山東某有限公司以大蒜、元蔥為原料,生產脫水大蒜粉(粒) 、元蔥粉(粒) 、大蒜片、次品蒜米、白皮蒜等大蒜、元蔥制品。排放的廢水主要來自大蒜、元蔥的漂洗、甩干及哄干過程中產生的廢水。廢水中的主要成分有糖類、蛋白質、大蒜素和少量果膠、蠟,以及生產過程中添加的檸檬酸、明礬、食鹽等無機化合物,殺菌過程中的余氯。廢水的特點是: ρ(BOD5 )Pρ(COD) = 014～015 ,可生化性好,但廢水中的大蒜素、余氯對細菌具有殺滅作用,對生物處理產生影響。

經過多方調查和小試的基礎上,最后選擇水解酸化-多級接觸氧化工藝為主體工藝,工程完工后,進行了3 個多月的調試運行。

1 　廢水水質、水量

廢水水量Q = 500 m3Pd ,廢水水質見表1。

　　　表1 　廢水水質  mgPL
ρ(COD) ρ(BOD5) ρ(SS)
800～1 000 300～500 200～300

2 　工藝流程及設計參數

211 　工藝流程

廢水處理工藝流程見圖1。大蒜廢水由生產車間排出后,采用自動旋轉格柵去除較大懸浮物,保護后續構筑物和設備穩定運行。在調節池均衡水量、水質后由泵送入水解酸化池。水解酸化池主要作用是在厭氧環境下將大分子的蛋白質和多糖降解為小分子的氨基酸和羧酸,有利于其進一步被氧化。水解酸化池中設組合填料和攪拌裝置,增加系統的微生物濃度和改善系統的傳質速度。運行表明,水解酸化池主要起到兩方面的作用:一是發揮了水解酸化的作用,使廢水中難降解的有機物及其大分子物質生成易降解小分子物質;二是水解部分污泥,減少污泥的排放量。水解酸化池出水自流入多級生物接觸氧化池,該工藝采用4 級串聯方式。研究表明,生物接觸氧化法
有利于世代較長的硝化細菌生長,其硝化性能優于活性污泥法。但是,在普通生物接觸氧化反應器中,一些對環境和營養條件要求不同的細菌混雜生活在相同條件下,不能充分發揮各自對不同污染物的凈化效能。

硝化細菌的比增長速率比有機物降解菌小數倍甚至數十倍,嚴重影響硝化性能的發揮。基于微生物生態學的原理,應用微生物生態調控技術,在生物接觸氧化工藝中,對不同的微生物群落按其不同的環境要求進行適當功能分區,提供各自的營養及環境條件,是提高硝化速率的新思路[1] 。在串聯運行的生物接觸氧化池中,第一級池中的生物膜厚度和活性、優勢菌種類和數量明顯超過后三級,但原生動物和后生動物數量低于后者,從而使分區有不同的微生物組成,大大提高了處理效率。生物接觸氧化池出水進入二沉池進行固液分離,出水達標排放。二沉池部分污泥排入水解酸化池,剩余污泥進入污泥儲存池進行進一步硝化,硝化后污泥經箱式壓濾機脫水后外運作肥料處理。

212 　主要設計參數

1) 曝氣調節池。用于調節水質水量,停留時間HRT = 8 h ,有效容積V = 180 m3 。鋼筋混凝土池體,內做防腐,1 座。內設曝氣軟管及提升泵,提升泵為潛水泵,設2 臺,1 用1 備。

2) 水解酸化池。對大蒜廢水中某些高分子有機物和不溶性物質通過水解酸化,降解為小分子物質和可溶性物質,改善污水的可生化性,為后續好氧處理創造條件。水解酸化池,采用地上式混凝土結構,有效容積250 m3 , 水力停留時間12 h , 尺寸1010 m ×510 m×619 m。水解酸化池內安裝組合填料,池內布曝氣軟管,采用進水攪拌,氣水比5∶1 ,便于污水與兼氧微生物充分接觸。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務平臺咨詢具備類似污水處理經驗的企業。

3) 多級生物接觸氧化池。利用好氧微生物的新陳代謝作用將污水中的有機污染物分解,達到污水凈化目的。采用地上式混凝土結構,填料區有效容積375 m3 ,接觸時間16 h。多級接觸氧化池凈尺寸為2010 m ×510 m ×419 m ,池內分4 格,其中每格都可以看作一個完全混合反應器,每格凈尺寸為510 m ×510 m×419 m。生物接觸氧化池內安裝優質生化填料,作為好氧微生物的棲息地,池內布微孔曝氣管網,采用氧利用率高、防堵塞的微孔曝氣頭供氣,設計氣水比15∶1。為好氧微生物的新陳代謝提供足夠的氧氣,同時攪拌污水,使污水與好氧微生物充分接觸并沖擊老化的生物膜,保證生物膜的活性。

