氨基酸廢水具有成分復雜、有機物含量高、SO42-及鹽分等生物抑制物質含量高、氨氮含量變化較大等特點，屬典型的高含量難降解廢水[1]。如不加以處理，將會對環境造成嚴重危害。因此，如何有效處理該類廢水已成為一個亟待解決的問題。

河南某生物公司是一家淀粉及制品和生物制品等的農產品深加工企業，主要生產玉米淀粉、變性淀粉、色氨酸、玉米油、結晶葡萄糖、蛋白粉、玉米胚芽、玉米纖維、噴漿玉米纖維和玉米漿等。其中氨基酸生產車間主要產品為色氨酸、蘇氨酸和糖類，同時配套廢水處理站1 座，廢水處理量為3 500 m3/d。通過采用預處理- 內循環厭氧反應器（IC）-A/O- 高級催化氧化工藝處理河南某生物公司的氨基酸廢水，探究其處理過程的可行性。

1 廢水特性及工藝流程

設計廢水水質及排放標準見表1，污水及污泥處理工藝流程如圖1 所示。

生產廢水經格柵井攔截后進入集水池。經水泵提升進入調節池，進行水質水量的調節。出水至水解酸化池，完成水解酸化過程。當車間生產異常，廢水先進入事故應急備用系統——超效淺層氣浮系統，通過高效混凝氣浮作用去除懸浮物和膠體物，出水再自流進入水解酸化池。接著進入中和加熱池進行調節pH 和溫度的調節，并稀釋有毒有害物質。出水泵入IC 反應器，通過高效厭氧微生物菌群的聯合作用，去除大部分有機污染物質，同時產生沼氣。廢水自流進入A/O 系統進一步去除COD 和氨氮，出水經二沉池實現泥水分離。采用高級催化氧化技術進一步深度處理以保證出水水質穩定達標。

超效淺層氣浮、A/O 系統和深度處理系統產生的剩余污泥進入污泥濃縮池，再泵入污泥脫水機，污泥經污泥脫水機脫水后，污泥濃縮池上清液、污泥脫水機壓濾液出水返回至調節池進行再處理，干泥外運。

2 主要構筑物及設計參數

（1）格柵井。1 座，鋼筋混凝土。用于安放細格柵，去除大型固形物。尺寸0.55 m×5.0 m×1.5 m，內置循環齒耙式細格柵1 臺，柵距1～3mm，功率0.37kW。

（2）集水池。1 座，鋼筋混凝土。設計停留時間2h，有效容積300 m3，尺寸10.0 m×10.0 m×3.5 m（超高0.5 m），配置提升泵3 臺（2 用1 備），qV=80 m3/h，H=8 m，P=4 kW，自耦式安裝，配液位控制開關。

（3）調節池。1 座，鋼筋混凝土。用于調節水質水量。設計停留時間12 h，有效容積1 800 m3，尺寸20.0 m×18.0 m×5.5 m（超高0.5 m），內置潛水攪拌機4 臺，D=615 mm，n=480 r/min，P=4 kW；提升泵3臺（2 用1 備），qV=80 m3/h，H=8 m，P=4 kW；DN100電磁流量計1 臺。

（4）超效淺層氣浮。置于調節池和水解酸化池之間，用于生產異常時的應急處理措施，保證后續生化系統的進水水質相對穩定。反應池設計停留時間15 min，尺寸￠7.0 m×1.1 m。配置超效淺層氣浮裝置1套，P=20 kW。

（5）水解酸化池。1 座，鋼筋混凝土。用于水解廢水中的大分子污染物質，提高廢水可生化性，同時去除廢水中高含量的SO42-，減輕其對后續IC 反應器運行的影響。設計停留時間24 h，有效容積3 500m3，尺寸35.0 m×20.0 m×5.5 m（超高0.5 m），內置潛水攪拌機6 臺，D=615 mm，n=480 r/min，P=4 kW；溫度、pH一體化測量電極3 套。

（6）中和加熱池。1 座，鋼筋混凝土。承接水解酸化池出水，為IC 反應器提供進水，同時承擔加熱和pH 調節作用，保證IC 反應器進水的溫度和pH條件。設計停留時間2 h，有效容積300 m3，尺寸10.0 m×7.5 m×4.5 m（超高0.5 m），配置溫度、pH 一體化測量電極1 套；加熱裝置1 套，不銹鋼304。

