江西某香料厂一期产能为380t/a（其中西瓜酮40t/a、覆盆子酮40t/a、橡苔300t/a），生产废水主要含有二氯甲烷、甲苯、苯酚、丁酮、环己烷等有机物，COD浓度较高且难降解，B/C值低，可生化性差，色度也较高。虽然香精香料类废水处理案例很多，但是针对特定的西瓜酮类废水处理案例鲜有报道。该工程设计采用“气浮+UASB+催化氧化+A/O+MBR”组合工艺对西瓜酮类废水进行处理，取得了较好的效果，对同类型废水处理工程的设计及运行具有参考价值。

1、工程概况

该工程进水主要为生产工艺废水、设备及地面冲洗废水、锅炉废水、生活污水和初期雨水的混合水，其中工艺废水52m3/d，水环真空泵、反应釜和地面冲洗废水合计15m3/d，锅炉废水5m3/d，生活污水8m3/d，合计80m3/d。考虑今后的增产及产量波动，设计处理规模取100m3/d。废水经过处理后主要污染物指标须满足工业园区污水处理厂纳管要求。设计进、出水水质见表1。

2、工艺流程

该项目废水排水点多，高、低浓度废水混合排放，水质、水量波动大；废水中主要含有甲苯、苯酚、丁酮、环己烷等有机物，成分复杂；废水COD较高，难降解，而且B/C值低，可生化性差。该工程的关键问题是废水中难降解有机物的降解、废水可生化性的提高，以及甲苯、苯酚、环己烷等杂环化合物的破除。

对于废水中的COD，主要需解决难降解污染物的去除问题。拟采用“UASB+催化氧化”的复合工艺提高废水可生化性，再通过“A/O+MBR”将废水中污染物进一步转化为CO2和H2O等物质去除，保证达标排放。根据废水水质、水量情况，确定采用气浮+UASB+催化氧化+A/O+MBR的工艺流程（见图1）。车间生产废水通过压力管道送至混凝气浮池，混凝气浮池设置于地埋调节池的上部，经过气浮除杂、除油后出水自流进入调节池均化水质水量，继而通过提升泵送入UASB反应塔，利用厌氧微生物将有机污染物去除。UASB反应塔内设置三相分离器，实现气、液、固三相分离，厌氧污泥被三相分离器截流返回反应器继续进行厌氧反应，产生的沼气收集后经水封罐、脱硫罐处理，最后由沼气火炬燃烧高空排放。出水自流进入催化氧化单元去除难降解有机污染物，降低废水毒性，提高废水可生化性，再通过浸没式MBR膜进入后端生化处理系统。出水自流入A/O池，进一步脱氮并去除有机物，最后通过浸没式MBR膜处理后达标排放。

该系统产生的物化污泥、剩余生化污泥进入污泥浓缩池进行重力浓缩，通过板框压滤机进行压滤，压滤污泥含水率达到80%以下，外运处置。预处理、生化处理和污泥处理工段产生的臭气由集气罩收集，通过引风机抽至除臭系统处理达标后高空排放。

3、工艺设计

3.1 混凝气浮池

溶气气浮处理水量5m3/h，pH调整区停留时间3min，混凝反应区停留时间2min，絮凝反应区停留时间5min，表面负荷5m3（/m2·h），设计液碱投加量10mg/L，PAC投加量30mg/L，PAM投加量1mg/L。

3.2 调节池

收集各车间的废水，进行水质、水量的调节。设计处理水量5m3/h，设计尺寸4.8m×3.0m×4.0m，设计停留时间10h。池内设置穿孔曝气搅拌装置，开孔方向为管壁两侧向下相隔45°角，孔眼直径3mm，间距50mm，曝气量1.5m3（/m2·h）。

3.3 UASB反应塔

UASB反应塔为升流式厌氧反应器，采用脉冲布水装置，脉冲装置外形尺寸Ø0.6m×1.5m，碳钢防腐材质，脉冲周期4～6min，脉冲时间5～6s，出水管管径100mm；UASB设计尺寸Ø5.0m×10.0m（1座），碳钢防腐材质，停留时间约35h，有效水深9m，容积负荷5kgCOD/（m3·d），反应区上升流速0.25m/h，污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD，沼气产率0.5m3/kgCOD。

3.4 催化氧化池

将催化氧化池进水pH调至3～4，在投加H2O2的过程中，通过负载的高效催化剂高效催化H2O2，产生具有强氧化性的羟基自由基·OH，对废水中的甲苯、苯酚、丁酮、环己烷等难降解有机物进行氧化断链，提高废水可生化性。催化氧化池设计尺寸2.0m×1.5m×3.0m，碳钢防腐材质，停留时间1.5h；反应区设置穿孔搅拌装置，开孔方向为管壁两侧向下相隔45°角，孔眼直径3mm，间距50mm。由于催化剂具有双反应位点，负载催化剂和H2O2相结合，通过吸附、催化、过滤和氧化作用降解有机物质，具有超强的降解效率，可节省H2O2投加量。

