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SBR－BAF工艺处理乳酸废水的研究

摘要 对采用SBR－BAF工艺处理乳酸废水的工艺作了详细说明。工程实践表明，进水COD和BOD5分别为1 402～1 621、634～823 mg/L，经过SBR－BAF两级生化处理后，出水COD和BOD5分别为65～80、11～17 mg/L，COD和BOD5的总去除率分别为95%和98%，出水符合《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）一级标准。
关键词 SBR BAF 乳酸废水
Treatment of lactic acid wastewater by SBR-BAF process Wang Baiyang，Wang Huiping，Lai Jianghua，Liu Wenting.（School of Environmental Science and Engineering，Nanchang University，Nanchang Jiangxi 330029）
Abstract: The craft SBR-BAF process for lactic acid wastewater was introduced. The engineering example indicated that the lactic acid wastewater which has highly concentrated organic impurities and large fluctuating of quality and flux can be treated effectively by this process，the quality of the final effluent can meet the First Grade of the National Effluent Discharge Standard(GB 8978——1996). It has notable advantages such as simple design，flexible operation，less land and stable effect on treatment.
Keywords: sequencing batch reactor；biological aerated filter；lactic acid wastewater
某公司以淀粉糖为原料，通过发酵生产乳酸。随着乳酸用量越大，乳酸废水也越多。乳酸废水含有多种酸类和有机酯类，直接排放会造成水体、土壤的污染，因此必须对乳酸废水进行处理后达标排放。
1 乳酸废水水质水量
乳酸废水主要来自于生产过程、设备清洗、分离液等。废水排放量为500 m3/d。废水处理设计排放标准按《污水综合排放标准》（GB 8978－1996）一级标准执行，水质指标见表1。
表1 乳酸废水水质指标及排放标准
项目
COD/（mg·L-1）
BOD5/（mg·L-1）
SS/（mg·L-1）
pH
乳酸废水
排放标准
1 500
≤100
700
≤20
200
≤70
3～9
6～9
2 工艺流程
乳酸废水中主要成分为淀粉糖、菌体、乳酸和醇等污染物[1]，生产原料和投加的营养物质中无有毒有害物质，可生化性较好，故采用生化处理为主的处理工艺，工艺流程见图1。
乳酸废水经过格栅，去除较大悬浮物后进入中和调节池。由于乳酸废水一般
呈酸性，在中和调节池中投加片状NaOH进行中和。废水经中和调节池后由潜污泵提升到SBR池。SBR池的滗水重力流入BAF池，经BAF池后出水进入清水池。BAF池的反冲洗排水重新回流至中和调节池。SBR池的污泥排入污泥浓缩池，经浓缩脱水，滤液回流到中和调节池，泥饼外运。

图1 废水处理工艺流程
3 主要构筑物与设计参数
（1） 粗细格栅：废水经厂区排水管收集后进入格栅进水井，去除较大悬浮物或漂浮物，1座，钢混结构，尺寸为1.5 m×0.5 m×2.2 m。
（2） 中和调节池：各设中和池、调节池各1座，钢混结构。中和池停留时间0.43 h，尺寸为1.5 m×1.5 m×4.3 m。调节池用来调节水质和水量的不均匀性，1座，钢混结构，尺寸为8.0 m×8.0 m×4.3 m，水力停留时间为12 h。
（4） SBR池：1座，分为两格，钢混结构，设计COD负荷为0.8 kg/（m3·d），单格尺寸为5.0 m×5.0 m×5.7 m，运行周期6 h。
（5） BAF池：1座3格，钢混结构，单格尺寸为4.0 m×4.0 m×6.7 m，过滤滤速为0.43 m/h，COD负荷为2.0 kg/（m3·d）。
（6） 清水池：1座，钢混结构，6.0 m×6.0 m×5.3 m，有效容积为180 m3。
（7） 污泥浓缩池：储存并调节污泥量，同时对污泥进行浓缩，1座，钢混结构，尺寸为3.5 m×3.5 m×5.0 m。
（8） 鼓风机房：鼓风机3台（2用1备），型号为RT100，功率为15 kW，风量为8.4 m3/min，风压为58.8 kPa。反冲时鼓风机1台，型号为RT150，功率为37 kW，风量为22.7 m3/min，风压为58.8 kPa。
