柠檬酸生产废水治理工程的调试
1 废水水质与工艺流程
山东某柠檬酸厂的废水水质见表1，废水与污泥处理流程见图1、2。
表1 柠檬酸废水水质、水量
项 目
水量(m3/d)
COD(mg/L)
pH
SS(mg/L)
色度(倍)
原液
680
26500
4.82
267
1000
1次洗糖水
150
20540
4.38
331
2次洗糖水
150
5300
4.37
494
200
3次洗糖水
150
4770
4.50
200
离子交换废水
500
490
1～2
200
100
板框冲洗水
90
18200
2.31
含大量菌丝渣
其他废水
1500
1000
6～8
在使柠檬酸处理水达标的前提下，为最大程度地回收能源、降低运行成本，要对COD≥5000mg/L的废水先进行厌氧处理(UASB厌氧反应罐)，之后与低浓度废水混合，再进入好氧处理工段，最后再由物化处理(气浮)尽可能地去除水中的污染物和色度。
2 调试
2.1 UASB厌氧反应罐
UASB厌氧反应罐从启动到正常运行(满负荷)需要较长时间，特别是生产性装置由于一些不可预见因素及管理不善(如难于取得较好的、足量的种泥，原水的冲击负荷、反应器本身的某些缺陷等)，污泥培养及驯化所需的时间往往比计划时间要长一些。一般分成几个阶段控制不同的运行条件，以达到尽快培养高浓度污泥(颗粒污泥最佳)的目的，各阶段并无严格界线，所需检测项目基本相同，但对运行参数有不同的侧重和要求，关键是根据反应器在启动阶段的实际情况随时进行调整以保证其正常工作。
2.1.1 接种污泥活性恢复阶段(2～3周)
① 接种污泥量为10gVSS/L。
② 种泥最好取其他污水厂的厌氧污泥，若无厌氧污泥或污泥量严重不足，则根据现场情况从下水道或污水塘等处取污泥(气泡多的地方)经筛网过滤后使用。
③ 运行条件
a.控制容积负荷为0.5～1.0kgCOD/(m3·d)；
b.将进水稀释至COD为4000mg/L左右(可用其他废水稀释)，若进反应器的流量为160m3/d(单池稀释后水量)，则需COD为21980 mg/L的原水量为30m3/d(单池)左右；
c.出水pH=7.2～7.8。
④ 操作
a.种泥投入反应器前应先测定其pH值，并用石灰(或工业Na2CO3)调至pH=7.2～7.8；
b.种泥投入反应器后，用稀释后的柠檬酸废水(COD≤3000mg/L)浸泡(静置)1～2d(在浸泡前应先将污泥静沉1d左右并排出部分上清液)，此时反应器的低压沼气管均与大气相通 ；
c.连续进水，同时开启内部回流泵(回流比为1∶4)，此时高压沼气管接水封；
d.应注意池内的温度变化，升温不能过快；
e.防止反应器酸化，当反应器出水pH＜6.5时应增加进水中的碱量；
f.对pH的检测要及时，用精密pH试纸即可；
g.在运行中少量污泥随出水流失是正常现象，但当大量污泥流失时应采取措施，如停止进水、向水中加入聚铁混凝剂(投加比例为0.1kg/m3)并增大内循环流量等，若污泥流失较多则应补充种泥。在此阶段去除COD不是主要目的，应使污泥尽快适应柠檬酸废水并提高污泥活性，因此进、出水COD浓度的测定不必太频繁，可安装沼气流量计通 过产气量来辅助判断反应器的运行情况；h.污泥活性的测定：测定接种前及培养一定时间后的污泥活性(利用最大比产CH4速率法) 掌握污泥性质，最好能分析沼气成分。
2.1.2 逐步提高负荷阶段(低负荷)
① 运行条件
a.进水COD为5000mg/L左右；
b.容积负荷从1.0kgCOD/(m3·d)逐步提高到3.0kgCOD/(m3·d)。
② 操作