3.5 中和池

中和池将催化氧化池出水的pH调至7左右，设计尺寸2.0m×1.5m×3.0m，设置穿孔搅拌装置，开孔方向为管壁两侧向下相隔45°角，孔眼直径3mm，间距50mm。

3.6 MBR膜池

为防止催化氧化池内高效催化剂随出水大量流失，设MBR膜组件1套，进行催化剂与污水的固液分离。采用带内衬的内置式中空纤维膜组件，膜材质为聚偏氟乙烯（PVDF），平均孔径0.03μm，单片膜面积15m2，设计通量10L/（m2·h）。膜池设计尺寸3.0m×1.5m×3.0m，膜组件尺寸1.2m×1.34m×1.7m，自带曝气冲刷装置。

3.7 兼氧池

利用兼氧池将大分子有机物水解成小分子有机物，降低毒性，进一步提高废水的可生化性。采用脉冲布水器，脉冲装置外形尺寸Ø0.6m×1.5m，碳钢防腐材质，脉冲周期4～6min，脉冲时间5～6s，出水管管径100mm；池体设计尺寸3.0m×4.8m×4.0m，停留时间10h，有效水深3.5m，上升流速0.35m/h。

3.8 好氧MBR池

好氧MBR池总设计尺寸6.0m×4.8m×4.0m，停留时间20h，污泥浓度4000mg/L，脱氮速率0.027kgNO3--N/（kgMLSS·d），污泥负荷0.05kgBOD5/（kgMLSS·d），混合液回流比115%，污泥回流比100%，气水比50∶1。采用带内衬的内置中空纤维膜组件，尺寸1.2m×1.34m×1.7m，自带曝气冲刷装置。膜材质为PVDF，平均孔径0.03μm，单片膜面积15m2，设计通量10L/（m2·h）。

3.9 MBR产水池

MBR产水池设计尺寸3.0m×3.0m×4.0m，有效水深3.5m，设计停留时间6h。配置Q=6.3m3/h、H=200kPa、N=1.5kW自吸泵作为出水泵，接收MBR膜的产水，可用作MBR膜在线反冲洗的水源。另设1m3反洗罐及Q=10m3/h、H=200kPa、N=0.75kW的反冲洗泵，对MBR膜组件进行药剂清洗。

4、处理效果及调试经验

该工程于2018年5月投产，经过约4个月的调试运行，实际进水量为60~100m3/d。系统出水COD、NH3-N、色度和SS分别为220mg/L、10mg/L、20倍、1mg/L，满足相关排放标准要求。系统投运3年后，各单体装置处理结果见表2。

工程调试经验总结如下：

①由于混凝气浮池未设置单独的设备间，造成部分臭气外逸，经过与业主沟通，将混凝气浮池进行密闭处理，臭气引至原有除臭系统处理。

②调节池虽设置了曝气搅拌装置，但未起到预酸化的作用，水中COD、氨氮基本没有变化，分析原因可能是曝气量选择偏小，穿孔管的孔径较大，池深有限，搅拌作用偏弱。经过与业主沟通，将空气搅拌更换为潜水搅拌器机械搅拌。

③UASB反应塔的COD去除率稳定在60%左右，经过对原水水质的分析，去除率不高的原因最大可能是二氯甲烷具有一定的生物毒性。调试后期尝试将膜出水返回一部分到调节池混合后再进入UASB反应塔，COD去除率虽有一定提升，但是不显著，最高去除率68%，可见调试期微生物的适应性欠佳，运行稳定后UASB反应塔的COD去除率稳定在80%左右。

④经过厌氧、催化氧化处理后NH3-N显著上升，连续取调节池原水检测一周后发现原水氨氮约5mg/L，总氮约150mg/L，证实厌氧和催化氧化段的氨氮升高确系有机氮的转化所致。经过相关资料的调研和小试，原设计处理量和硝化段的设计参数均考虑了有机氮的转化，因此转化后升高的氨氮并未超出硝化段的设计负荷。

⑤催化氧化池的负载催化剂为颗粒状，通过中空纤维膜组件出水，很大程度上减少了催化剂的流失，由于催化剂颗粒直径远超中空纤维膜孔径，并没有出现堵膜的现象，膜产水流量比较稳定。

⑥A/O池的进水氨氮设计富余量较大，前端厌氧和催化氧化导致的氨氮升高并未对A/O系统的脱氮造成很大的影响，出水氨氮指标稳定。

5、运行费用

该项目主要运行费用包括电费、药剂费、水费等（人员兼职，人工费不计），其他折旧、大修等费用不计。废水处理系统运行费用见表3。

6、结语

采用“气浮+UASB+催化氧化+A/O+MBR”组合工艺处理西瓜酮等香料香精生产废水切实可行，降低了废水生物毒性，提高了废水可生化性，出水水质可稳定达到工业园区污水处理厂纳管标准。该项目对于类似香料香精生产废水处理系统的设计及运行具有借鉴价值。