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江西某香料廠一期產(chǎn)能為380t/a（其中西瓜酮40t/a、覆盆子酮40t/a、橡苔300t/a），生產(chǎn)廢水主要含有二氯甲烷、甲苯、苯酚、丁酮、環(huán)己烷等有機物，COD濃度較高且難降解，B/C值低，可生化性差，色度也較高。雖然香精香料類廢水處理案例很多，但是針對特定的西瓜酮類廢水處理案例鮮有報道。該工程設(shè)計采用“氣浮+UASB+催化氧化+A/O+MBR”組合工藝對西瓜酮類廢水進行處理，取得了較好的效果，對同類型廢水處理工程的設(shè)計及運行具有參考價值。

1、工程概況

該工程進水主要為生產(chǎn)工藝廢水、設(shè)備及地面沖洗廢水、鍋爐廢水、生活污水和初期雨水的混合水，其中工藝廢水52m3/d，水環(huán)真空泵、反應(yīng)釜和地面沖洗廢水合計15m3/d，鍋爐廢水5m3/d，生活污水8m3/d，合計80m3/d?？紤]今后的增產(chǎn)及產(chǎn)量波動，設(shè)計處理規(guī)模取100m3/d。廢水經(jīng)過處理后主要污染物指標(biāo)須滿足工業(yè)園區(qū)污水處理廠納管要求。設(shè)計進、出水水質(zhì)見表1。

2、工藝流程

該項目廢水排水點多，高、低濃度廢水混合排放，水質(zhì)、水量波動大；廢水中主要含有甲苯、苯酚、丁酮、環(huán)己烷等有機物，成分復(fù)雜；廢水COD較高，難降解，而且B/C值低，可生化性差。該工程的關(guān)鍵問題是廢水中難降解有機物的降解、廢水可生化性的提高，以及甲苯、苯酚、環(huán)己烷等雜環(huán)化合物的破除。

對于廢水中的COD，主要需解決難降解污染物的去除問題。擬采用“UASB+催化氧化”的復(fù)合工藝提高廢水可生化性，再通過“A/O+MBR”將廢水中污染物進一步轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等物質(zhì)去除，保證達標(biāo)排放。根據(jù)廢水水質(zhì)、水量情況，確定采用氣浮+UASB+催化氧化+A/O+MBR的工藝流程（見圖1）。車間生產(chǎn)廢水通過壓力管道送至混凝氣浮池，混凝氣浮池設(shè)置于地埋調(diào)節(jié)池的上部，經(jīng)過氣浮除雜、除油后出水自流進入調(diào)節(jié)池均化水質(zhì)水量，繼而通過提升泵送入UASB反應(yīng)塔，利用厭氧微生物將有機污染物去除。UASB反應(yīng)塔內(nèi)設(shè)置三相分離器，實現(xiàn)氣、液、固三相分離，厭氧污泥被三相分離器截流返回反應(yīng)器繼續(xù)進行厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生的沼氣收集后經(jīng)水封罐、脫硫罐處理，最后由沼氣火炬燃燒高空排放。出水自流進入催化氧化單元去除難降解有機污染物，降低廢水毒性，提高廢水可生化性，再通過浸沒式MBR膜進入后端生化處理系統(tǒng)。出水自流入A/O池，進一步脫氮并去除有機物，最后通過浸沒式MBR膜處理后達標(biāo)排放。

該系統(tǒng)產(chǎn)生的物化污泥、剩余生化污泥進入污泥濃縮池進行重力濃縮，通過板框壓濾機進行壓濾，壓濾污泥含水率達到80%以下，外運處置。預(yù)處理、生化處理和污泥處理工段產(chǎn)生的臭氣由集氣罩收集，通過引風(fēng)機抽至除臭系統(tǒng)處理達標(biāo)后高空排放。

3、工藝設(shè)計

3.1 混凝氣浮池

溶氣氣浮處理水量5m3/h，pH調(diào)整區(qū)停留時間3min，混凝反應(yīng)區(qū)停留時間2min，絮凝反應(yīng)區(qū)停留時間5min，表面負荷5m3（/m2·h），設(shè)計液堿投加量10mg/L，PAC投加量30mg/L，PAM投加量1mg/L。