4 工艺运行及处理效果
4.1 工艺运行
4.1.1 SBR池污泥驯化
培养方式采用同步法，即培养驯化同时进行。取南昌市某污水处理厂的活性
污泥作为接种污泥，用量5 t左右，倒入SBR池两格中，每池注入清水50 m3，再补加乳酸废水至设计水位，闷曝48 h后沉淀1 h，排水后重新补加乳酸废水至设计水位，如此运行，直到废水处理量达到满负荷。此后按照调试计划，即进水2 h，进水1 h后开始曝气，曝气3 h、沉淀1 h、排水1 h的模式运行，运行过程中检测DO、MLSS、pH、SV及进出水COD等参数，并用显微镜观测污泥的生物相。运行15 d后污泥颜色由灰色转为黄褐色，SV由最初的5%左右上升到20%，MLSS约2 000 mg/L，污泥沉降性能良好，镜检可以发现有大量的钟虫、线虫、边毛虫和少量的轮虫等，活性污泥基本成熟，进入正常运行阶段。
4.1.2 SBR池运行
SBR池两格交替进行，采用微孔曝气，运行周期为6 h,其中进水2 h、曝气3 h、沉淀1 h、排泥5 min、排水1 h，每周期排水量为有效池容的50%（体积分数）。池中应保持足够的溶解氧，不宜过高或过低。一般溶解氧保持在2～4 mg/L较为合适。
4.1.3 BAF池挂膜
清水与乳酸废水各50%（体积分数）进入到BAF池，闷曝48 h后排除1/3（体积比，下同）水量，投加1/3（体积比）乳酸废水量，再闷曝48 h，再排除1/3水量，取陶粒滤料观察，此时肉眼可见部分陶粒上附有淡黄色的膜状物质。96 h闷曝结束后以20%（体积分数）的设计流量连续进水，使微生物逐渐适应进水水质，出水变清澈后，逐渐加大进水流量，直至达到设计要求为止。经过15 d的连续进水，COD去除率大于80%，这时可认为挂膜完成。
4.1.4 BAF池反冲洗
反冲洗是维持曝气生物滤池正常运行的关键，反冲洗的好坏对出水水质、工作周期、运行状况的影响很大[2]。其基本要求是：在较短的反冲洗时间内，使滤料得到清洗，恢复其除污能力。采用气水联合反冲洗方式冲洗，其反冲洗顺序为:先单独气冲5～7 min，气冲强度为20 L/（m2·s），再气水联合反冲洗5～10 min，水冲强度15 L/（m2·s），最后用水漂洗3 min，冲洗强度为10 L/（m2·s）。反冲洗周期为48 h。
对于曝气生物滤池，控制好气水反冲洗强度显得尤为重要，过低达不到反冲洗的目的，过高会使生物膜严重脱落，造成填料层内生物量减少，以致影响处理效果，并易造成填料的破损、流失及增加不必要的反冲洗耗水量、耗电量。
4.1.5 问题分析
运行中也发现了一些问题，如污泥膨胀和大量泡沫等。对水样检测发现乳酸废水中缺乏N、P等营养物质。由于N、P营养物质的缺乏，容易造成丝状菌和放线菌的大量繁殖，从而产生污泥膨胀和泡沫，降低污泥浓度，因此运行过程中必须定期检测废水中N、P浓度，当N、P浓度不足时，应按COD∶N∶P=200∶6∶1（质量比）投加尿素和磷酸二氢钾。实际运行中通过控制营养盐的投加比和曝气量，解决污泥膨胀和泡沫问题。
4.2 处理效果
工程建成后经调试，出水中各项指标经当地环保监测站监测均能达标排放，监测结果见表2。
表2 监测结果
监测指标
进水
SBR池
BAF池
总去除率/%
出水
去除率/%
出水
去除率/%
COD/（mg·L-1）
BOD5/（mg·L-1）
SS/（mg·L-1）
pH
1 402～1 621
634～823
182～213
3～9
561～673
207～293
80～100
7.0～7.2
60
65
55
—
65～80
11～17
5～15
7.0～7.5
80
85
80
—
95
98
95
—
5 经济分析
工程总投资为260万元。
（1）电费：每天用电量729 kW·h，电价0.5元/(kW·h)，折合吨水电费为0.73元/m3。
（2）药剂费：药剂主要是营养盐和酸碱调节剂，折合吨水费用为0.22元/m3。
（3）人工费：废水处理站定员4人，工资为1 000元/（月·人），折合吨水处理费为0.27元/m3。
（4）折旧费：折旧率土建按4.8%，设备按8%计，则折旧费为，土建5.04万元/a，设备12.4万元/a，合计17.44万元/a，折合吨污水处理费为0.96元/m3。
（5）设备维修费：按折旧费的10%计算，合计1.74万元/a，折合吨水费用为0.10元/m3。
计折旧费在内，合计运行费用为41.42万元/a，废水处理成本为2.27元/m3。不计折旧费，合计运行费用23.98万元/a，废水处理成本为1.31元/m3。
6 结 论
SBR－BAF处理乳酸废水是一种有效的处理工艺。进水COD和BOD5分别为1 402～1 621、634～823 mg/L，经过SBR－BAF两级生化处理后，出水COD和BOD5分别为65～80、11～17 mg/L，COD和BOD5的总去除率分别为95%和
98%，出水符合《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）一级标准。
参考文献
[1] 夏群，江栋，陈泽涛.乳酸生产废水处理工程设计及运行结果[J].工业用水与废水，1999，30（3）：22-24.
[2] 陈春宁，刘金香.胰岛素制药废水的处理[J].工业用水与废水，2005，36（4）：78-80.