提高容积负荷的操作应逐步进行［每次提高0.5kgCOD/(m3·d)左右，运行时间为10d］，当运行稳定后(COD去除率稳定或提高、不出现酸化等异常现象)再提高负荷，若提高负荷后造成运行不好(如COD去除率大幅下降等)则放缓提高负荷的速度。pH值及出水悬浮物的变化应严格检测，若异常应采取措施。当处理效率达85%以上时可加快提高负荷。应定期取泥观察，测定VSS/TSS比值(TSS指混合液中总悬浮固体的浓度)。
2.1.3 提高进水浓度及负荷阶段(较高负荷)
① 运行条件
容积负荷从3.0kgCOD/(m3·d)逐步提高到满负荷［按单池进水量为160m3/d左右、进水COD为21980mg/L算，则负荷为8.0 kgCOD/(m3·d)］。
② 操作
a.将容积负荷从3.0kgCOD/(m3·d)提高到4.0 kgCOD/(m3·d)，进水COD为11250mg/L，进水量为160m3/d，内循环量为640m3/d，稳定运行10d；
b.容积负荷从4.0kgCOD/(m3·d)提高到5.5kgCOD/(m3·d)，进水COD为15469mg/L，进水量为160m3/d，内循环量为640m3/d，稳定运行10d；
c.容积负荷从5.5kgCOD/(m3·d)提高到7.0kgCOD/(m3·d)，进水COD为19688mg/L，进水量为160m3/d，内循环量为640m3/d，稳定运行10d；
d.若出水pH降低，应加大投碱量，并保证碱度为1500mg/L；
e.若调整负荷后反应器发生异常应采取降低负荷或暂时停止进水等措施；
f.定期取污泥观察，若已形成颗粒污泥则可加快负荷的提高，同时加大内循环量。
2.1.4 满负荷运行阶段
① 运行条件
a.进水COD从19688mg/L逐渐提高至原水浓度，直接进反应器；
b.容积负荷按满负荷运行。
② 操作
a.在满负荷下进水浓度提高至原水浓度，直接进水，稳定运行10d，内循环量可以保持在400m3/d左右；
b.原水直接进池后，内循环量可根据具体情况调整；
c.pH值等其他运行参数同前。
2.1.5 注意事项
① 沼气管路水封中的水位应符合要求。
② 观察反应器顶部进水管水位以判断各进水管是否正常，否则可能造成布水不匀。
③ 应按规定进行正常的检测、分析。
④ 应配置沼气流量计并进行产气量记录。
⑤ 处理厂应准备一定量的石灰、聚铁、工业Na2CO3等药品。
⑥ 厌氧反应罐调试所用的时间比预计的安排可能要长一些，一些操作步骤也会因现场实际情况而与计划不符，要灵活、随机应变。
⑦ 应测定出水有机酸(VFA)浓度，当VFA＜500mg/L时才能增加负荷。
2.2 生物接触氧化
生物接触氧化池的培菌需从同类生产工艺的工厂引进活性污泥(含水率为96%～98%，泥量为池容的0.01～0.05)，如果活性污泥量多则可加快挂膜速度。首先，将污泥投入接触氧化池，然后把约为1/3池容的废水泵入池中，再加满自来水，控制此时水中的pH值为7、BOD为200mg/L左右(若BOD较低，可加入1～3kg工业葡萄糖，同时加入0.1～0.3kg的尿素；若离食堂较近，可加入适量的淘米水、面汤等以增加碳源)。在满足上述条件后，启动鼓风机连续曝气8h后再补充工业废水。在曝气过程中要控制池中溶解氧含量在2～4 mg/L之间，并需测试污泥沉降比，若发现该值逐渐减少，说明这些污泥已粘附在填料上。闷曝1d且每隔8h加入适量的葡萄糖和尿素、更换1/3池容的工业废水。对微生物进行镜检时若发现水中游离细菌增多或豆形虫等原生动物逐步增加ｒ说明培颈护作眨Ｓ堤炜伎山辛耸敝灰扑隆妗H为6～8、BOD为150～250mg/L、COD为600～800mg/L、水量为设计水量的1/5。若发现其他条件都满足，但进水BOD较低则可投入少量工业葡萄糖，此阶段BOD∶N∶P值可略高100∶5∶1。由于驯化与培菌同时进行，其挂膜速度很快，一般3～5 d后在填料表面上 就可以开始看到有很薄的一层膜，把它刮下来后进行镜检，发现其透光性好，有原生动物如纤毛虫、累枝虫、钟虫等出现，此时系统对COD的去除率可达30%～50%。若微生物增殖正常，可加大水量至池容的1/3～1/2，大约10d后可按设计水量进行处理，这时挂膜基本完成，微生物开始大量繁殖，COD去除率为50%～70%。若在此去除率情况下能稳定运行1个月左右，则当水量逐步加大时可不必再添加外源营养物。随着时间的延长，生物膜开始新陈代谢，老膜开始剥落，出水中出现悬浮物，标志着挂膜阶段结束，可进入正常运转。
