谷氨酸生產(chǎn)廢水是治理難度較大的高濃度有機(jī)污水，具有酸性強(qiáng)、高COD、高氨氮、難生物降解的特點(diǎn)，同時(shí)谷氨酸生產(chǎn)廢水水質(zhì)水量變化較大〔1, 2, 3〕 。目前處理谷氨酸生產(chǎn)廢水的方法中生物法有活性污泥法、生物接觸氧化法、SBR、UASB、MBR 等，物化法有吸附過濾法、絮凝法、電滲析等〔4〕 。

1 廢水水質(zhì)及特征
甘肅某生物科技有限公司隨著谷氨酸生產(chǎn)線生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和生產(chǎn)工藝的升級(jí)，目前的生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)及相關(guān)配套設(shè)備已不能滿足生產(chǎn)廢水水量、水質(zhì)的要求。因此，需要對(duì)現(xiàn)有廢水處理系統(tǒng)及配套設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造，以滿足廢水處理需要。處理后的水質(zhì)要求達(dá)到《味精工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 19431—2004）。生產(chǎn)廢水實(shí)際進(jìn)水及設(shè)計(jì)出水水質(zhì)見表 1。

根據(jù)綜合廢水情況設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，并取安全系數(shù)為1.2。

谷氨酸生產(chǎn)廢水特征：由于廢水排放周期的間斷性與不連續(xù)性，因而廢水水量水質(zhì)變化十分顯著；廢水酸性強(qiáng)，混合廢水pH<4.0；COD 平均達(dá)到2.9 g/L，最高可達(dá)40 g/L；谷氨酸生產(chǎn)廢水中的NH 3 -N 含量高，廢水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，正常生產(chǎn)時(shí)NH 3-N 質(zhì)量濃度在450~600 mg/L 之間。

1 原處理工藝及問題分析
原污水處理工藝如圖 1 所示。

原有廢水處理工藝系統(tǒng)存在的問題：（1）原有廢水集水池總?cè)莘e僅有90 m 3 ，整個(gè)工藝中未設(shè)置調(diào)節(jié)池，因此無法對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)，尤其是在生產(chǎn)間歇和生產(chǎn)設(shè)備檢修時(shí)，生產(chǎn)廢水間斷排放，其水質(zhì)、水量變化巨大，將嚴(yán)重影響后續(xù)污水處理系統(tǒng)的效率。 （2）無pH 調(diào)節(jié)系統(tǒng)，無法對(duì)廢水的酸堿度進(jìn)行加藥調(diào)節(jié)，尤其是在廢水間斷排放時(shí)，有時(shí)pH 將達(dá)到2~3，酸性很強(qiáng)，會(huì)對(duì)后續(xù)微生物系統(tǒng)中微生物的呼吸作用及代謝功能產(chǎn)生障礙，使其生理活動(dòng)無法正常進(jìn)行，嚴(yán)重影響生物處理系統(tǒng)的處理能力。 （3）現(xiàn)有水處理工藝未設(shè)置事故池，當(dāng)發(fā)生生產(chǎn)事故時(shí)，排出的生產(chǎn)廢水COD 將達(dá)到20~40 g/L，NH3 -N 也能達(dá)到數(shù)g/L，這樣的廢水進(jìn)入處理系統(tǒng)將嚴(yán)重影響整個(gè)處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 （4）生物處理系統(tǒng)為三段好氧串聯(lián)，沒有設(shè)置厭氧或缺氧部分，因而無法保證對(duì)COD、NH3-N、TN 的去除效果。 （5）現(xiàn)行污水處理工藝未針對(duì)谷氨酸生產(chǎn)廢水中氨氮含量較高的特點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)的脫氮處理工藝，僅僅依靠好氧生物系統(tǒng)處理無法使出水中氨氮指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放。

