UASB-氧化沟工艺在酱油废水处理工程中的应用
流式厌氧污泥床反应器(UASB)是近几年发展的一种新型厌氧反应器，具有污泥浓度高、结构简单、运行稳定等特点。氧化沟是一种新型活性污泥法。采用UASB-氧化沟工艺处理某食品公司的酱油废水，本文对该工程进行介绍和分析。
1工程概况
本污水处理工程涉及的污水来源于广东省某食品有限公司在酱油加工过程中排放的生产污水。该污水中含有原料所夹带的泥沙、半成品和成品流失而形成的较高浓度的有机污染物质。该厂废水的最大量为800m3/d，考虑到生产量的波动，该工程的设计水量为1000m3/d，处理后出水水质执行《广东省污水排放标准》（DB44/26-2001）一级标准。该工程的设计进水水质和排放标准见表1。
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2废水处理工艺
2.1工艺流程选择
本工程处理的污水有机物浓度高,BOD5/COD为0.6以上，可生化性很好。一般宜采用生化处理。该类废水通常的处理工艺有两种，一种是两级或多级好氧生物处理工艺；另一种是厌氧-好氧生物处理工艺。经综合比较这两种生物处理工艺，厌氧-好氧工艺具有很强的竞争性，它是一种省电省能、运行费用低的工艺。所以本工程采用UASB-氧化沟工艺。工艺流程如图1所示。
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2.2工艺流程说明
集水井进水口设细格栅机，去除一些较大的悬浮物和漂浮物。污水自流进入集水井，从集水井用水泵提升到撇油沉淀池，进行除油和初次沉淀，并设污泥泵将沉淀污泥输送至污泥池。废水在调节池停留一定的时间匀质匀量后，用污水泵抽送到UASB反应器的底部，在UASB反应器内进行厌氧处理。废水在氧化沟进行好氧处理，降解废水中剩余的有机物。在氧化沟内曝气器的作用下，废水与污泥在各槽内循环流动，处于完全混合状态，接触效果好，生化反应完全。废水经UASB+氧化沟处理后，90%以上的有机物被去除。氧化沟的出水进入二沉池，经沉淀后，出水pH值、COD、BOD5、SS、NH3-N、色度等指标都能达到排放标准。二沉池污泥进入污泥浓缩池，经浓缩后回流到氧化沟内，剩余污泥进入池，经污泥脱水机脱水形成泥渣后外运处置。
2.3工艺特点
(1)工艺流程简单，构筑物少、布置紧凑，占地面积小，基建和运行费用低；(2)活性污泥高，处理效果好，出水水质清澈、稳定，出水悬浮物含量少；(3)厌氧段在无动力的情况下，可去除60%左右的有机物，大大降低了废水的处理成本，好氧段的动力消耗少；(4)对水温、pH值、COD的抗冲击负荷能力强；(5)污泥产生量少，污泥性质稳定，并可回收沼气。
2.4主要工艺单元
2.4.1UASB反应器
UASB反应器分为3层，上部为气、固、液三相分离器，中部有污泥悬浮层，底部有一污泥床层。酱油废水用污水泵抽送到UASB反应池的底部，以0.5～2.0m/h的上流速度向上流过由絮状或颗粒状污泥组成的污泥床。随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，有机物被兼性菌和厌氧菌分解成沼气，沼气引起污泥床扰动。在污泥床产生的气体中有一部分附在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的顶部。污泥颗粒的上升撞击到脱气挡板的底部，这引起附着的气泡释放；脱气的颗粒污泥沉淀回到污泥层的表面。自由气体和污泥颗粒释放的气体被收集在反应器顶部的集气室内。液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到沉淀室内，剩余固体和生物颗粒从液体中分离并通过反射板落回到污泥层的上面。
UASB反应器的主要特点是集厌氧消化与三相分离（沼气、污水和颗粒物的分离）于一体，结构紧凑；将接种的厌氧或好氧絮状污泥培养成沉降性能好、活性高的厌氧颗粒污泥；反应器的污泥层中微生物浓度高，容积负荷率大，水力停留时间短，耐冲击负荷能力强，运行稳定性好；既发挥了厌氧消化不需供氧的优点，又克服了传统厌氧消化反应器效率低、体积庞大以及中温厌氧消化反应器投资与运行费用高、操作管理复杂的缺点。
本工程中，UASB池共有四座，UASB的设计水力负荷为0.2m3/m2·h，水力停留时间18h；设计体积负荷为3.0kgCOD/m3·d，所需有效容积533m3，池体尺寸5.8m×5.8m×5.0m，实际有效容积672m3，实际体积负荷2.4kgCOD/m3·d，小于设计体积负荷，满足要求。产生的污泥量160kg，取污泥含水率为99.6%，污泥体积为40m3/d。