2.3 气浮
废水经过厌氧—好氧处理后，大多数可溶性有机物基本被去除。对水中大多数细小悬浮固体、胶体以及大分子难生物降解的有机物采用加药气浮反应池进行处理。
试验结果见表2。
表2 气浮加药量试验结果 mg/L
项 目
1
2
3
4
5
6
7
8
PAC
50
100
150
200
150
200
250
300
PAM
5
5
10
10
SS
进水
550
556
543
547
531
567
580
525
出水
317
279
167
80
319
267
170
130
COD
进水
760
770
765
759
765
748
730
758
出水
415
380
290
245
390
310
289
240
从表2可以看出，将PAC和PAM按15∶1的剂量投加可使SS的去除率(80%)明显高于单独使用PAC的处理效果且水的透明度也较好，呈淡黄色。由于PAM的价格较高(为PAC的3倍以上)，因此在工业化试验中直接采用PAC去除水中的悬浮物，当药量达到250mg/L时出水已能达到国家《污水综合排放标准》。
3 结语
高浓度柠檬酸废水经过厌氧处理后，与低浓度有机废水混合进入接触氧化池，再进入气浮系统，最终出水COD在250～300mg/L之间，可满足《污水综合排放标准》中新扩改企业发 酵行业二级标准(COD≤300mg/L、SS≤200mg/L、pH=6～9)。
1 废水水质与工艺流程
山东某柠檬酸厂的废水水质见表1，废水与污泥处理流程见图1、2。
表1 柠檬酸废水水质、水量
项 目
水量(m3/d)
COD(mg/L)
pH
SS(mg/L)
色度(倍)
原液
680
26500
4.82
267
1000
1次洗糖水
150
20540
4.38
331
2次洗糖水
150
5300
4.37
494
200
3次洗糖水
150
4770
4.50
200
离子交换废水
500
490
1～2
200
100
板框冲洗水
90
18200
2.31
含大量菌丝渣
其他废水
1500
1000
6～8
在使柠檬酸处理水达标的前提下，为最大程度地回收能源、降低运行成本，要对COD≥5000mg/L的废水先进行厌氧处理(UASB厌氧反应罐)，之后与低浓度废水混合，再进入好氧处理工段，最后再由物化处理(气浮)尽可能地去除水中的污染物和色度。
2 调试
2.1 UASB厌氧反应罐
UASB厌氧反应罐从启动到正常运行(满负荷)需要较长时间，特别是生产性装置由于一些不可预见因素及管理不善(如难于取得较好的、足量的种泥，原水的冲击负荷、反应器本身的某些缺陷等)，污泥培养及驯化所需的时间往往比计划时间要长一些。一般分成几个阶段控制不同的运行条件，以达到尽快培养高浓度污泥(颗粒污泥最佳)的目的，各阶段并无严格界线，所需检测项目基本相同，但对运行参数有不同的侧重和要求，关键是根据反应器在启动阶段的实际情况随时进行调整以保证其正常工作。
2.1.1 接种污泥活性恢复阶段(2～3周)
① 接种污泥量为10gVSS/L。
② 种泥最好取其他污水厂的厌氧污泥，若无厌氧污泥或污泥量严重不足，则根据现场情况从下水道或污水塘等处取污泥(气泡多的地方)经筛网过滤后使用。
③ 运行条件
a.控制容积负荷为0.5～1.0kgCOD/(m3·d)；