（7）IC 反應器。共2 座，碳鋼防腐筒體+ 復合材質內件。IC 反應器將多級處理、流化床技術、污泥顆粒化、無外加動力內循環技術等多項先進技術進行集成，與其他厭氧工藝相比具有明顯的技術優勢。設計COD 容積負荷8 kg/(m3·d)，總有效容積為3 768 m3，單座尺寸￠10.0m×24.0m，配置進水泵3 臺（2 用1備），qV=270 m3/h，H=22m，P=37 kW；進水管DN300電磁流量計、回流管DN350 電磁流量計各2 臺。沼氣穩壓柜、沼氣火炬各1 套。

（8）A/O 池。A/O 生物脫氮工藝又稱為前置反硝化生物脫氮系統。在反硝化缺氧池中，回流污泥中的反硝化菌利用原廢水中的有機物作為碳源，將回流混合液中的大量硝態氮還原成N2，而達到脫氮的目的，然后再在后續的好氧池中進行有機物的生物氧化、有機氮的氨化和氨氮的硝化等生化反應。A 池有效容積3 240m3，尺寸18.0m×36.0m×5.5m（超高0.5 m）。內置潛水攪拌機8 臺，D=320 mm，n=740 r/min，P=2.2 kW。O 池設計COD 污泥負荷0.2kg/(kg·d)，有效容積：10 080 m3，尺寸56.0 m×36.0 m×5.5m（超高0.5m）。池底布置D215 曝氣盤2 800 個；鼓風機3 臺（2 用1 備），供氣量36.3 m3/min，升壓58.8 kPa，轉速2 000 r/mim；混合液回流泵2 臺，qV=430 m3/h，H=0.6 m，P=1.5 kW。

（9）二沉池。1 座，鋼筋混凝土。采用輻流式，實現好氧出水的泥水分離。設計表面負荷0.46 m/h，有效容積￠20 m3，尺寸￠20.0 m×4.5 m（超高0.5 m），配置全橋式周邊傳動刮吸泥機1 臺，P=0.74 kW；污泥回流泵3 臺（2 用1 備），qV=67.5 m3/h，H=17.2 m，P=5.5 kW。

（10）高級催化氧化罐。1 座，碳鋼防腐。利用類芬頓氧化原理，通過投加一定量的H2O2、FeSO4，對生物處理后的二級出水進行深度處理，去除水中難生物降解的污染物，使出水達標排放。設計停留時間6.5min，罐體尺寸￠2.0 m×5.0 m，配置H2O2、FeSO4、堿溶藥投藥一體化系統各1 套。

（11）曝氣接觸池。1 座，鋼筋混凝土。進行高級氧化反應并完成混凝過程。設計反應時間2.5 h，有效容積360m3，尺寸20.0m×4.5m×4.5m（超高0.5m）。池底布置D215 曝氣盤100 個；PAM、PAC 溶藥投藥一體化系統各1 套。

（12）終沉池。1 座，鋼筋混凝土。采用輻流式，完成深度處理后廢水的泥水分離，實現廢水達標排放。設計表面負荷0.46 m/h，有效容積20 m3，尺寸準20.0 m×4.5 m（超高0.5 m），配置全橋式周邊傳動刮吸泥機1 臺，P=0.74 kW。

（13）污泥濃縮池。1 座，鋼筋混凝土。采用輻流式，設計濃縮時間24 h，尺寸￠10.0m×4.0m（超高0.5m），配置全橋式中心傳動刮吸泥機，P=0.75 kW；污泥提升泵2 臺（1 用1 備），qV=20m3/h，H=60m，P=5.5kW；帶式污泥脫水機1 套，B=2.5 m，P=3 kW。

3 調試及運行情況

工程調試主要包括超效淺層氣浮調試、IC 反應器調試、A/O 池調試、高級催化氧化調試4 部分。

3.1 超效淺層氣浮池

作為應急設施，經過1 周的現場實驗得知，當溶氣罐工作壓力為0.3 MPa、PAC 投加量為0.12 kg/m3（質量分數為10%）、PAM 投加量為0.9 g/m3（質量分數為1%）時，氣浮系統對SS 和COD 的去除率分別在90%和20%以上，滿足應急要求。