2.4.2氧化沟
氧化沟是在传统活性污泥法基础上改型和发展，由于其曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动。它将曝气、沉淀、污泥稳定等处理过程为一体，间歇运行，COD去除率高达95%，管理方便，运行效果稳定。
本工程中，由于酱油废水浓度较高，UASB处理出水达不到排放标准，需接好氧处理。而且废水NH3-N浓度超过排放标准，因而在方案选择时需要可同时去除氨氮和有机物功能的生化处理设施。目前，国内常用的脱氮工艺为A/O系统、SBR和SBR的变种以及氧化沟等技术。其中氧化沟工艺的硝化和反硝化分开，能发挥各自功能，不需混合液内回流，因而运行费用低，是既去除有机物同时还去除NH3-N较好的生化工艺，具有耐冲击负荷和出水稳定等优点。
氧化沟分为好氧区和缺氧区。好氧区设提升式微孔曝气器，提升式微孔曝气器的特点是在运行时可进行维修，不需要停产维修；缺氧区设3台液下推流器。为了减少地基的打桩量，节省基建投资，本工程将氧化沟建在调节池的上部。设污泥浓度MLSS为4500mg/L，并取污泥负荷为0.12kgBOD5/kgVSS·d。设计体积负荷0.2kgBOD5/m3·d，所需容积900m3，池体尺寸32.9m×12.0m×6.0m，实际容积1200m3，大于所需容积，满足要求；污泥产生量72kg，取污泥含水率为99.6%，污泥体积为18m3/d；设进氧化沟的BOD5浓度200mg/L，NH3-N浓度46mg/L，所需的空气量12m3/min。
3运行调试及处理效果
整个工艺的启动调试分4个阶段，污泥驯化培养阶段、颗粒污泥形成阶段、提高处理负荷阶段和颗粒污泥富集阶段。厌氧工段所需污泥取自某城市污水处理厂的脱水硝化污泥，好氧工段所用污泥取自城市污水处理厂的好氧脱水污泥。调试时首先将厌氧池升温至35℃左右，控制进水量在90m3/h左右，白天进水，晚上停止进水，同时清理UASB和氧化沟液面上由污泥带入的杂物，注意观察液面，不让厌氧池和氧化沟内污泥流失。如果出水中带有大量的污泥则停止进水，同时监测控制UASB反应器进水总量、进出水pH值、温度，将UASB反应器进水pH值控制在6.5～7.5之间。然后逐步加大水量，并控制挥发酸浓度在3mg/L以内。每天对COD定期监测，当COD去除率达到75%以上时，再逐步增大流量。经过3个月的调试，系统调试成功并投入正常运行。正常运行后连续7d监测结果见表2。
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4讨论
4.1处理效果
UASB-氧化沟工艺可以有效处理酱油废水，酱油废水在进水COD为1648mg/L、BOD5为1035mg/L、SS为366mg/L，pH为6.9、色度为64倍、NH3-N为70mg/L的条件下，经UASB-氧化沟工艺处理后，外排废水COD为79mg/L、BOD5为16mg/L、SS为38mg/L、pH为7.5、色度为8倍、NH3-N为7mg/L，相应的COD去除率为95.2%、BOD5去除率为98.5%、SS去除率为89.6%、色度脱除率为87.5%、NH3-N去除率为90%。酱油废水经过UASB-氧化沟工艺处理后，能够达标排放。
4.2抗负荷冲击能力
COD去除率随进水COD浓度的变化如图2所示。结果表明，UASB反应器处理效率受外界影响较大，达到稳定，COD去除效率约为60%。氧化沟具有耐负荷冲击性能，保持较高的COD去除率，约为90%。而对于整个UASB-氧化沟系统，尽管进水COD的水质变化较大，但由于氧化沟抗冲击负荷能力强，所以出水水质稳定、波动不大。
4.3对温度的适应性
该工程从开始启动至今，池内温度在15～35℃变化，但废水水质始终维持在较高的处理水平，出水浓度不受影响。该工艺在不同的温度范围内都能取得较好的处理效果，是由于反应池截留污泥量多，不同种类的微生物聚集在一起，在不同的温度范围内不同的菌种大量生长繁殖，起主导净化效果的缘故。
5结论
UASB-氧化沟工艺处理酱油废水，取得了非常好的效果，出水水质能够稳定达到《广东省污水排放标准》（DB44/26-2001）一级标准，而且该工艺具有占地面积小，处理效果好，运行费用低等特点，能广泛应用于酱油废水处理和发酵废水处理的实际工作中。
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