3.2 調(diào)節(jié)池

收集各車間的廢水，進行水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)。設(shè)計處理水量5m3/h，設(shè)計尺寸4.8m×3.0m×4.0m，設(shè)計停留時間10h。池內(nèi)設(shè)置穿孔曝氣攪拌裝置，開孔方向為管壁兩側(cè)向下相隔45°角，孔眼直徑3mm，間距50mm，曝氣量1.5m3（/m2·h）。

3.3 UASB反應(yīng)塔

UASB反應(yīng)塔為升流式厭氧反應(yīng)器，采用脈沖布水裝置，脈沖裝置外形尺寸?0.6m×1.5m，碳鋼防腐材質(zhì)，脈沖周期4～6min，脈沖時間5～6s，出水管管徑100mm；UASB設(shè)計尺寸?5.0m×10.0m（1座），碳鋼防腐材質(zhì)，停留時間約35h，有效水深9m，容積負荷5kgCOD/（m3·d），反應(yīng)區(qū)上升流速0.25m/h，污泥產(chǎn)率0.1kgMLSS/kgCOD，沼氣產(chǎn)率0.5m3/kgCOD。

3.4 催化氧化池

將催化氧化池進水pH調(diào)至3～4，在投加H2O2的過程中，通過負載的高效催化劑高效催化H2O2，產(chǎn)生具有強氧化性的羥基自由基·OH，對廢水中的甲苯、苯酚、丁酮、環(huán)己烷等難降解有機物進行氧化斷鏈，提高廢水可生化性。催化氧化池設(shè)計尺寸2.0m×1.5m×3.0m，碳鋼防腐材質(zhì)，停留時間1.5h；反應(yīng)區(qū)設(shè)置穿孔攪拌裝置，開孔方向為管壁兩側(cè)向下相隔45°角，孔眼直徑3mm，間距50mm。由于催化劑具有雙反應(yīng)位點，負載催化劑和H2O2相結(jié)合，通過吸附、催化、過濾和氧化作用降解有機物質(zhì)，具有超強的降解效率，可節(jié)省H2O2投加量。

3.5 中和池

中和池將催化氧化池出水的pH調(diào)至7左右，設(shè)計尺寸2.0m×1.5m×3.0m，設(shè)置穿孔攪拌裝置，開孔方向為管壁兩側(cè)向下相隔45°角，孔眼直徑3mm，間距50mm。

3.6 MBR膜池

為防止催化氧化池內(nèi)高效催化劑隨出水大量流失，設(shè)MBR膜組件1套，進行催化劑與污水的固液分離。采用帶內(nèi)襯的內(nèi)置式中空纖維膜組件，膜材質(zhì)為聚偏氟乙烯（PVDF），平均孔徑0.03μm，單片膜面積15m2，設(shè)計通量10L/（m2·h）。膜池設(shè)計尺寸3.0m×1.5m×3.0m，膜組件尺寸1.2m×1.34m×1.7m，自帶曝氣沖刷裝置。

3.7 兼氧池

利用兼氧池將大分子有機物水解成小分子有機物，降低毒性，進一步提高廢水的可生化性。采用脈沖布水器，脈沖裝置外形尺寸?0.6m×1.5m，碳鋼防腐材質(zhì)，脈沖周期4～6min，脈沖時間5～6s，出水管管徑100mm；池體設(shè)計尺寸3.0m×4.8m×4.0m，停留時間10h，有效水深3.5m，上升流速0.35m/h。

3.8 好氧MBR池

好氧MBR池總設(shè)計尺寸6.0m×4.8m×4.0m，停留時間20h，污泥濃度4000mg/L，脫氮速率0.027kgNO3--N/（kgMLSS·d），污泥負荷0.05kgBOD5/（kgMLSS·d），混合液回流比115%，污泥回流比100%，氣水比50∶1。采用帶內(nèi)襯的內(nèi)置中空纖維膜組件，尺寸1.2m×1.34m×1.7m，自帶曝氣沖刷裝置。膜材質(zhì)為PVDF，平均孔徑0.03μm，單片膜面積15m2，設(shè)計通量10L/（m2·h）。

