黄姜是生产甾体激素类药物的基础植物原料，其加工生产皂素过程中会产生高浓度有机废水。该废水酸度高(pH在0.5~2)、有机物高(COD_Cr为26 000~32 000 mg/L)、硫酸根浓度高(SO₄^2-在10 000~15 000 mg/L)、色度高、可生化性差(B/C≈0.27)^〔1〕，属高难度处理废水，国内鲜有成功工程应用。湖南某公司废水处理项目实施后，出水一直稳定达到《皂素工业水污染物排放标准》(GB 20425—2006)排放标准要求。笔者对该项目的工艺流程、特点及运行情况进行介绍，以期为皂素类废水处理提供一定借鉴和参考。

设计水量为100 m³/d，每天处理24 h，处理水量5 m³/h。废水主要来源为黄姜水解废水，经废水站处理后达到《皂素工业水污染物排放标准》(GB 20425— 2006)要求(见表1)。

针对该废水酸度高、硫酸盐高、有机物浓度高、总磷含量高的特点，采用物化—酸相厌氧等预处理工艺去除水体中的大部分硫酸根，之后进入UASB+MBR工艺，具体工艺流程见图1。

高浓度有机废水一般采用厌氧方法处理，但高浓度的硫酸盐会对厌氧产生影响：硫酸盐还原菌(SRB)与产甲烷菌(MPB)竞争基质(乙酸、H2)；硫酸盐还原产物——硫化物浓度很高时，会降低产甲烷菌的活性^〔2〕。因此，去除废水中的硫酸根相当重要。废水进入中和池与石灰反应，泥水混合物由压滤机过滤；滤液进入酸相厌氧池中，通过占优势的SRB菌将SO₄^2-还原成S^2-，酸性条件下形成硫化氢气体，外排至废气处理装置。为进一步消除S^2-对生化系统的影响，酸相厌氧出水进入微氧曝气池中，利用好氧脱硫杆菌将S^2-氧化成硫单质^〔3〕，同时加入少量铁盐，形成FeS沉淀去除。

(1)调节池。收集、贮存黄姜水解废水，均匀水质水量，保障后续系统的连续稳定运行。设计有效池容100 m³，数量1座，停留时间24 h。

(2)中和池。调节池废水定量泵入中和池中，加入石灰调节pH至8.5~9.5，随后进入压滤机脱水，泥水分离。Ca²⁺与SO₄^2-反应形成CaSO₄沉淀，去除大部分SO₄^2-；Ca²⁺与PO₄^3-反应形成Ca₃(PO₄)₂沉淀，去除水中的磷酸盐。同时利用絮凝、共聚作用去除水中部分大分子有机物，降低废水中的COD。

(3)酸相厌氧池。控制酸相厌氧池pH在5~6以内，用SRB菌将SO₄^2-还原成S^2-。酸相厌氧池设计SO₄^2-负荷为1.7 kg/(m³·d)，尺寸6.5 m×5.0 m×8.0 m，数量1座，有效停留时间58 h。设置硫化氢气体收集、处理装置1套，防止二次污染。

(4)微氧曝气池。在微氧条件下利用好氧脱硫杆菌将S^2-氧化成硫单质。控制曝气池DO在1 mg/L以内，防止硫化物过度氧化成硫酸盐。微氧曝气池设计尺寸为5.0 m×4.0 m×5.0 m，数量1座，有效停留时间21 h。

(5)沉淀池。微氧曝气池出水进入沉淀池进行泥水分离。沉淀池前段设加药反应池，加入纯碱、少量亚铁盐和助凝剂进一步去除水中的硫化物，降低硫化物对后续产甲烷菌的影响；同时降低废水中的硬度，提高UASB池进水碱度。沉淀池设计尺寸6.0 m×4.0 m×5.0 m，数量1座。

(6) UASB池。沉淀池出水进入UASB池中，利用占优势的MPB菌将废水中的绝大部分有机物转化成甲烷和二氧化碳。UASB池设计COD_Cr容积负荷1.5 kg/(m³·d)，上升流速0.3 m/h，Q为18 m³/h，回流泵4台，2用2备，COD_Cr产气率设计0.4 m³/kg。尺寸8.3 m×8.3 m×8.5 m，数量2座。设置沼气收集、贮存装置1套，脱硫脱水后利用。

(7)好氧池。UASB池出水进入好氧池，利用好氧微生物进一步去除水中的有机物、色度。好氧池设计COD_Cr污泥负荷0.16 kg/(kg·d)，好氧池MLSS取6 000 mg/L，设计COD_Cr容积负荷0.89 kg/(m³·d)，尺寸9 m×7.5 m×5.0 m，数量1座。

(8) MBR池。在MBR池中对好氧池泥水混合物进行泥水分离，同时将活性污泥回流至好氧池，维持好氧池高污泥浓度，提高好氧池的去除率；剩余污泥排至污泥浓缩池中，进行脱水处理。MBR膜组件采用中空纤维膜，共2套，每套设计168 m²。设计膜通量15 L/(m²·h)，曝气量1.45 m³/min，反洗流量10 m³/h，抽吸泵运行时间为8:2。配套化学清洗装置1套，定时进行化学清洗，保证系统的稳定运行。

(9)清水池。收集MBR产水泵出水，为反洗泵提供反洗水。尺寸2.5 m×2.0 m×5.0 m，数量1座。

(1)采用石灰中和加板框压滤机分离泥水混合物工艺，去除水体中的部分硫酸根和磷酸盐，降低酸相厌氧池的进水硫酸根负荷。直接采用板框压滤机过滤工艺可省掉沉淀池与污泥浓缩工艺，无需添加助凝剂，出水水质好，避免酸相厌氧布水器的堵塞。

(2)酸相厌氧与微氧曝气池工艺可进一步降低废水中的硫酸根，消除硫酸根对MPB菌的抑制作用，UASB池不存在SRB对MPB菌的竞争性与非竞争性抑制，MPB菌占有优势，对COD的去除效果较好^〔3〕。

(3)好氧工艺采用MBR工艺，污泥浓度高，抗冲击能力强，保证废水中的有机物和色度能被持续稳定地去除，出水水质好。

(4)设置了硫化氢气体去除装置，有效防止二次污染，设置沼气收集利用装置，有效利用了废弃资源。

该项目投运以来，出水水质能稳定达到《皂素工业水污染物排放标准》(GB 20425—2006)要求，COD去除率≥92%，硫酸根去除率≥95%。系统各工艺段出水及平均去除率见表2。

该项目实际运行水量80~100 m³/d，运行费用为8.9元/m³，其中电费3.4元/m³，药剂费用3.7元/m³，其他费用1.8元/m³。

(1)采用酸相厌氧工艺将硫酸盐还原成硫化物，硫化物在微氧曝气池中被好氧脱硫杆菌氧化成硫单质，效果较好，能有效去除废水中的硫酸盐。

(2) UASB工艺没有SRB与MPB菌的竞争性抑制，对黄姜废水的COD去除率较高，达到90%。

(3) MBR膜运行一段时间后需进行化学清洗。采用碱+次氯酸钠与酸洗相结合的清洗方式可很好地恢复膜通量。