高COD高氮磷发酵废水工程实例

摘要：发酵废水具有高COD、高氨氮、高磷的特点，采用“预处理+厌氧+A/O+除磷沉淀”工艺处理，在综合进水COD<7000mg/L、氨氮<300mg/L、TP<700mg/L时，出水可达《发酵类制药工业水污染物排放标准》（GB21903-2008）表2标准。

关键词：发酵废水;磷酸铵镁脱氮除磷;厌氧;A/O;除磷

湖北某药业股份有限公司是一家生产生物酶类制剂的公司，产品发酵原配方中主要含葡萄糖、酵母粉、大豆蛋白胨等有机原料和无机磷酸根，发酵母液经板框过滤后排至污水处理装置，属高COD、高氨氮、高磷、低pH废水，直接排放对三峡区域水环境造成一定影响，污水站的建设尤为重要。

该厂污水站2018年开工建设，2019年5月进入调试，2019年8月完成调试。

1废水水量及水质

该厂排放的废水水质参数见表1，处理后的出水达到《发酵类制药工业水污染物排放标准》（GB21903-2008）表2标准，主要设计水质参数见表2。

2工艺设计

2.1工艺选择

废水处理工艺应根据进水出水要求，结合当地条件等进行比较和选择，尽量做到投资节省，效果稳定和运行费用低。由表1知，该废水具有较好的可生化性，综合水质COD、氮磷都比较高，出水要求比较高，工艺选择应在去除有机物的同时，具备脱氮除磷功能。另外，现场场地有限，且靠近居民区，工艺选择需考虑高负荷工艺及污水处理过程中异味的处理。

通过研究，确定该废水处理工艺流程见图1。

碱、MgCl2、PAM碱、聚铁、PAM泥水混合物回流泵

2.2工艺说明

1）各股来水浓度、水量、时间波动较大，设置大的调节池进行水质水量的调节。

2）发酵废水中含有大量氨氮和磷，生物同步脱氮除磷技术对低浓度氮磷废水可取的理想的处理效果，但对高浓度废水，则受制于微生物的生物特性而难以保证效果。本工程氨氮约21.4mmol/L，TP约22.6mmol/L，比例近似1：1，可通过投加Mg盐反应生成磷酸铵镁沉淀，同时降低废水中氨氮和总磷含量，有效减轻后续处理负荷及处理池容，降低工程投资。另外大部分氨氮通过物化去除，可有效避免反硝化的不彻底性而导致出水TN超标。

3）原水COD高，采用两相厌氧工艺，通过水解将大分子物质降解为易生物降解的小分子有机物，提高废水的可生化性能，通过厌氧甲烷化去除有机物;同时厌氧出水设置2Q～3Q的自适应回流，避免进入厌氧的COD过高造成冲击;并设置碱度和pH自动控制系统，满足厌氧菌生长和繁殖的严格要求，保证厌氧的稳定运行。

4）AO工艺进行脱氮，O池采用氧利用率高、容积去除负荷高的CBR工艺[1]，可大大节省占地。

5）场地的限制，建筑物和构筑物采用多层形式，充分发挥空间位置，风机房置于地下，减少噪音的影响。

6）调节池和厌氧加盖收集尾气经脱硫后高空排放，不产生二次污染。

7）整个污水处理装置建在房间内，并对空间进行换气，置换气体经收集采用喷淋+低等处理以后高空排放;同时室内可减小冬季低温对处理效果的影响;且污水站操作不受外在天气影响，亦不会对附近居民产生影响。

3.主要构筑物及设计参数

3.1调节池

1座，地下式钢砼结构，尺寸为6.0m×4.0m×3.0m，有效容积60m3，HRT=4d，池底安装穿孔曝气管均匀水质，曝气强度1.5m3/m2·h，提升泵1用1备，Q=3.2m³/h，H=20m，N=1.1kW。电磁流量计1套，DN65。

3.2预处理池

1座，直径1.2mPE沉淀罐（带搅拌罐），面积负荷0.65m³/m2，MgCl2、PAM投加装置各1套，Mg投加量根据原水中氮磷量按mol比N：P：Mg=1：1：1進行投加，PAM8～10mg/L。并设置pH自动补充装置维持pH8.5左右。

3.3水解池

1座，半地下式钢砼结构，尺寸为4.2m×1.5m×6.5m，有效容积37.5m³，HRT2.5d。提升泵1用1备，Q=6.3m³/h，H=20m，N=1.5kW;内置3m高软性填料18m³。

3.4厌氧池

1座，半地下式钢砼结构，尺寸为4.2m×2.1m×6.5m，有效容积50m³，HRT3.3d。脉冲布水器1套，旋切布水器2套，分离器1套，3m高弹性填料23m³，水封罐脱硫罐各1套，pH在线显示1套。通过厌氧反应去除水中有COD物质，降低好氧能耗。

