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项目资金来源：横向课题经费1皂素废水处理工程的设计与调试运行但锦锋袁松虎刘礼祥吴晓辉解清杰章北平陆晓华*(华中科技大学环境科学研究所武汉430074)[摘要]介绍了内电解－UASB－厌氧－好氧－深度处理组合工艺处理皂素生产废水的工程实例，废水处理后出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。结合工程实际，对整个系统的调试运行进行了说明。[关键词]内电解；UASB；厌氧；好氧；皂素废水。Design,debuggingandoperationofsaponinwastewatertreatmentprojectDanjinfeng,Yuansonghu,Liulixiang,Wuxiaohui,Xieqingjie,Zhangbeiping,Luxiaohua*(EnvironmentalScienceResearchInstitute,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,430074)Abstract:Thispaperintroducesthepracticalengineeringoftreatingsaponinwastewaterbycombinationofinner-electrolysis,UASB,anaerobic,aerationanddeeptreatment,CODoftheeffluentconfirmstothefirstclassofIntegratedDischargeStandardofWaterPollutions(GB8978-1996).Thedebuggingandoperationofthesystemarediscussedaswell.Keywords:Inner-electrolysis;UASB,anaerobic,aerobic;Saponinwastewater.皂素是以黄姜或穿地龙为原料生产的工业产品，是合成甾体激素药物的主要原料，生产过程废水主要来源于泡料、发酵、过滤和洗酸四个生产环节。黄姜水解加工过程产生的废水中主要污染物是硫酸、糖类、淀粉等有机物。由于皂素生产废水酸性强、溶解性有机物浓度高、硫酸根（或氯离子）浓度高、色度大，难以用常规的生化技术处理。因此皂素废水是极难处理的高浓度有机废水。1废水来源和水质中国黄姜之乡－湖北郧西某黄姜水解物加工厂以黄姜或穿地龙为原料，采用发酵－水解工艺生产黄姜水解物，在生产过程中产生一定量的废水，排入天河给当地的水环境造成不利影响。其废水主要来源如下图所示：水水水硫酸水图1黄姜水解物加工过程工艺图从图1可以看出，废水主要由泡料水、发酵废水、过滤废水和洗酸废水组成，由于泡料废水主要含有一些泥沙，简单处理后可以直接排放。洗酸水又分一次洗酸水和二次、三次酸液废水废水泡料粉碎发酵水解过滤废水洗酸干燥黄姜原料水解物2洗酸水，其中一次洗酸水CODCr浓度高达80000～100000mg/L，但与大量发酵废水和二次、三次洗酸水混合后，CODCr浓度下降很多。全部流入污水处理系统的总水量为100m3/d，废水水质如表1：表1废水水质及排放标准项目CODCr（mg/L）BOD5（mg/L）色度（倍）SS（mg/L）pH废水水质9000～39000660025002600.8GB8978-1996一级标准1003050706-92工艺设计由于皂素生产废水CODCr浓度很高，不能直接用好氧法处理，同时，由于此类废水酸度大，硫酸根浓度高，也不能直接用厌氧法处理。但通过物化预处理，提高废水pH值，降低硫酸根浓度后可以用UASB等厌氧工艺处理高浓度有机废水。经过UASB处理后的废水CODCr浓度仍较高，用好氧处理仍有较大的难度，因而考虑在好氧处理之前再接一级厌氧处理，最后用深度处理保证出水达到排放标准。处理单元中产生的污泥全部进入污泥干化池进行干化。整个废水处理主体工艺如图2。石灰水碱图2工艺流程图3主体工艺说明3.1稳定池稳定池由四个串联的池子组成，砖混结构，尺寸都为2.5m×2.5m×2.56m（L×B×H）。稳定池的目的一方面在于提高原水的pH值，另一方面大大降低原水硫酸根的浓度，以免对后续UASB处理单元造成不利影响。在此处理单元中，原水pH值提高到4～5，硫酸根浓度降低到150mg/L以下。3.2内电解反应器内电解反应器为钢结构，内部作防腐处理。它利用反应器内形成的无数原电池，发生氧化还原反应，去除色度和部分有机物同时提高废水的可生化性。皂素生产原水的B/C为0.3，经该单元处理后B/C提高到0.5左右；3.3UASB厌氧处理采用中温UASB（上流式厌氧污泥床），钢混结构，有效容积120m3，三相分离器设置在反应器的上部沉淀区内，在三相分离器下面是生化反应区，从上到下依次为絮状调节池稳定池内电解反应器化学沉淀池水解池UASB沉淀池深度处理厌氧池预热池清水池废水好氧池达标排放3污泥层和颗粒污泥层。UASB在高浓度有机废水处理领域已经得到广泛的应用，成为了厌氧处理的一个比较成熟的技术。3.4厌氧池厌氧反应池为砖混结构，有效容积98m3，内设隐吸双喷激波传质器（华中科技大学专利技术），内植高密微粒优势厌氧微生物。通过低压流体激波强化和加速底物的传质,大大提高参加反应的有效微生物量，大幅度提高厌氧微生物的反应速率。3.5好氧池好氧池为钢混结构，有效容积120m3，池内采用射流曝气充氧，使池内好氧菌群大量繁殖，维持较高的活性污泥浓度，污水与活性污泥相接触，在好氧微生物的作用下，污水得到进一步净化。3.6深度处理深度处理单元采用微滤池和土地处理系统，土地处理系统底部及四壁作防渗处理，内部有不同级配的填料，表层覆以泥土，并种植当地根系比较长的水燕麦，通过植物的吸收来进一步降低废水的COD，并且达到降低氨氮和总磷的目的。4调试运行污水处理系统于2003年2月底建成，3月初进入调试状态。