b.将进水稀释至COD为4000mg/L左右(可用其他废水稀释)，若进反应器的流量为160m3/d(单池稀释后水量)，则需COD为21980 mg/L的原水量为30m3/d(单池)左右；
c.出水pH=7.2～7.8。
④ 操作
a.种泥投入反应器前应先测定其pH值，并用石灰(或工业Na2CO3)调至pH=7.2～7.8；
b.种泥投入反应器后，用稀释后的柠檬酸废水(COD≤3000mg/L)浸泡(静置)1～2d(在浸泡前应先将污泥静沉1d左右并排出部分上清液)，此时反应器的低压沼气管均与大气相通 ；
c.连续进水，同时开启内部回流泵(回流比为1∶4)，此时高压沼气管接水封；
d.应注意池内的温度变化，升温不能过快；
e.防止反应器酸化，当反应器出水pH＜6.5时应增加进水中的碱量；
f.对pH的检测要及时，用精密pH试纸即可；
g.在运行中少量污泥随出水流失是正常现象，但当大量污泥流失时应采取措施，如停止进水、向水中加入聚铁混凝剂(投加比例为0.1kg/m3)并增大内循环流量等，若污泥流失较多则应补充种泥。在此阶段去除COD不是主要目的，应使污泥尽快适应柠檬酸废水并提高污泥活性，因此进、出水COD浓度的测定不必太频繁，可安装沼气流量计通 过产气量来辅助判断反应器的运行情况；h.污泥活性的测定：测定接种前及培养一定时间后的污泥活性(利用最大比产CH4速率法) 掌握污泥性质，最好能分析沼气成分。
2.1.2 逐步提高负荷阶段(低负荷)
① 运行条件
a.进水COD为5000mg/L左右；
b.容积负荷从1.0kgCOD/(m3·d)逐步提高到3.0kgCOD/(m3·d)。
② 操作
提高容积负荷的操作应逐步进行［每次提高0.5kgCOD/(m3·d)左右，运行时间为10d］，当运行稳定后(COD去除率稳定或提高、不出现酸化等异常现象)再提高负荷，若提高负荷后造成运行不好(如COD去除率大幅下降等)则放缓提高负荷的速度。pH值及出水悬浮物的变化应严格检测，若异常应采取措施。当处理效率达85%以上时可加快提高负荷。应定期取泥观察，测定VSS/TSS比值(TSS指混合液中总悬浮固体的浓度)。
2.1.3 提高进水浓度及负荷阶段(较高负荷)
① 运行条件
容积负荷从3.0kgCOD/(m3·d)逐步提高到满负荷［按单池进水量为160m3/d左右、进水COD为21980mg/L算，则负荷为8.0 kgCOD/(m3·d)］。
② 操作
a.将容积负荷从3.0kgCOD/(m3·d)提高到4.0 kgCOD/(m3·d)，进水COD为11250mg/L，进水量为160m3/d，内循环量为640m3/d，稳定运行10d；
b.容积负荷从4.0kgCOD/(m3·d)提高到5.5kgCOD/(m3·d)，进水COD为15469mg/L，进水量为160m3/d，内循环量为640m3/d，稳定运行10d；
c.容积负荷从5.5kgCOD/(m3·d)提高到7.0kgCOD/(m3·d)，进水COD为19688mg/L，进水量为160m3/d，内循环量为640m3/d，稳定运行10d；
d.若出水pH降低，应加大投碱量，并保证碱度为1500mg/L；
e.若调整负荷后反应器发生异常应采取降低负荷或暂时停止进水等措施；
f.定期取污泥观察，若已形成颗粒污泥则可加快负荷的提高，同时加大内循环量。
2.1.4 满负荷运行阶段
① 运行条件
a.进水COD从19688mg/L逐渐提高至原水浓度，直接进反应器；
b.容积负荷按满负荷运行。
② 操作
a.在满负荷下进水浓度提高至原水浓度，直接进水，稳定运行10d，内循环量可以保持在400m3/d左右；
b.原水直接进池后，内循环量可根据具体情况调整；
c.pH值等其他运行参数同前。
2.1.5 注意事项