3 處理工藝改造方案及分析
3.1 改造工藝流程
根據(jù)本工程的特點(diǎn)，改造時(shí)針對(duì)特征污染物的去除，結(jié)合原有廢水處理設(shè)施，采用好氧生物+復(fù)合生物兩段生物組合處理工藝，即由調(diào)節(jié)池+pH 調(diào)節(jié)系統(tǒng)+好氧生物系統(tǒng)+初沉池+復(fù)合生物池+終沉池+ MBR+砂濾池+化學(xué)脫氮組成的主體處理工藝，確保污水處理達(dá)標(biāo)排放。剩余污泥利用原有污泥處理設(shè)施，采用污泥濃縮+污泥機(jī)械脫水的工藝處理。改造后的污水處理工藝流程如圖 2 所示。

3.2 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)及說明
各單元處理工藝及構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)見表 2。
表 2 主要構(gòu)筑物參數(shù)

（1）調(diào)節(jié)池。在污水處理站內(nèi)新建調(diào)節(jié)池。谷氨酸生產(chǎn)廢水存在水質(zhì)、水量隨時(shí)間變化較大的特點(diǎn)。因此在進(jìn)入生物處理系統(tǒng)之前設(shè)置調(diào)節(jié)池，能保證進(jìn)入后續(xù)處理單元的廢水的水質(zhì)、水量相對(duì)穩(wěn)定。同時(shí)，調(diào)節(jié)池也相當(dāng)于一個(gè)小型的厭氧池，能對(duì)有機(jī)污染物起到一定的降解作用。

（2）事故池。在污水處理站內(nèi)新建事故池，以確保發(fā)生生產(chǎn)事故時(shí)，排放出的谷氨酸廢水不直接進(jìn)入整套污水處理系統(tǒng)，而是排入事故池中暫時(shí)貯存，保證整套系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）集水池（提升泵房）。將原有西側(cè)集水池進(jìn)行改造。集水池主要用來將污水提升至酸堿調(diào)節(jié)池。

（4）酸堿調(diào)節(jié)池。由原有初沉池改建。酸堿調(diào)節(jié)池用于調(diào)節(jié)進(jìn)入后續(xù)生物系統(tǒng)廢水的酸堿度，以確保整個(gè)生物系統(tǒng)在適宜的酸堿度條件下運(yùn)行，使生物系統(tǒng)中的微生物能正常進(jìn)行生理活動(dòng)，從而保證后續(xù)整個(gè)生物處理工藝的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

（5）兩段好氧生物池。 由原均質(zhì)池和第一段好氧生物池改建。由于谷氨酸是在厭氧環(huán)境下生產(chǎn)的，因而其生產(chǎn)廢水中的大部分有機(jī)物已經(jīng)厭氧處理，故在工藝前段應(yīng)先設(shè)置兩段好氧生物處理。

（6）初沉池。利用原有中沉池。初沉池主要用于沉淀去除兩級(jí)好氧生物池產(chǎn)生的活性污泥和腐殖污泥。在去除懸浮物質(zhì)的同時(shí)，可去除部分BOD，達(dá)到改善生物處理構(gòu)筑物的運(yùn)行條件并降低BOD 負(fù)荷的作用。

（7）復(fù)合生物反應(yīng)池。由原有第二段、第三段好氧生物反應(yīng)池改建。 復(fù)合生物反應(yīng)池由厭氧池、好氧池、接觸氧化池組成，此結(jié)構(gòu)可以根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)水水量來對(duì)其進(jìn)行靈活控制。 在厭氧細(xì)菌的作用下，大部分不溶性大分子有機(jī)物可轉(zhuǎn)換為可溶性小分子物質(zhì)，同時(shí)大部分高分子有機(jī)物也被降解為小分子物質(zhì)，使得廢水的可生化性得到大幅提高，為后續(xù)處理工藝提供有利條件。通過交替厭氧、好氧生物處理，水中的有機(jī)污染物得以被有效去除。

（8）終沉池。利用原有終沉池。終沉池主要用于沉淀去除復(fù)合生物反應(yīng)池產(chǎn)生的活性污泥和腐殖污泥。

（9）膜生物反應(yīng)器（MBR）。在新建的處理設(shè)備間內(nèi)配置3 套膜生物反應(yīng)器（MBR）。由于膜的高效分離作用，膜生物反應(yīng)器的分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)沉淀池，處理后的出水比較清澈，懸浮物和濁度接近于零，細(xì)菌和病毒被大幅去除，同時(shí)膜分離使得微生物被完全截流在生物反應(yīng)器內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應(yīng)裝置對(duì)污染物的整體去除率，保證了良好的出水水質(zhì)，同時(shí)反應(yīng)器對(duì)進(jìn)水負(fù)荷（水質(zhì)及水量）的各種變化還具有很好的適應(yīng)性，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，能夠穩(wěn)定獲得優(yōu)質(zhì)的出水〔5〕 。