整个工程的调试运行主要分三个阶段，第一阶段是UASB中厌氧细菌和曝气池中好氧细菌的培养、驯化；第二阶段UASB和曝气池两个主体单元逐步提高负荷；第三阶段满负荷运行。4.1UASB启动为加快调试进度，UASB的接种泥采用某污水处理厂UASB正常运行产生的颗粒污泥，同时投入一定量的消化污泥。废水进入UASB之前，由前面的稳定池、内电解反应器预处理单元严格控制进水的pH为7左右，预热池内通入厂方多余蒸汽，控制水温在38℃～40℃之间。开始进水负荷不太高，其容积负荷略高于0.2kgCOD/(m3.d)，CODCr浓度为1000mg/L左右，水力停留时间大于24小时。为避免絮状污泥在反应器内大量生长而妨碍颗粒污泥的形成，此过程同时也洗出反应器中的絮状污泥和分散的细小污泥。在上述负荷下连续运转，每两天检查一次出水VFA浓度，当环境因素正常时，出水VFA若高于8mmol/L，则停止进液，直到反应器内VFA低于3mmol/L后，再继续以原浓度、原负荷进液，直到连续进液多日，出水VFA始终保持在3mmol/L以下时，再以30%的幅度增加负荷，直到容积负荷达到2kgCOD/(m3.d)，这期间仍保持HRT不变，同时投加一些微量元素铁、镍和钴。容积负荷从2kgCOD/(m3.d)提高到5kgCOD/(m3.d)，每次增加负荷20%。此阶段进水COD浓度已超过5000mg/L，硫酸根浓度也较高，由于内电解出水中含有较多的Fe3＋，因而无需另外投加FeCl3来消除硫酸根对UASB的影响，但需要投加一些氮肥、磷肥来满足COD：N：P＝200：5：1这个厌氧菌生长比较有利的营养配比。这个阶段主要监测UASB出水的VFA、碱度和pH，若出水pH低于6.5，适当投加Na2CO3来补充碱度。容积负荷从5kgCOD/(m3.d)提高到满负荷，增加负荷幅度可以适当增大，但还是必须满足如下三个条件：VFA3mmol/L，pH6.5，碱度在2000mg/L～4000mg/L之间。44.2好氧池的启动好氧池的启动所需时间较短，接种污泥采用污水处理厂的剩余活性污泥。为保证活性污泥内微生物所需的营养元素，启动前往曝气池中投加适量的粪便与接种污泥混合闷曝两天，第三天改为间断进水，开始启动时，曝气池进水量为设计流量的10～20％，一周后基本形成沉淀性能良好的活性污泥，SV＝10％左右，MLSS为1500mg/L，SVI在80左右，当曝气池COD去除率大于50％时，继续增加进水量，每次增加量为设计流量的10～20％，经过20多天的培菌、驯化，污泥SV上升至20～30％，MLSS达到2000～4000mg/L。曝气池启动的控制参数如下：进水CODCr浓度1500mg/L左右，pH值在7.5～8.5之间，营养配比CODCr：N：P＝100：1.7：1，溶解氧DO在2～4mg/L之间。曝气池启动需注意：好氧细菌培养初期，供氧不宜过高，否则有机物氧化太快，培养出的活性污泥质轻，容易膨胀，要随污泥增长逐步加大供氧量。4.3测试结果与分析1.原水pH值原水pH值较低，但波动不大，经过整个工艺流程后，最终出水pH也稳定在7～8.2之间。图3调试期间原水和出水pH变化曲线原水pH值较低造成调节石灰用量较大，经过内电解处理后，pH值有所上升，但在废水进入UASB之前仍需投加NaOH或Na2CO3来控制进水的pH值在7左右。2.原水COD变化0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.02003-5-112003-5-152003-5-192003-5-232003-5-272003-5-312003-6-42003-6-82003-6-122003-6-162003-6-202003-6-242003-6-282003-7-22003-7-62003-7-102003-7-142003-7-182003-7-222003-7-262003-7-30日期pH原水pH出水pH5图4原水COD变化曲线从上图可以看出，原水COD值波动较大，原因是一次洗酸水和二次、三次洗酸水在调节池内没有完全混合均匀。一次洗酸水COD浓度很高，而二次、三次洗酸水COD浓度相对较低。即使如此，混合水COD最低也在9000mg/L以上。3.出水COD值图5出水COD变化曲线进入提高负荷期之后，出水COD已基本稳定在100mg/L以下。7月25日，省环境监测中心站取样监测结果如下：030006000900012000150001800021000240002700030000330003600039000420002003-5-112003-5-142003-5-172003-5-202003-5-232003-5-262003-5-292003-6-12003-6-42003-6-72003-6-102003-6-132003-6-162003-6-192003-6-222003-6-252003-6-282003-7-12003-7-42003-7-72003-7-102003-7-132003-7-162003-7-192003-7-222003-7-252003-7-282003-7-31测定日期原水COD值(mg/L)01020304050607080901001102003-5-232003-5-262003-5-292003-6-12003-6-42003-6-72003-6-102003-6-132003-6-162003-6-192003-6-222003-6-252003-6-282003-7-12003-7-42003-7-72003-7-102003-7-132003-7-162003-7-192003-7-222003-7-252003-7-28测定日期出水COD值(mg/L)6污水厂进口污水厂出口WT0728-1-3WT0728-3WT0728-2-1WT0728-2-3pH1.030.357.817.80CODCr(mg/L)1.51×1042.67×10457.174.75、结果与讨论（1）采用内电解－UASB－厌氧－好氧－深度处理组合工