① 沼气管路水封中的水位应符合要求。
② 观察反应器顶部进水管水位以判断各进水管是否正常，否则可能造成布水不匀。
③ 应按规定进行正常的检测、分析。
④ 应配置沼气流量计并进行产气量记录。
⑤ 处理厂应准备一定量的石灰、聚铁、工业Na2CO3等药品。
⑥ 厌氧反应罐调试所用的时间比预计的安排可能要长一些，一些操作步骤也会因现场实际情况而与计划不符，要灵活、随机应变。
⑦ 应测定出水有机酸(VFA)浓度，当VFA＜500mg/L时才能增加负荷。
2.2 生物接触氧化
生物接触氧化池的培菌需从同类生产工艺的工厂引进活性污泥(含水率为96%～98%，泥量为池容的0.01～0.05)，如果活性污泥量多则可加快挂膜速度。首先，将污泥投入接触氧化池，然后把约为1/3池容的废水泵入池中，再加满自来水，控制此时水中的pH值为7、BOD为200mg/L左右(若BOD较低，可加入1～3kg工业葡萄糖，同时加入0.1～0.3kg的尿素；若离食堂较近，可加入适量的淘米水、面汤等以增加碳源)。在满足上述条件后，启动鼓风机连续曝气8h后再补充工业废水。在曝气过程中要控制池中溶解氧含量在2～4 mg/L之间，并需测试污泥沉降比，若发现该值逐渐减少，说明这些污泥已粘附在填料上。闷曝1d且每隔8h加入适量的葡萄糖和尿素、更换1/3池容的工业废水。对微生物进行镜检时若发现水中游离细菌增多或豆形虫等原生动物逐步增加ｒ说明培颈护作眨Ｓ堤炜伎山辛耸敝灰扑隆妗H为6～8、BOD为150～250mg/L、COD为600～800mg/L、水量为设计水量的1/5。若发现其他条件都满足，但进水BOD较低则可投入少量工业葡萄糖，此阶段BOD∶N∶P值可略高100∶5∶1。由于驯化与培菌同时进行，其挂膜速度很快，一般3～5 d后在填料表面上 就可以开始看到有很薄的一层膜，把它刮下来后进行镜检，发现其透光性好，有原生动物如纤毛虫、累枝虫、钟虫等出现，此时系统对COD的去除率可达30%～50%。若微生物增殖正常，可加大水量至池容的1/3～1/2，大约10d后可按设计水量进行处理，这时挂膜基本完成，微生物开始大量繁殖，COD去除率为50%～70%。若在此去除率情况下能稳定运行1个月左右，则当水量逐步加大时可不必再添加外源营养物。随着时间的延长，生物膜开始新陈代谢，老膜开始剥落，出水中出现悬浮物，标志着挂膜阶段结束，可进入正常运转。
2.3 气浮
废水经过厌氧—好氧处理后，大多数可溶性有机物基本被去除。对水中大多数细小悬浮固体、胶体以及大分子难生物降解的有机物采用加药气浮反应池进行处理。
试验结果见表2。
表2 气浮加药量试验结果 mg/L
项 目
1
2
3
4
5
6
7
8
PAC
50
100
150
200
150
200
250
300
PAM
5
5
10
10
SS
进水
550
556
543
547
531
567
580
525
出水
317
279
167
80
319
267
170
130
COD
进水
760
770
765
759
765
748
730
758
出水
415
380
290
245
390
310
289
240
从表2可以看出，将PAC和PAM按15∶1的剂量投加可使SS的去除率(80%)明显高于单独使用PAC的处理效果且水的透明度也较好，呈淡黄色。由于PAM的价格较高(为PAC的3倍以上)，因此在工业化试验中直接采用PAC去除水中的悬浮物，当药量达到250mg/L时出水已能达到国家《污水综合排放标准》。
3 结语
高浓度柠檬酸废水经过厌氧处理后，与低浓度有机废水混合进入接触氧化池，再进入气浮系统，最终出水COD在250～300mg/L之间，可满足《污水综合排放标准》中新扩改企业发 酵行业二级标准(COD≤300mg/L、SS≤200mg/L、pH=6～9)。
