氨基酸在生產(chǎn)發(fā)酵過程中產(chǎn)生高濃度和低濃度2種廢水。高濃度廢水主要是氨基酸母液和洗膜廢水，該廢水COD濃度高、含鹽量高，水量較小，鹽分主要為硫酸銨或氯化銨，氨氮濃度每升以至到達幾千至幾萬毫克。低濃度廢水主要包括刷罐水、二次冷凝水和車間清洗水，低濃度廢水含鹽量和污染物濃度較低，水量為母液的3～5倍。經(jīng)過對氨基酸廢水組分剖析，鹽分高和高氨氮成為氨基酸工業(yè)廢水處理的難點。

　　目前國內(nèi)外對該類廢水的處置主要努力于氨基酸的回收和綜合應(yīng)用，主要包括膜別離法、生物法、氨基酸廢水的資源化應(yīng)用。

　　(1)膜別離法

　　現(xiàn)有的膜別離技術(shù)曾經(jīng)大范圍應(yīng)用，如微濾、反浸透、超濾、納濾、電滲析、浸透蒸發(fā)、液膜等。膜工藝的應(yīng)用遇到的障礙有投資運轉(zhuǎn)本錢高，易梗塞，請求高程度的預(yù)處置和定期的化學(xué)清洗以及濃縮物的處置問題。

　　(2)生物法

　　生物法是應(yīng)用微生物的生命活動降解代謝有機物為無機物來處置廢水的辦法。生物法處置廢水具有無二次污染、處置才能大、運轉(zhuǎn)費用低、能耗小等優(yōu)點，但是氨基酸廢水中含有的高鹽分如氯離子等抑止微生物的正常生長繁衍。通常需求對這些無機鹽類實施濃縮回收，再實施生物處置。

　　(3)氨基酸發(fā)酵廢液的資源化應(yīng)用

　　發(fā)酵廢液指的是氨基酸生產(chǎn)過程中發(fā)酵液經(jīng)沉降、膜過濾等方式提取氨基酸后排放的廢液。這些廢液中含有很多珍貴的資源，氨基酸菌體、蛋白質(zhì)等固體物質(zhì)懸浮物，無機鹽、有機酸及復(fù)原糖等。當(dāng)前國內(nèi)采用較多的資源化應(yīng)用辦法有：提取菌體蛋白后生產(chǎn)有機無機復(fù)混肥，生產(chǎn)飼料酵母蛋白后回收硫酸銨生產(chǎn)有機無機肥及生產(chǎn)家禽飼料添加劑等。

　　某生化公司主要以發(fā)酵法生產(chǎn)檸檬酸、賴氨酸、味精、酵母、淀粉糖等產(chǎn)品，生產(chǎn)車間主要有賴氨酸、丙氨酸、蘇氨酸等，為該生化廠區(qū)配套一座廢水處置量為5000m3/d的污水廠。經(jīng)過多級內(nèi)循環(huán)厭氧反響器(multi-internal circulation，MIC)和高塔式內(nèi)循環(huán)活性污泥好氧反響器(high tower internal circu-lating activated sludge aerobic reactor，HTO)組合工藝處置車間的氨基酸廢水，經(jīng)過50d左右的調(diào)試，最終出水到達污水排入城鎮(zhèn)下水道C級水質(zhì)規(guī)范。

　　1、氨基酸廢水設(shè)計水質(zhì)與排放請求

　　廢水設(shè)計水質(zhì)及CJ343—2010的C級規(guī)范見表1。

　　2、工藝選擇及其特性

　　2.1 工藝選擇

　　由于氨基酸廢水COD、氨氮濃度高，單獨運用厭氧或者好氧生物處置很難到達發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物排放請求。分離氨基酸廢水水質(zhì)和相關(guān)研討，決議采用機械式蒸汽再緊縮技術(shù)(mechanical vapor recompression，MVR)預(yù)處置搜集廢水中的無機鹽類，厭氧局部采用MIC厭氧反響器去除廢水中大局部有機物，產(chǎn)生的沼氣供鍋爐熄滅運用，好氧局部采用HTO好氧反響器去除剩余的有機物和大局部氨氮。

　　2.2 工藝特性

　　2.2.1 MIC多級內(nèi)循環(huán)厭氧反響器

　　MIC反響器是在上流式厭氧污泥床反響器(UASB)的根底上，經(jīng)過自主創(chuàng)新開展起來的第三代反響器。MIC反響器在IC反響器的根底上實施了改良，取消了IC反響器的外循環(huán)安裝，降低了項目投資。

　　MIC反響器在實踐工程項目中不時改良，自主設(shè)計、裝置，經(jīng)過50d的調(diào)試，反響器內(nèi)的顆粒污泥已根本順應(yīng)該廢水，COD去除率到達90%。其構(gòu)造如圖1所示。