（10）砂濾池。由原有緩沖池改建。砂濾池的主要作用是去除水中的懸浮物質(zhì)、固體顆粒。懸浮固體是水中不溶解的非膠態(tài)的固體物質(zhì)，它們?cè)跅l件適宜時(shí)可以沉淀。用過濾器截留懸浮固體，以過濾介質(zhì)截留懸浮固體前后的質(zhì)量差作為衡量過濾器發(fā)揮作用的依據(jù)。

（11）化學(xué)脫氮。由原有消毒池改建，采用次氯酸折點(diǎn)氧化法將氨氮直接氧化為氮?dú)猓�確保出水中的氨氮達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

（12）貯泥池。通過新建的污泥收集管線，收集初沉池和終沉池中的剩余污泥。

（13）污泥濃縮池。污泥濃縮采用重力濃縮，濃縮池上清液回流到調(diào)節(jié)池進(jìn)行處理，濃縮污泥送至污泥脫水機(jī)房處理。

（14）污泥脫水機(jī)房。采用帶式壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水。

4 運(yùn)行效果
改造后工程運(yùn)行以來，各工段運(yùn)行穩(wěn)定，水質(zhì)處理效果穩(wěn)定，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，運(yùn)行數(shù)據(jù)見表 3。

由表 3 可知，改造后的處理工藝對(duì)COD、BOD、 SS、氨氮的去除率分別為96.4% 、94.6% 、92.7% 、 91.9%，出水達(dá)到了《味精工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 19431—2004）的要求。

5 效益分析
該項(xiàng)目實(shí)施后可減排COD 約2 700 t/a；BOD 約 1 310 t/a；氨氮約454 t/a。

工程改造費(fèi)為769.3 萬元，其中設(shè)備購置改造費(fèi)為322.1 萬元，土建安裝費(fèi)和材料費(fèi)為391.7 萬元，其他費(fèi)用為55.5 萬元。改造后的處理系統(tǒng)主要運(yùn)行成本來自電費(fèi)、藥劑費(fèi)。處理水量共計(jì)2 600 m 3 /d，藥劑費(fèi)共計(jì)1.44元/ m 3 ，耗電費(fèi)共計(jì)0.69 元/ m 3 ，總計(jì)直接水處理費(fèi)用為2.13 元/ t。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

6 結(jié)論
（1）整個(gè)改造工程實(shí)施過程中，充分利用了原有處理設(shè)施和設(shè)備，從運(yùn)行效果來看，改造后整個(gè)處理系統(tǒng)安全可靠，運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果較好，處理后的廢水水質(zhì)能夠達(dá)到《味精工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 19431—2004）的要求。

（2）采用多級(jí)好氧、厭氧組合生物處理工藝處理谷氨酸廢水，具有工藝先進(jìn)、技術(shù)合理、微生物活性強(qiáng)、降解能力強(qiáng)、耐沖擊性強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)。同時(shí)，兩段生物組合處理工藝均設(shè)置有回流循環(huán)系統(tǒng)，整個(gè)生物處理系統(tǒng)可靠性強(qiáng)。

（3）MBR 深度處理工藝具有操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、可調(diào)整性強(qiáng)、處理效果穩(wěn)定、耐沖擊性強(qiáng)、占地面積小等特點(diǎn)。采用該工藝可確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，從而提高整個(gè)處理系統(tǒng)的安全性和可靠性。

（4）針對(duì)谷氨酸生產(chǎn)廢水高氨氮的特點(diǎn)，末端采用化學(xué)脫氮法，利用次氯酸折點(diǎn)氧化法將氨氮氧化為氮?dú)猓�確保出水中的氨氮達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。