3.2 IC 反應器

根據運行中污泥形態的變化和控制條件的差異，IC 反應器的啟動可分為污泥馴化期、提高負荷期和滿負荷運行期3 個階段[2]。反應器的接種污泥取自鄭州市某維生素制藥公司廢水處理站的厭氧顆粒污泥，用清水稀釋后泵入反應器中，然后注滿清水并浸泡4 d 后開始進水。在污泥馴化期初期采用低含量間歇脈沖進水，以增加反應器內部溶液的混合程度[3]。保持進水含量不變，逐步增加進水量，然后采用連續進水，使厭氧污泥得到馴化。開始進水COD 容積負荷為0.9 kg/(m3·d)，調試過程中，當VFA 的質量濃度<300 mg/L、出水pH>6.6、COD 去除率>60%，并且出現內回流時，說明各項指標正常，將進水負荷提高20%，進行下一階段實驗運行。穩定運行5 d 后，按計劃逐步提高有機負荷，直至IC 反應器達到設計水量和COD。啟動實驗研究過程中，IC 反應器的進出水COD 及其的去除率隨時間變化情況如圖2 所示。

由圖2 可知，啟動的最初幾天，反應器內有機污染物少，起始負荷較低，進水中的污染物含量不能很快得以體現，導致出水COD 較低。隨著進水COD、進水量和進水有機負荷的提高，HRT 也隨之減少，反應器出水COD 略微上升，COD 的去除率也略有下降，但始終保持較高的去除率。2 個月后，IC 反應器出水COD 穩定在1 100 mg/L 左右，COD 去除率在85%以上，啟動完成，開始進行A/O 池的調試運行。

3.3 A/O 池

IC 反應器出水自流進入A/O 池，投加取自周圍污水處理廠壓濾過的剩余污泥和未經發酵的糞便水進行曝氣，當觀察到污泥呈棕黃色后停止曝氣，讓污泥自由沉降并排掉部分上清液，再次補充一定量的糞便水繼續曝氣[4]。2 d 后發現A/O 池中的污泥量明顯增加，此時開始連續進水。開始COD 容積負荷為0.324 kg/(m3·d)，以滿負荷流量的20%為梯度逐步提高進水流量，并通過曝氣，使A 池中的DO 的質量濃度保持在0.5 mg/L 以下，O 池DO 的質量濃度在2.0mg/L 以上。每改變一次進水流量，系統穩定運行4 d，從連續進水開始，運行20 d 后，污泥呈現棕黃色，沉淀后的上清液呈黃綠色，而且測得出水各項指標均達到設計要求，表明活性污泥基本培養成功，啟動完成，進入穩定運行階段。調試過程中COD、NH3-N 的去除效果分別見圖3 和圖4。

由圖3 和圖4 可知，剛啟動的一段時間，由于廢水中的微生物需要有一定的適應過程，因此COD、NH3-N 的去除率不穩定。隨著池中微生物活性增強，污泥含量增加，COD 去除率得到提高。運行20 d 后，出水COD 和NH3-N 的質量濃度分別穩定在200mg/L和20 mg/L 左右，去除率分別達到80%和90%以上。

3.4 高級催化氧化

經類芬頓正交實驗和單因素實驗進行實驗研究，并結合現場實際運行情況最終確定：質量分數30%的H2O2投加量0.51 L/m3，FeSO4投加量0.56 kg/m3，PAC 投加量為46.5 g/m3 （質量分數為10%），PAM投加量為0.8 g/m3（質量分數為1%）。

4 處理效果及效益分析

4.1 處理效果

調試結束后，通過現場化驗室對廢水處理系統進行連續1 周、每天3 次的取樣監測，結果表明，系統運行穩定，處理效果好，COD、BOD5、NH3-N、SS 總去除率分別達到98.96%、99.64%、96.47%、97.46%，出水滿足GB 8978－1996 中一級排放要求[5]。監測結果見表2。

4.2 運行費用

該廢水處理系統的運行費用為2.5 元/m3，其中電費1.14 元/m3，藥劑費1.21 元/m3，人工費0.15 元/m3。IC 反應器產生的沼氣回收再利用，用于鍋爐燃燒產生蒸汽，所產生的收益基本與廢水處理系統的運行費用持平。

4.3 環境效益

工程穩定運行后，每年COD、NH3-N、SS、BOD5消減量分別約9 125、341.6、834.6、4 505 t，大大減輕了水體污染，同時對促進區域經濟發展和改善生態環境都有積極的影響。具體參見http://m.dongaorq.cn更多相關技術文檔。

5 結論

工程運行情況表明，采用預處理-IC-A/O- 高級催化氧化工藝處理氨基酸廢水，調試完成后運行穩定，處理效率高，出水水質滿足GB 8978－1996 中一級排放要求。此外，采用事故廢水超效淺層氣浮應急措施，使得廢水處理系統更有保障的運行，為同類污水處理工程設計提供一定的參考作用。