　　2.2.2 HTO高塔式好氧反響器

　　HTO好氧反響器是一種氣提式內(nèi)循環(huán)反響器。廢水由底部進入反響器缺氧區(qū)平均進水，反響器內(nèi)導(dǎo)流筒底部開孔，曝氣頭裝置于導(dǎo)流筒中并完整吞沒，曝氣時導(dǎo)流筒內(nèi)氣泡上升構(gòu)成密度差將導(dǎo)流筒底部的廢水提升至好氧區(qū)，底部廢水不時向好氧區(qū)提升，頂部泥水混合液由導(dǎo)流筒外部向缺氧區(qū)挪動，在HTO反響器內(nèi)構(gòu)成一個個內(nèi)循環(huán)。高塔式好氧反響器的創(chuàng)新點在于一個塔內(nèi)存在缺氧區(qū)和好氧區(qū)，完成同步硝化反硝化，大大減少了構(gòu)筑物占空中積。高塔式好氧反響器工作單元如圖2所示。

　　3、工藝流程及主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

　　3.1 工藝流程

　　廢水處置工藝流程如圖3所示。氨基酸高濃度生產(chǎn)車間廢水經(jīng)過MVR預(yù)處置，低濃度廢水直接進入污水廠調(diào)理罐，實施水質(zhì)、水量的調(diào)理，并在調(diào)理罐對廢水實施升溫，經(jīng)過厭氧進水泵廢水進入MIC厭氧反響器。在厭氧塔內(nèi)去除廢水中的大局部有機物，厭氧出水COD穩(wěn)定在500～700mg/L，MIC的COD容積負(fù)荷為6～7kg/(m3·d)。厭氧出水進入配水塔，為2個HTO好氧塔平均配水。HTO好氧反響器進一步去除廢水中的COD和大局部氨氮，好氧塔出水COD為130mg/L左右，去除率80%以上，氨氮10～20mg/L，去除率95%左右。HTO好氧塔出水進入二沉池實施泥水別離，二沉池污泥實施回流，保證好氧塔污泥量，剩余污泥進入污泥消化池，經(jīng)過厭氧消化后回流至調(diào)理罐，整個污水系統(tǒng)根本不產(chǎn)生污泥，板框壓濾機作為污泥處置備用計劃，氨氮吹脫塔也作為氨氮去除異常時備用計劃。

　　厭氧過程產(chǎn)生的沼氣進入沼氣脫硫塔實施脫硫，經(jīng)脫硫后的沼氣通入穩(wěn)壓氣柜，保證供給沼氣壓力穩(wěn)定，沼氣進入鍋爐熄滅，為車間和調(diào)理罐加熱升溫提供蒸汽。

　　3.2 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

　　(1)調(diào)理罐：1座，尺寸20×20，有效容積5800m3，塔體內(nèi)部環(huán)氧樹脂防腐，外部油漆防腐。調(diào)理罐配有蒸汽加熱系統(tǒng)，控制調(diào)理罐溫度(37±1)℃。

　　(2)MIC厭氧反響器：1座，尺寸φ20×20，有效容積6000m3，塔體內(nèi)部環(huán)氧樹脂防腐，外部油漆防腐。水力停留時間24h，COD容積負(fù)荷6.6kg/(m3·d)，在中溫條件下運轉(zhuǎn)MIC厭氧反響器，COD去除率90%。MIC厭氧反響器內(nèi)部高1m處裝置32個高效布水盤，水流經(jīng)過布水盤后呈分散旋流狀態(tài)，泥水充沛接觸混合。在塔體內(nèi)部高度10～12m以及16～18m處裝置兩級三相別離器。氣液混合物經(jīng)過上升管至塔頂?shù)?/span>4個別離包實施別離，別離后泥水經(jīng)回流管至厭氧塔底部，沼氣經(jīng)過脫硫塔脫硫。主要配套設(shè)備：厭氧進水泵，3臺(兩用一備)，qv=200m2/h，揚程20m，功率P=30kW。

　　(3)HTO好氧反響器：2座，尺寸φ20×20，有效容積5800m3，碳鋼內(nèi)部外表環(huán)氧樹脂防腐，外部油漆防腐。水力停留時間48h，COD容積負(fù)荷0.34kg/(m3·d)，COD去除率80%。配套設(shè)備：型號D90-1.5離心式鼓風(fēng)機3臺(兩用一備)，風(fēng)量90m3/min，風(fēng)壓49kPa，功率132kW。

　　4、調(diào)試運轉(zhuǎn)和剖析

　　4.1 MIC厭氧反響器的調(diào)試運轉(zhuǎn)

　　接種污泥是顆粒污泥和厭氧消化泥。顆粒污泥粒徑1.2mm左右，含水率80%，來自某淀粉污水廠UASB反響器，總質(zhì)量約1000t;消化污泥，含水率75%，總質(zhì)量約500t。污泥加完之后，開端用蒸汽對調(diào)理罐實施升溫，每天升溫2～3℃，從18℃升到38℃，用時10d。氨基酸廢水有機氮濃度高，有機氮氨化后厭氧出水氨氮濃度到達400mg/L左右，對COD的去除率簡直沒有影響，pH則呈現(xiàn)小的動搖，在厭氧反響器的緩沖作用下，pH又逐步恢復(fù)至7～8。

