安徽省某制药公司主要生产维生素C（VC）系列产品，包括食品和药品级维生素C、维生素C磷酸酯、包膜VC、液态VC、酸化剂等，以生物发酵为主要生产工艺，经过发酵、提炼、转化、精制等多种过程。在产品生产过程中会产生大量VC废水^〔1〕，该废水如不经处理直接进入城镇下水道，将给园区污水厂处理带来巨大压力，同时也会造成严重水体污染。

该公司生产过程中产生的VC废水分为高浓度废水和低浓度废水。高浓度废水包括发酵菌丝体废水、提取母液、转化母液、蒸馏残液、精制母液及洗膜水、离子交换水等；低浓度废水包括酸洗废水、碱洗废水、洗罐水、冷凝液、车间冲洗水等。VC废水水质见表1。

VC车间高浓度废水为间歇排放，水量较少，但COD高，B/C为0.30~0.35 < 0.4，可生化性较差，pH为3~4，需要经过预处理以适合后续生物处理。VC车间低浓度废水B/C为0.41~0.42，可生化性好。

废水处理工艺流程如图1所示。

VC车间产生的高浓度废水有机物含量高，且含有难降解有机物和生物抑制物，对此，工艺设计将高浓度废水进行MVR预处理。高浓度废水首先经提升泵提升进入MVR蒸发浓缩器进行预处理，并通过盐类结晶实现资源回收。经过MVR预处理后的高浓度废水与低浓度废水一并进入混凝沉淀池，投加石灰调节废水pH至4~6，经过混凝沉淀去除悬浮物质，降低废水色度。混凝沉淀池出水经调节罐升温至（35±2）℃后泵入上流式厌氧污泥床反应器（UASB），UASB装置见图2。废水经过UASB内的高效布水器均匀布水，通过流量计控制进水量，在水解酸化菌、产酸菌、产甲烷菌的作用下，去除废水中的大部分有机物，COD去除率可达到84%，出水COD稳定在1 000 mg/L以下。UASB的HRT为35 h，运行过程中温度维持在（35±2）℃，控制VFA在300 mg/L以下。UASB出水经中沉池进入同时存在缺氧区和好氧区的高塔式内循环活性污泥好氧反应器（HTO），HTO工作单元示意见图3。在HTO内可去除废水中剩余的大部分有机物和氨氮。废水由HTO底部进入缺氧区，反应器内导流筒底部开孔，曝气头安装于导流筒中并完全淹没，曝气时导流筒内气泡上升形成密度差将导流筒底部的废水提升至好氧区，分解有机物并将废水中的氨氮氧化为硝态氮。顶部硝化液循环至缺氧区，缺氧区可在碳源充足的情况下进行反硝化脱氮，最终将硝态氮转化为氮气。HTO反应器HRT为35 h，COD容积负荷为0.68 kg/（m³·d），氨氮负荷0.12 kg/（m³·d），正常运行出水COD可降至150 mg/L，氨氮可降至20 mg/L。HTO出水进入二沉池进行污泥沉降，二沉池出水进入三沉池进行进一步沉降。

厌氧生物处理产生的沼气经脱硫塔脱硫净化后进入稳压气柜，保证供给锅炉沼气压力稳定。锅炉燃烧沼气，所产生的蒸汽可直接供车间使用和厌氧塔升温。系统产生的剩余污泥汇总后进入污泥浓缩池，再经带式压滤机压滤后所得泥饼外运。

主要构筑物与设备参数：

（1）混凝沉淀池。2座，钢筋混凝土结构，单池尺寸6 m×6.5 m×5 m，水力表面负荷1.6 m³/（m²·h）。

（2）调节罐。1座，全地上式钢罐结构，环氧树脂防腐，尺寸D 16 m×22 m。

（3）UASB厌氧塔。1座，全地上式钢罐结构，环氧树脂防腐，尺寸D 16 m×22.5 m，有效容积4 421 m³。厌氧进水泵2台（1用1备），q_v=145 m³/h，P=15 kW。

（4）HTO好氧塔。1座，全地上式钢罐结构，环氧树脂防腐，尺寸D 16 m×22.5 m，有效容积4 421 m³。离心鼓风机2台（1用1备，配备变频器），风量90 m³/min，风压49 kPa，功率132 kW。