3.5反硝化池

1座，半地下式钢砼结构，尺寸为2.5m×1.2m×4.0m，有效容积10m3，HRT16hr;潜水搅拌机1台，功率0.55kW，反硝化脱氮。

3.6好氧池

1座，半地下式钢砼结构，尺寸为2.5m×2.7m×4.0m，有效容积22m3，HRT1.5d;CODcr容积去除负荷2.0kg/（m3·d），氨氮容积去除负荷0.05kg/（m3·d），ø10mm悬浮填料6m3;200mm×400mm载体分离器1套;风机1用1备，1.68Nm3/min，39.2KPa，N=2.2kW。

二沉池1座，PE沉淀罐，表面负荷0.5～0.6m3/m2·h。回流泵1台，Q=6.3m/h，H=20m，N=1.5kW。

3.7除磷沉淀池

1座，直径1.2mPE沉淀罐（带搅拌罐），面积负荷0.65m³/m2，PAC、PAM投加装置各1套，投加量分别为600mg/L和10mg/L。

3.8污泥池

1座，钢砼结构，尺寸为2.5m×1.5m×3.1m，提升泵1台，Q=3.2m/h，H=20m，N=1.1kW。

3.9压滤机房

砖混结构。5m2板框压滤机1套。0.2m3调质搅拌罐1只。污泥螺杆泵2台，G25-1，Q=2.0m³/h，H=60m，N=1.5kW。PAM投加量50mg/L。

4.工程运行效果及经验

工程调试阶段，接种城市污水厂含水率80%的污泥，其中水解厌氧池接种污泥8t，好氧池接种污泥4t，随即进水逐步提升负荷对污泥进行驯化。从COD1000mg/L，水量3m3/d开始，每7～10天增加COD1000mg/L、水量1～2m3，直至COD达到7000mg/L，水量达到15m/d。污水站厌氧、好氧污3泥驯化至各单元运行正常，出水稳定达标，共计80d。

调试过程中出现的问题及解决方案：

1）除磷剂管道堵塞，出水TP不能稳定达标。末端除磷沉淀池采用PAC和PAM药剂，磷不能稳定的达标，通过试验探索，除磷过程pH会下降，末端增加碱投加装置，维持运行pH8.5，改用聚铁除磷，出水TP能稳定在1mg/L以下;但极易在管道内沉淀结垢，为降低结垢堵塞概率，将除磷剂管道优化改造阻力更小、便于清通的钢丝透明软管，同时加装除磷剂管道自来水反冲洗管道，运行效果良好。

2）自吸泵无法正常运行。调节池泵为自吸泵，偶尔无法抽起并出现出水流量过大情况，通过加装排气管和底阀解决气堵抽不上水的问题，加装回流管道调节出水流量。

污水站调试结束后，连续1个月满负荷运行各单元参数如表3所示。

从表3可以看出，稳定运行处理系统对CODcr、氨氮、TN、TP的去除率分别为98.9%、93.5%、100%，出水CODcr、氨氮和TP0.8的质量浓度分别为120mg/L、20mg/L、20mg/L，各项指标均优于《发酵类制药工业水污染物排放标准》（GB21903-2008）表2标准。

稳定运行中运行经验：

1）磷酸氨镁法处理产生的矾花可能粘附性较强，容易在pH探头玻璃珠上结垢。现场实际运行中，总磷到200mg/L左右时，探头需要一天要清洗一次。

2）设计采用阳离子PAM进行调质（出泥含水率70%，3天出一次泥，产泥量大于压泥量），但在实际运行过程中发现，尽管阳离子PAM调质矾花较大，但压泥效果和含水率不及采用聚铁和阴离子PAM调质（出泥含水率67%，2天出一次泥，压泥量与产泥量能保持平衡），后期运行中改用聚铁和阴离子PAM进行调质。

3）来水批次排放，有时候TP会比氨氮高，控制预处理搅拌罐中Mg2+的摩尔浓度和P的摩尔浓度相同，若调节池氨氮的摩尔浓度小于总磷的摩尔浓度，则需要投加一定量的氯化铵，使N、P摩尔浓度相近，保证氮磷有较大的去除率。

5技术经济分析

该工程总投资为158万元，其中，占地约为110m2（地下1层，地上2层结构），本工程稳定运行后吨水处理成本每年减排CODcr约1531吨，BOD5约1045吨，NH3-N约34.32吨，磷约12.9吨，大大减轻了环境的污染。

系统稳定运行平均电费7.97元/吨，药剂费17.92元/吨、人工费6.67元/吨（专职操作管理人员1人）吨水处理费用约32.56元/吨。

6结论

污水处理采用调节池→预处理池→水解池→厌氧池→A/O池→二沉池→除磷沉淀池工艺进行处理，利用磷酸氨镁脱氮除磷技术，在前端去除85%以上氨氮和95%以上的磷，通水厭氧去除90%以上COD，A/O去进行脱氮，并在末端除磷沉淀池剩余总磷，可使出水达标排放出水达《发酵类制药工业水污染物排放标准》（GB21903-2008）表2标准。

参考文献：

[1]江葱，余泽强，李家祥.预处理-两相厌氧-载体悬浮床组合工艺处理CMC生产废水[J].工业用水与废水，2014，45（5）：72-74.

作者简介：江葱（1986.09-），女，工程师，研究方向：高浓度难降解工业废水处理。