　　污泥順應(yīng)期，應(yīng)用厭氧出水回流至調(diào)理罐，控制厭氧塔進水COD不高于5000mg/L，厭氧塔COD容積負(fù)荷小于2kg/(m3·d)。啟動5d左右，沼氣水封罐聽到氣泡聲音，闡明厭氧塔曾經(jīng)產(chǎn)生沼氣。當(dāng)厭氧塔COD去除率穩(wěn)定在80%以上時，污泥馴化完成。

　　負(fù)荷提升期，逐漸提升厭氧塔容積負(fù)荷，每次提升負(fù)荷不超越20%，直至COD容積負(fù)荷穩(wěn)定在6～7kg/(m3·d)。當(dāng)COD容積負(fù)荷提升到8～9kg/(m3·d)時，由于氨基酸廢水有機氮濃度高，水解酸化和有機氮的氨化過程實施得較快，造成反響器NH3-N過高，pH升至8，VFA升到15mmol/L，反響器緩沖才能需求1周左右才干將pH調(diào)整至正常，所以將反響器COD容積負(fù)荷穩(wěn)定在6～7kg/(m3·d)，保證厭氧塔的連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

　　經(jīng)過1個多月的調(diào)試，厭氧塔出水COD穩(wěn)定在600mg/L左右，COD去除率到達90%，揮發(fā)性脂肪酸VFA低于5mmol/L。穩(wěn)定運轉(zhuǎn)后厭氧塔進出水COD與去除率變化曲線如圖4所示。

　　由圖4能夠看出，COD去除率堅持在85%～95%，中間呈現(xiàn)水質(zhì)動搖較大，出水COD仍然可以穩(wěn)定在1000mg/L以內(nèi)。

　　4.2 HTO好氧反響器的調(diào)試運轉(zhuǎn)

　　向每個好氧塔內(nèi)各投加含水率為98%的活性污泥300t，引進厭氧出水，待吞沒曝氣頭后，開啟風(fēng)機悶曝實施配菌。待好氧塔溶解氧到達2～4mg/L，繼續(xù)引進厭氧塔出水，每天進水1000m3左右，同時開啟污泥回流泵，實施留泥。依照此方式，直至好氧塔SV30穩(wěn)定在30%～35%。HTO運轉(zhuǎn)了1個多月，硝化菌優(yōu)勢菌群逐步繁衍后，開端呈現(xiàn)pH持續(xù)降低的現(xiàn)象，即硝化反響過程產(chǎn)生了H+。

　　經(jīng)過補充調(diào)理罐廢水至好氧塔提供反硝化所需碳源，pH逐步上升至正常值7左右，在1個塔內(nèi)完成AO法反響過程。HTO調(diào)試運轉(zhuǎn)期間COD濃度和去除率變化曲線見圖5。

　　由圖5可知，HTO出水COD根本在150mg/L左右，去除率到達80%。HTO對氨氮的去除率變化曲線如圖6所示。

　　由圖6可知，繁衍硝化菌大約用了30多天，隨著系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，氨氮濃度進一步降低，去除率到達95%。實施有效的反硝化所需碳氮比(C/N)≥3.5，從超越管為好氧塔補充AO反響過程所需碳源。

　　4.3 系統(tǒng)運轉(zhuǎn)狀況

　　經(jīng)過近2個月的調(diào)試，出水已根本穩(wěn)定，出水COD、BOD5、NH3-N、SS分別降至120、40、25、45mg/L以下。詳細(xì)污水處置狀況見表2。

　　對照表1可知，二沉池出水水質(zhì)到達CJ343—2010的C級規(guī)范。

　　5、運轉(zhuǎn)費用

　　此污水處置系統(tǒng)運轉(zhuǎn)費用1.96元/m3，其中電費1.26元/m3，藥劑費0.52元/m3，人工費0.18元/m3。系統(tǒng)運轉(zhuǎn)1年暫未產(chǎn)生過多的剩余污泥，所以板框壓濾機尚未運用。MIC厭氧反響器產(chǎn)沼氣量為15000～18000m3/d，經(jīng)過脫硫后用于鍋爐熄滅產(chǎn)蒸汽，具有可觀的經(jīng)濟價值。

　　6、結(jié)論

　　(1)采用MIC厭氧反響器和HTO好氧反響工藝處置氨基酸廢水是可行的，在去除有機物的同時，滿足氨氮去除的請求，出水水質(zhì)到達CJ343—2010的C級規(guī)范。

　　(2)采用機械式蒸汽再緊縮技術(shù)預(yù)處置氨基酸生產(chǎn)車間高濃度廢水，大大減少了氨基酸廢水中的生物抑止物質(zhì)和鹽分，保證了厭氧和好氧生物處置的順利實施。

　　(3)剩余污泥經(jīng)過厭氧消化后回流至調(diào)理罐，保證了MIC厭氧反響器的污泥量，整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)1年多，完成了剩余污泥零排放，板框壓濾機作為污泥處置備用計劃。