（5）污泥浓缩池。1座，钢筋混凝土结构，尺寸5 m×5 m×4 m。

UASB接种污泥为某酒精废水处理厂厌氧消化污泥，接种量50 kgMLSS/m³。第1~21天为UASB启动期，使用该厂循环水调整废水COD至3 000 mg/L以下，将温度升至（35±2）℃进行启动。适应期出现污泥流失严重，开启中沉池回流泵，将沉降的污泥回流至UASB，保证反应器内污泥浓度。经适应期COD容积负荷约为1.02 kg/（m³·d），产气情况稳定，COD去除率>80%，认为UASB启动成功。

污泥适应该废水后，进入负荷提升期（第22~47天）。逐步增加废水水量，每次提高负荷不超过原有负荷的20%，并采用出水回流进行驯化。随着容积负荷的提高，出水携带的污泥量逐渐减少，说明污泥逐渐由松散状态转变为沉降性能较好的絮体。同时，负荷的提高也出现絮状污泥的淘汰，淘汰的污泥随出水流失，沉降性能好的污泥逐渐颗粒化。

第48天后，UASB进入稳定运行期，此时COD容积负荷达到4.5 kg/（m³·d）左右，出水COD稳定在1 000 mg/L，COD去除率达到84%。图4为UASB调试运行期进出水COD的变化。稳定运行期间，新年假期归来，车间加大生产量时出现异常，导致水质波动较大，COD去除率降至77.49%。随着车间来水恢复正常，UASB处理效果又恢复至先前水平，说明UASB的抗冲击负荷能力强。

向HTO投加300 t含水率为97%的活性污泥，引进低浓度废水与厂区循环水，直至完全淹没曝气头。开启曝气闷曝2 d。随后引进厌氧出水，每次不超过1 000 m³。采用SBR方式运行HTO进行培菌，控制反应器好氧区溶解氧在2~4 mg/L，直至SV₃₀稳定在30%。经过16 d的启动运行，COD去除率达80%以上，氨氮去除率在40%左右，SV₃₀稳定在30%以上，可知反应器内异养菌大量繁殖，污泥已经适应该废水。

负荷提升期（第17~31天）逐步增加厌氧出水进水，每天增加15%左右，直至实现连续进水。曝气方式为连续曝气，随时监控反应器溶解氧，调整曝气方式。硝化菌开始大量繁殖，氨氮去除率由40%上升至80%。

稳定运行期间（第32~45天），反应器出水COD稳定在150 mg/L以下，出水氨氮也降至20 mg/L以下，氨氮去除率稳定在90%左右。此时，HTO好氧区DO在2~3 mg/L，缺氧区DO在0.5~1.5 mg/L。图5为HTO调试运行期间进出水COD、氨氮的变化。

经过对污水处理系统各个处理单元的调试，污水处理运行达到设计负荷，最终处理出水满足《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ 343—2010）的C级排放标准。系统主要处理单元处理效果见表2。

污水处理系统运行费用主要包括电费、药剂费、人工费、蒸汽费用等。污水系统处理水量按3 000 m³/d计。电费主要包括水泵、风机、刮泥机等耗电，平均运行负荷168 kW，电价0.69元/（kW·h），电费0.93元/m³。药剂包括混凝沉淀用聚合氯化铝、混凝沉淀池调节pH用石灰、污泥脱水用絮凝剂，药剂费0.71元/m³。调节罐蒸汽升温费用2.54元/m³。人工6人，平均每人3 000元/月，人工费0.2元/m³。总计运行费用：4.38元/m³。

（1）采用MVR预处理、UASB厌氧反应器和HTO好氧工艺处理VC废水可行，处理出水可达到《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ 343—2010）的C级排放标准。

（2）HTO好氧工艺启动运行期间采用SBR的运行方式进行培菌，操作简单，运行效果稳定。

（3）UASB反应器在COD容积负荷为4.5~6 kg/（m³·d），温度为（35±2）℃，pH为6~9时，COD去除率达84%左右；HTO好氧反应器在COD容积负荷为0.68 kg/（m³·d），氨氮容积负荷0.12 kg/（m³·d）时，COD、NH₃-N去除率分别在85%、90%以上，达到设计要求。