于75%時(shí)，逐步提高進(jìn)水負(fù)荷。歷經(jīng)85 d的調(diào)試，厭氧反應(yīng)器已基本穩(wěn)定運(yùn)行，容積負(fù)荷穩(wěn)定在4 kg/（m3·d）以上，出水各項(xiàng)指標(biāo)均正常。調(diào)試過(guò)程中IC反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)變化情況如圖 2所示。
圖 2 IC反應(yīng)器調(diào)試階段水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
由圖 2可見(jiàn)，在1~25 d，污泥處于馴化期，進(jìn)水量為50 m3/d，負(fù)荷控制在1 kg/（m3·d） 以下，此階段出水COD波動(dòng)很大，去除效率不穩(wěn)定。25 d以后去除率趨于平穩(wěn)，進(jìn)水負(fù)荷由1 kg/（m3·d） 開(kāi)始，每次0.5 kg/（m3·d） 負(fù)荷提升，提升周期不固定，經(jīng)過(guò)50多天的運(yùn)行，容積負(fù)荷可以穩(wěn)定在4 kg/（m3·d）以上，去除率穩(wěn)定在90%左右。
由于厭氧出水具有穩(wěn)定的pH和較高的堿度，通常在3~5 mmol/L，且廢水具有合適的n（C）∶n（N）∶n（P），因此，保證A/O工藝充足的曝氣量和較高的回流比是系統(tǒng)去除殘余COD及脫氮的重點(diǎn)。采用調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)曝氣量的方式，將O池末端出水處溶解氧（DO）值保持在2 mg/L左右，采用內(nèi)回流比為350%。
5 調(diào)試結(jié)果
經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的調(diào)試，整個(gè)廢水處理工藝進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段并通過(guò)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)驗(yàn)收檢驗(yàn)，運(yùn)行效果如表 2所示。
整個(gè)工藝流程設(shè)計(jì)緊湊，自動(dòng)化程度高，占地面積省，處理效果穩(wěn)定優(yōu)異，噸水處理費(fèi)用約為0.8元，運(yùn)行費(fèi)用低。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
6 結(jié)論
（1）針對(duì)谷物蛋白廢水特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定IC-A/O組合工藝流程對(duì)廢水進(jìn)行處理，取得了良好的處理效果，工藝流程短，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行穩(wěn)定。
（2）在中溫、4 kg/（m3·d）的容積負(fù)荷條件下，IC厭氧反應(yīng)器對(duì)谷物蛋白廢水的COD去除率達(dá)到85%以上，產(chǎn)生的沼氣供廠區(qū)鍋爐助燃，回收熱值。A/O系統(tǒng)對(duì)厭氧出水COD和氨氮的去除率分別達(dá)到87%和90%以上。
（3）IC-A/O組合工藝處理谷物蛋白廢水能夠保證廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，出水可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。