3.9 MBR產(chǎn)水池

MBR產(chǎn)水池設(shè)計尺寸3.0m×3.0m×4.0m，有效水深3.5m，設(shè)計停留時間6h。配置Q=6.3m3/h、H=200kPa、N=1.5kW自吸泵作為出水泵，接收MBR膜的產(chǎn)水，可用作MBR膜在線反沖洗的水源。另設(shè)1m3反洗罐及Q=10m3/h、H=200kPa、N=0.75kW的反沖洗泵，對MBR膜組件進行藥劑清洗。

4、處理效果及調(diào)試經(jīng)驗

該工程于2018年5月投產(chǎn)，經(jīng)過約4個月的調(diào)試運行，實際進水量為60~100m3/d。系統(tǒng)出水COD、NH3-N、色度和SS分別為220mg/L、10mg/L、20倍、1mg/L，滿足相關(guān)排放標(biāo)準要求。系統(tǒng)投運3年后，各單體裝置處理結(jié)果見表2。

工程調(diào)試經(jīng)驗總結(jié)如下：

①由于混凝氣浮池未設(shè)置單獨的設(shè)備間，造成部分臭氣外逸，經(jīng)過與業(yè)主溝通，將混凝氣浮池進行密閉處理，臭氣引至原有除臭系統(tǒng)處理。

②調(diào)節(jié)池雖設(shè)置了曝氣攪拌裝置，但未起到預(yù)酸化的作用，水中COD、氨氮基本沒有變化，分析原因可能是曝氣量選擇偏小，穿孔管的孔徑較大，池深有限，攪拌作用偏弱。經(jīng)過與業(yè)主溝通，將空氣攪拌更換為潛水?dāng)嚢杵鳈C械攪拌。

③UASB反應(yīng)塔的COD去除率穩(wěn)定在60%左右，經(jīng)過對原水水質(zhì)的分析，去除率不高的原因最大可能是二氯甲烷具有一定的生物毒性。調(diào)試后期嘗試將膜出水返回一部分到調(diào)節(jié)池混合后再進入UASB反應(yīng)塔，COD去除率雖有一定提升，但是不顯著，最高去除率68%，可見調(diào)試期微生物的適應(yīng)性欠佳，運行穩(wěn)定后UASB反應(yīng)塔的COD去除率穩(wěn)定在80%左右。

④經(jīng)過厭氧、催化氧化處理后NH3-N顯著上升，連續(xù)取調(diào)節(jié)池原水檢測一周后發(fā)現(xiàn)原水氨氮約5mg/L，總氮約150mg/L，證實厭氧和催化氧化段的氨氮升高確系有機氮的轉(zhuǎn)化所致。經(jīng)過相關(guān)資料的調(diào)研和小試，原設(shè)計處理量和硝化段的設(shè)計參數(shù)均考慮了有機氮的轉(zhuǎn)化，因此轉(zhuǎn)化后升高的氨氮并未超出硝化段的設(shè)計負荷。

⑤催化氧化池的負載催化劑為顆粒狀，通過中空纖維膜組件出水，很大程度上減少了催化劑的流失，由于催化劑顆粒直徑遠超中空纖維膜孔徑，并沒有出現(xiàn)堵膜的現(xiàn)象，膜產(chǎn)水流量比較穩(wěn)定。

⑥A/O池的進水氨氮設(shè)計富余量較大，前端厭氧和催化氧化導(dǎo)致的氨氮升高并未對A/O系統(tǒng)的脫氮造成很大的影響，出水氨氮指標(biāo)穩(wěn)定。

5、運行費用

該項目主要運行費用包括電費、藥劑費、水費等（人員兼職，人工費不計），其他折舊、大修等費用不計。廢水處理系統(tǒng)運行費用見表3。

6、結(jié)語

采用“氣浮+UASB+催化氧化+A/O+MBR”組合工藝處理西瓜酮等香料香精生產(chǎn)廢水切實可行，降低了廢水生物毒性，提高了廢水可生化性，出水水質(zhì)可穩(wěn)定達到工業(yè)園區(qū)污水處理廠納管標(biāo)準。該項目對于類似香料香精生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計及運行具有借鑒價值。