隔油-气浮-延时曝气工艺处理香料废水

何 涛

（威立雅（中国）环境服务有限公司, 上海 200041）

0 引言

香料产业作为精细化工领域的一个重要组成部分，产品广泛地应用于日化行业和食品行业，特点是品种多、产量小、专用性强。特别是合成香料，生产过程中发生了一系列有机化学反应，产生了大量的有机物质；另外生产过程中还需要经常更换产品及清洗反应釜，因此产生的废水具有水质水量波动较大，CODCr浓度较高，污染物成份较复杂，难降解物质较多，处理难度较大等特点。为了减少废水对环境的污染，探求高效可行的香料废水处理工艺，显得十分必要。

1 工程概况

某香料公司主营合成香精香料及单体原料的开发和生产，主要产品分为日化香精及食用香精2大系列，其产品广泛应用于食品、饮料、洗涤用品及化妆品等各行业。厂区的生产废水主要由工艺废水、设备冲洗水、包装容器清洗水及地坪冲洗水4类构成，废水处理量设计为120 m3/d，废水设计进水水质及排放标准见表1。

表1 设计进水水质及排放标准mg·L-1

2 处理工艺

2.1 废水处理工艺选择

目前，国内外香料废水处理的主要工艺有物化法和生化法[1-7]。物化法有：湿式空气氧化法、催化氧化法、Fenton法等；生化法有：ASBR、缺氧-好氧、生物接触氧化、CAST、加压生物氧化、MBR等。由于香料废水浓度高、成分复杂、水质波动大，单一的废水处理工艺很难达到排放要求,因此物化与生化的组合工艺是香料废水处理技术发展的必然趋势。

该废水的水质特征为：①油类及悬浮物含量较高；②有机物含量较高、成份较复杂；③ρ（BOD5）/ρ（COD）=0.4，废水可生化。依据该废水的水质特征及排放要求，参考国内外香料废水的各种处理方法，本工程采用“隔油-气浮-延时曝气”工艺处理该废水。

2.2 工艺流程及说明

工艺流程见图1。

图1 香料废水处理工艺流程

生产废水自流到隔油池，隔油池具有除油及集水功能，分为4个室，第1室与第2室内安装斜板，用于分离废水中的大部分浮油，然后由可调式滗油器将浮油排至废油收集罐，再由用户重新回收利用。第3室用于稳定隔油池前端的液位，第4室用作集水井，由潜水泵将收集的废水提升至调节池。

调节池内设有预曝气系统，一方面对废水进行搅拌混合，另一方面防止废水中的悬浮物沉积后厌氧发臭。废水在调节池中经水质、水量均衡后进入气浮池。

气浮池分成2格，前端进行pH值调节及混凝反应，后端用作气浮区，主要去除废水中剩余的油脂、悬浮物及部分有机物，气浮出水进行好氧生物处理。

好氧生物处理采用延时曝气活性污泥法，其特点是：曝气时间长，可达24～48 h；泥龄长、负荷较低；有机物的去除效率较高，出水水质较好。另外，曝气池内的微生物长期处于内源呼吸阶段，从理论上讲，该工艺的活性污泥增长量等于衰减量，污泥的净增量为零；实际上仍然会排出少量的剩余污泥，因此污泥产量较低。曝气池混合液进入沉淀池进行固液分离，上清液自流入中间水池，沉淀污泥大部分回流至曝气池，剩余污泥排至污泥池再处理。由于香料废水中的主要污染物是有机物，缺少N，P等营养物质，因此设置一套营养剂投加系统，根据气浮池出水的CODCr值，按 ρ（CODCr）∶ρ（N）∶ρ（P） = （250 ～ 350） ∶5 ∶1比例，向曝气池入口投加营养剂，以满足微生物新陈代谢的需要。

正常情况下，进入中间水池的出水已经能够达到排放要求，可以直接排至市政污水管网。如果生产异常，导致废水浓度严重超出设计范围，则中间水池出水被提升进入袋式过滤器，进一步去除污水中的悬浮物等杂质，延长后续吸附工艺的运行周期。袋式过滤器出水进入活性炭过滤器进行吸附处理，出水达标排放。

气浮池产生的含油浮渣及曝气池产生的剩余污泥排至污泥池，在污泥池中经曝气搅拌浓缩后，由气动泵送至板框压滤机进行脱水处理。脱水后，滤饼定期外运处置；滤液排入调节池再处理。

3 主要构筑物及设计参数

（1）隔油池

隔油池为地下式构筑物，具有隔油和集水功能，尺寸为5 000 mm×3 700 mm×3 500 mm，有效容积为50 m3。隔油池内设置FRP斜板隔油，斜板长度为1 400 mm,间距为12 mm，倾角为45°，有效容积为5.5 m3。集水井内设置提升泵2台，1用1备，流量为20 m3/h，扬程为12 m，功率为2.2 kW。

（2）调节池

调节池为半地下式构筑物，尺寸为10 000 mm×3 000 mm×4 300 mm，有效容积为120 m3，池内设有1套预曝气搅拌系统,预曝气鼓风机风量为4.32 m3/min，风压为49 kPa，功率为7.5 kW。另外设2台提升泵，1用1备，流量为8 m3/h，扬程为11 m，功率为1.7 kW。