4) 斜管沉淀池。生物接觸氧化池的出水經底部穿孔的磚墻進入斜管沉淀池,沉淀后,沿池邊經穿孔管均勻出水。其有效水深3 m , HRT = 3178 h ,表面負荷1106 m3P(h·m2 ) 。沉淀池的底部設3 條V 形污泥槽,使污泥均勻沉淀。沉淀后的污泥經斜管自動流入污泥池,一部分污泥用污泥泵排入水解酸化池,提高污泥濃度;其余污泥作為剩余污泥,經箱式壓濾機處理后成泥餅,外運到填埋場。

3 　水解酸化和生物接觸氧化池啟動與運行效果種泥取自某污水處理廠A 池和O 池中兼氧和好氧活性污泥,接種量為池容的10 %左右。調試初期,需將二沉池污泥回流至水解酸化池和生物接觸氧化池,提高池中MLSS 濃度,彌補填料掛膜欠缺而造成的生物量不足,形成活性污泥和生物膜并存的系統。啟動階段進水ρ(COD) 控制在500 mgPL左右,進水量控制在50 m3Pd ,后逐漸增加,以鏡檢和COD 去除率達75 %以上作為增加進水量的依據,每周期增加進水量10 m3 ,在運行4 周后,鏡檢發現許多新生的菌膠團及豆形蟲、鐘蟲等,生物接觸氧化池填料上也附長有生物膜,穩定運行2 個月后,生物膜逐漸成熟,第1 格填料的生物膜量最大,厚度2～3 mm,覆蓋整個填料表面,呈現絮狀,2～4 格生物膜量較少,厚度1 mm 左右,但質地緊密。生物接觸氧化池出水自流入二沉池,出水較清澈。2007 年8 月進水達到設計負荷,出水水質穩定,通過當地環保局的達標驗收。水解酸化池和多級生物接觸氧化池的進出水水質如表2、表3 所示。

4　工藝分析

水解酸化工藝將大分子的有機物降解為小分子物質,提高了廢水的可生化性,為好氧處理創造條件。結合多級接觸氧化工藝的特點可知,在連續運行的條件下,系統中存在種類繁多的微生物,能夠保持微生物種群的平衡,形成合理的生態結構,構成了完整的食物鏈。本系統是生物膜和活性污泥共存的生態系統。大大提高了食物鏈和食物網的復雜性,提高微生物種類和生態系統的穩定性。沿著廢水流向出現不同的優勢微生物種群,第一級有機物濃度高,生物膜厚,主要由菌膠團組成;第二級有機物濃度有所降低,出現大量的絲狀菌;第三級出現了部分原生動物,如鞭毛蟲、游泳型纖毛蟲等;第四級有機物濃度低,生物膜變薄,種類多,數量少,柄纖毛蟲和輪蟲占優勢。這
與廢水沿河流方向的自凈作用相符。同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。

多級氧化工藝的理論目前還不完善,一般根據非穩態理論認為,非穩態條件對生物處理系統的影響應歸結到對系統中微生物的影響,包括微生物活性、適應外界環境不斷變化的能力、利用不同底物微生物的富集和固定化、具有特殊功能的微生物的形成等方面,而系統的處理效果很大程度上取決于這些因素。

研究表明,一段時間的“饑餓”狀態并不會導致微生物活性的降低,反而會刺激微生物產生更多的與基質攝取相關的酶,從而在“飽食”狀態下吸收即從水中去除數量更多、范圍更廣的污染物[2 ] 。最重要的是,本工藝結合了生物接觸氧化和APO 的工藝的特點,既有反應空間的連續和間斷性,又有反應時間連續性和間斷性,形成了活性污泥與生物膜共存的狀態。

5　結果與討論

1) 針對大蒜廢水較難處理的特點,采用水解酸化+ 生物接觸氧化池工藝,經工程實踐證明不僅是可行的,同時也為大蒜廢水治理找到了一條新途徑。

2) 接觸氧化池運行穩定,不產生污泥膨脹,但在調試期間和運行初期,由于生物膜量不足,需進行污泥回流,才能保證出水水質穩定。

3) 多級接觸氧化工藝中,各級廢水濃度和底物性質存在差異,微生物形態和種類保持相對獨立,可對利用不同底物的優勢菌種進行富集培養。同時優質生化填料上的生物膜載體可以創造空間上的相互垂直的好氧、兼氧和厭氧環境,對不同性質的微生物起到固定化作用。

4) 本系統不存在污泥回流,各級接觸氧化池內微生物種群保持相對獨立。生物池的分級不但形成了空間上的不同處理環境,而且創造了連續時間上的不同處理環境。有利于多種微生物的生存,使不同處理工藝段根據基質不同存在不同優勢菌群,減弱了菌種間的競爭,使處于食物鏈不同營養級的微生物在各段中不致被更高級的微生物所吞食,確保了種群數量保持在一個較高的水平,提高了微生物降解能力。


參考文獻
[ 1 ] 　李先寧,宋海亮. 反應區分區提高生物接觸氧化硝化性能的研究[J ] . 中國環境科學,2006 ,26 (1) :62266.
[ 2 ] 　王濤. 多級APO 廢水處理工藝的理論研究[J ] . 環境科學與技術,2003 ,26 (4) :28233.來源：谷騰水網 作者：高廷東