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谷氨酸生產廢水是治理難度較大的高濃度有機污水，具有酸性強、高COD、高氨氮、難生物降解的特點，同時谷氨酸生產廢水水質水量變化較大〔1, 2, 3〕 。目前處理谷氨酸生產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 廢水水質及特征
甘肅某生物科技有限公司隨著谷氨酸生產線生產規(guī)模的擴大和生產工藝的升級，目前的生產廢水處理系統(tǒng)及相關配套設備已不能滿足生產廢水水量、水質的要求。因此，需要對現(xiàn)有廢水處理系統(tǒng)及配套設施進行升級改造，以滿足廢水處理需要。處理后的水質要求達到《味精工業(yè)污染物排放標準》（GB 19431—2004）。生產廢水實際進水及設計出水水質見表 1。

根據(jù)綜合廢水情況設計進水水質，并取安全系數(shù)為1.2。

谷氨酸生產廢水特征：由于廢水排放周期的間斷性與不連續(xù)性，因而廢水水量水質變化十分顯著；廢水酸性強，混合廢水pH<4.0；COD 平均達到2.9 g/L，最高可達40 g/L；谷氨酸生產廢水中的NH 3 -N 含量高，廢水水質監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，正常生產時NH 3-N 質量濃度在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）原有廢水集水池總容積僅有90 m 3 ，整個工藝中未設置調節(jié)池，因此無法對生產廢水進行水質、水量的調節(jié)，尤其是在生產間歇和生產設備檢修時，生產廢水間斷排放，其水質、水量變化巨大，將嚴重影響后續(xù)污水處理系統(tǒng)的效率。 （2）無pH 調節(jié)系統(tǒng)，無法對廢水的酸堿度進行加藥調節(jié)，尤其是在廢水間斷排放時，有時pH 將達到2~3，酸性很強，會對后續(xù)微生物系統(tǒng)中微生物的呼吸作用及代謝功能產生障礙，使其生理活動無法正常進行，嚴重影響生物處理系統(tǒng)的處理能力。 （3）現(xiàn)有水處理工藝未設置事故池，當發(fā)生生產事故時，排出的生產廢水COD 將達到20~40 g/L，NH3 -N 也能達到數(shù)g/L，這樣的廢水進入處理系統(tǒng)將嚴重影響整個處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 （4）生物處理系統(tǒng)為三段好氧串聯(lián)，沒有設置厭氧或缺氧部分，因而無法保證對COD、NH3-N、TN 的去除效果。 （5）現(xiàn)行污水處理工藝未針對谷氨酸生產廢水中氨氮含量較高的特點設置相應的脫氮處理工藝，僅僅依靠好氧生物系統(tǒng)處理無法使出水中氨氮指標達標排放。

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，改造時針對特征污染物的去除，結合原有廢水處理設施，采用好氧生物+復合生物兩段生物組合處理工藝，即由調節(jié)池+pH 調節(jié)系統(tǒng)+好氧生物系統(tǒng)+初沉池+復合生物池+終沉池+ MBR+砂濾池+化學脫氮組成的主體處理工藝，確保污水處理達標排放。剩余污泥利用原有污泥處理設施，采用污泥濃縮+污泥機械脫水的工藝處理。改造后的污水處理工藝流程如圖 2 所示。

3.2 主要構筑物設計參數(shù)及說明
各單元處理工藝及構筑物的設計參數(shù)見表 2。
表 2 主要構筑物參數(shù)

（1）調節(jié)池。在污水處理站內新建調節(jié)池。谷氨酸生產廢水存在水質、水量隨時間變化較大的特點。因此在進入生物處理系統(tǒng)之前設置調節(jié)池，能保證進入后續(xù)處理單元的廢水的水質、水量相對穩(wěn)定。同時，調節(jié)池也相當于一個小型的厭氧池，能對有機污染物起到一定的降解作用。

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

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

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

（5）兩段好氧生物池。 由原均質池和第一段好氧生物池改建。由于谷氨酸是在厭氧環(huán)境下生產的，因而其生產廢水中的大部分有機物已經厭氧處理，故在工藝前段應先設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好氧生物池產生的活性污泥和腐殖污泥。在去除懸浮物質的同時，可去除部分BOD，達到改善生物處理構筑物的運行條件并降低BOD 負荷的作用。

（7）復合生物反應池。由原有第二段、第三段好氧生物反應池改建。 復合生物反應池由厭氧池、好氧池、接觸氧化池組成，此結構可以根據(jù)生產進水水量來對其進行靈活控制。 在厭氧細菌的作用下，大部分不溶性大分子有機物可轉換為可溶性小分子物質，同時大部分高分子有機物也被降解為小分子物質，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合生物反應池產生的活性污泥和腐殖污泥。

（9）膜生物反應器（MBR）。在新建的處理設備間內配置3 套膜生物反應器（MBR）。由于膜的高效分離作用，膜生物反應器的分離效果遠好于傳統(tǒng)沉淀池，處理后的出水比較清澈，懸浮物和濁度接近于零，細菌和病毒被大幅去除，同時膜分離使得微生物被完全截流在生物反應器內，系統(tǒng)內能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應裝置對污染物的整體去除率，保證了良好的出水水質，同時反應器對進水負荷（水質及水量）的各種變化還具有很好的適應性，耐沖擊負荷能力強，能夠穩(wěn)定獲得優(yōu)質的出水。

（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、固體顆粒。懸浮固體是水中不溶解的非膠態(tài)的固體物質，它們在條件適宜時可以沉淀。用過濾器截留懸浮固體，以過濾介質截留懸浮固體前后的質量差作為衡量過濾器發(fā)揮作用的依據(jù)。

（11）化學脫氮。由原有消毒池改建，采用次氯酸折點氧化法將氨氮直接氧化為氮氣，確保出水中的氨氮達到排放標準。

（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節(jié)池進行處理，濃縮污泥送至污泥脫水機房處理。

（14）污泥脫水機房。采用帶式壓濾機進行污泥脫水。

4 運行效果
改造后工程運行以來，各工段運行穩(wěn)定，水質處理效果穩(wěn)定，出水穩(wěn)定達標，運行數(shù)據(jù)見表 3。

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

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

工程改造費為769.3 萬元，其中設備購置改造費為322.1 萬元，土建安裝費和材料費為391.7 萬元，其他費用為55.5 萬元。改造后的處理系統(tǒng)主要運行成本來自電費、藥劑費。處理水量共計2 600 m 3 /d，藥劑費共計1.44元/ m 3 ，耗電費共計0.69 元/ m 3 ，總計直接水處理費用為2.13 元/ t。

6 結論
（1）整個改造工程實施過程中，充分利用了原有處理設施和設備，從運行效果來看，改造后整個處理系統(tǒng)安全可靠，運行穩(wěn)定，處理效果較好，處理后的廢水水質能夠達到《味精工業(yè)污染物排放標準》（GB 19431—2004）的要求。

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

（3）MBR 深度處理工藝具有操作簡便、自動化程度高、可調整性強、處理效果穩(wěn)定、耐沖擊性強、占地面積小等特點。采用該工藝可確保出水水質達標，從而提高整個處理系統(tǒng)的安全性和可靠性。

（4）針對谷氨酸生產廢水高氨氮的特點，末端采用化學脫氮法，利用次氯酸折點氧化法將氨氮氧化為氮氣，確保出水中的氨氮達到排放標準。