（3）气浮池

气浮池为地上式构筑物，设计进水流量为5～6 m3/h，尺寸为4 600 mm×1 200 mm×1 850 mm，有效容积为8 m3。气浮池前端为pH值调节及混凝反应区，配置1台搅拌机，转速为100 r/min，功率为0.37 kW；pH值调节范围为7.5～8.5，混凝剂PAC投加量为80 mg/L。后端为气浮区，表面负荷为2.6 m3/(m2·h)，回流比为 30% ～ 60%；设置 1台刮渣机，转速为5 r/min，功率为0.37 kW；2台溶气回流泵，1用1备，流量为3.5 m3/h，扬程为40 m，功率为1.5 kW。

（4）延时曝气池

延时曝气池为半地下式构筑物，尺寸为10 000 mm×6 000 mm×4 500 mm，有效容积V=240 m3，停留时间为48 h，ρ(MLSS)=3 000 mg/L，污泥负荷Lr=0.17 kg/(kg·d)，ρ(DO)=2.0 ～ 2.5 mg/L。 设置 2 台鼓风机供气，1用1备，鼓风机风量为4.32 m3/min，风压为49 kPa，功率为7.5 kW。采用KKI215微孔曝气头，数量为144个。

（5）沉淀池

沉淀池为半地下式构筑物，设计采用竖流式沉淀池，尺寸为Φ3 500 mm×4 500 mm，表面负荷为0.52 m3/(m2·h)，沉淀时间为 3.0 h。池内设置 1台中心传动刮泥机，转速为0.2 r/min，功率为0.55 kW。污泥回流泵为2台，1用1备，流量为10m3/h，扬程为10m，功率为0.75 kW，污泥回流比为100%～150%。

（6）中间水池

中间水池为半地下式构筑物，尺寸为3 800 mm×2 700 mm×4 500 mm，有效容积V=32 m3。池内设置2台提升泵，1用1备，流量为10 m3/h，扬程为21 m，功率为3 kW，。

（7）袋式过滤器

过滤器设置2台，1用1备。外壳采用304不锈钢制作，尺寸为Φ220 mm×650 mm。滤袋选择耐腐蚀性强的材料，过滤孔径为50 μm。

（8）活性碳过滤器

过滤器采用碳钢防腐，尺寸为Φ1 200 mm×4 000 mm，选择优质颗粒活性碳作为滤料，滤料粒径0.80～1.20 mm，滤料厚度1 200 mm，滤速5 m/h。

（9）污泥池

V=23 m3。池内设置2台气动隔膜污泥泵，1用1备，流量为1 m3/h，扬程为60 m。污泥池与调节池共用1台鼓风机供气，池内设有1套曝气搅拌系统。

4 调试及运行状况

工程调试的重点在于气浮池调试和延时曝气池内活性污泥的培养及驯化。

4.1 气浮池调试

气浮调试过程中，经过多次试验，确定了以下运行参数：pH值范围为7.5～8.5，PAC投加量约80 mg/L，溶气泵出口压力为0.35～0.4 MPa，回流比为40%～50%。现场观察，气浮池达到以下运行效果：在气浮混凝区，絮体形成良好；在气浮接触区，减压释放后的溶气水呈乳白色，气泡分散度高且比较均匀；在气浮分离区，絮体能够被微细气泡浮起，浮渣刮除干净，气浮出水澄清。以上现象说明气浮池运行正常，调试完成。

4.2 活性污泥的培养及驯化

取市政污水厂的脱水污泥约4t（含水率约80%），作为接种污泥按，投入延时曝气池中，投入之前用细筛网将泥浆中的杂质去除。污泥投加完毕，鼓风闷曝3 d。接着采用连续进水、连续曝气的方式，向曝气池中连续加入生活污水，运行1周左右，逐渐恢复污泥的活性。然后逐渐按设计负荷的20%～30%为宜，小流量连续进入生产废水，并投加一定剂量的营养盐，控制曝气池中ρ（DO）为2～2.5 mg/L。当沉淀池出水水质稳定后再增加进水流量，提高负荷。重复以上步骤，直至最后达到设计负荷，此时活污泥的培养与驯化工作基本完成。活性污泥的培养及驯化过程大约需要1个月时间。

4.3 运行结果

经过一段时间的稳定运行后，从曝气池取泥水混合样观察，污泥沉降速度快；镜检发现大量的菌胶团、累枝虫、钟虫及轮虫等。通过污泥性状、生物相及出水水质判断，活性污泥系统运行良好，各工艺单元运行正常。水质监测结果见表2。

表2 进出水监测结果平均值

5 经济分析

该工程占地面积为300 m2，总投资约300万元，综合吨水运行成本为3.83元，其中电费为2.75元/m3，药剂费0.25元/m3，人工费为0.83元/m3。

6 结语

（1）采用“隔油-气浮-延时曝气”工艺处理香料废水，对CODCr，BOD5，SS及动植物油的去除率分别为：96.9%,98.9%,87.5%,97.6%，出水能够达到排放标准。

（2）由于香料生产废水为间歇式排水，水质水量波动较大，设计一个较大的调节池，对于后续工艺的稳定运行非常关键。

（3）由于香料废水中缺乏N，P等营养元素，因此应根据曝气池进水水质及时投加营养剂，防止曝气池内因缺乏N，P而出现污泥膨胀。

（4）在延时曝气池内，应控制ρ（DO）的范围为2～2.5 mg/L，防止曝气池内因DO浓度过高或不足而出现污泥膨胀。

（5）由于气浮产生的浮渣含有较多的油脂，采用板框压滤脱水较为困难。通过投加石灰乳和PAM进行污泥调质后，污泥脱水性能得到极大改善，解决了含油污泥脱水困难的问题。