山西绿洲纺织有限责任公司以大麻为主要生产原料，其脱胶工序产生的废水主要由蒸煮、漂白、洗麻等废水混合组成。其中蒸煮废水含有半纤维素、果胶和木质素等高分子难降解物质，COD高、色度深、碱性强，有恶臭，对自然环境危害极大。

麻类废水处理多采用物化、生化法组合工艺，如铁屑内电解—二相厌氧—接触氧化^〔1〕、水解酸化—气浮—厌氧—好氧^〔2〕、厌氧滤池—接触氧化池—初沉池—ABR—SBR—氧化脱色^〔3〕、絮凝沉淀—一级厌氧—二级厌氧—缺氧—接触氧化^〔4〕等。近年来光催化氧化技术也有应用，如酸化水解—生物氧化—光催化^〔5〕。这些工艺处理流程长、运行管理复杂，出水水质仅满足当时设计排放要求，需提质改造后才能达到更高的排放标准要求。一些在研方法尚处于实验阶段，如用脱胶废水生产沼气^〔6〕、蛋白^〔7〕等，不具备实际应用的条件。因此，满足更高排放标准的工程设计与应用具有重要参考价值。

该企业污水站于1997年建成（以下简称原工程），设计处理能力为360 m³/d，出水满足《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）二级标准。2006年因生产规模扩大，污水站扩建并进行工艺改造（以下简称改扩建工程）^〔8-9〕，执行的排放标准未变。2013年、2015年分别执行《麻纺工业水污染物排放标准》（GB 28938—2012）中的表 1、表 2要求时，出水均可达标。2018年因排放标准再次提高，分析了改扩建工程的沿程处理效果，结合当地排放标准可能继续提高的实际情况，确定了提质改造工程（以下简称提质工程）并建设实施，工程完工后经调试运行，出水达到GB 28938—2012中表 3要求，随后投入正式运行。笔者对污水站改扩建工程、提质工程的沿程处理效果进行长期监测，为再次提质改造提供了设计依据，同时可为大麻废水处理研究提供基础数据。

原工程、改扩建工程和提质改造工程的工艺流程见图 1。

采用多参数水质测定仪（6B-2000型，江苏盛奥华环保科技有限公司）对改扩建工程主要控制污染物进行检测，每周1次。改扩建工程2018年工作周48组数据的平均值见表 1。

改扩建工程于2015年开始执行GB 28938—2012中表 2标准。提质工程将执行GB 28938—2012中表 3标准。主要设计出水指标见表 2。

脱胶车间产生的废水在汇水渠混合后流入室外调节池。汇水渠在室内设有一道粗格栅，调节池进口设有竖直安装的细格栅，为原工程设备。改扩建工程运行期间将细格栅改造为网孔斜筛，对麻丝的截留、回收效果显著提高，不仅回收了更多生产原料，还极大降低了管道、设备、水处理设施堵塞的风险。

调节池为原工程构筑物，改扩建工程未作改动，废水在池内的水力停留时间为9.6 h。蒸煮废水COD最高在20 000 mg/L以上，水温最高接近100 ℃，pH接近14，当其瞬时排放进入调节池与漂白、洗麻废水混合后，水质趋于稳定，池内COD最高为5 029.4 mg/L，pH最高为9.95，水温最高50 ℃。调节池对水质、水量的均和大大缓解了处理系统受到的冲击。池内设置提升泵将废水提升至后续厌氧池。

厌氧池为原工程构筑物，池型为厌氧生物滤池，改扩建工程未作变动。扩建后处理水量增加，水力停留时间由28.8 h缩短为8.6 h，不利于厌氧反应的完全进行。改扩建工程设计池内仅发生水解酸化反应，目的是改善废水的可生化性。但实测对COD有去除效果，遂将原工程废弃的好氧池改造为厌氧池，使厌氧水力停留时间延长至12.2 h，COD去除率达到26.29%，说明部分有机物被厌氧反应降解为最终产物。有16组数据的出水COD大于进水，主要原因在于调节池、厌氧池同时取样，未考虑进、出水时间差，检测数据没有反映出实际处理效果。

水温、有机负荷等因素的波动会阻碍厌氧反应的完全进行。厌氧反应产甲烷阶段的最佳温度在35~40 ℃，水温超出此范围1~2 ℃就会使反应效率迅速下降，偏离更多时反应接近终止^〔10〕。当调节池处于低水位时，蒸煮废水排入将使池内水温大幅升高，不利于厌氧反应的发生。此外，即使有调节池的水质调节作用，高浓度的蒸煮废水瞬时排放时厌氧池进水COD仍会突增。厌氧池内平均pH由8.50降至7.52，说明有部分厌氧反应只进行到水解酸化阶段。

COD的去除、pH降低表明厌氧池内既有完全的厌氧反应发生，也有部分厌氧反应只进行到水解酸化阶段即终止。当环境条件满足厌氧反应完全进行的要求时，有机物被完全去除的比例增加；环境条件不满足要求时，有机物仅被水解酸化所占的比例增加。

好氧生物处理全部为改扩建工程新建，分为二级以便形成分段效应，提高抗冲击负荷能力和处理效率。一级好氧池为活性污泥和生物膜法结合的复合生物反应池，水力停留时间为12.5 h；池内设弹性立体填料，微孔曝气头曝气；一级沉淀池为斜管沉淀池，表面负荷为0.94 m³/（m²·h），静水压力排泥，污泥回流至一级好氧池，最大回流比为60%。二级好氧池水力停留时间为27.2 h，其余与一级好氧池相同；二级沉淀池表面负荷0.70 m³/（m²·h），污泥回流至二级好氧池，其余与一级沉淀池相同。两级处理的污泥回流管连通，二级沉淀池污泥可直接回流至一级好氧池，废水也可从一级好氧池超越一级沉淀池直接进入二级好氧池，运行更灵活。

COD经一、二级好氧生物处理后，去除率分别为36.36%、14.00%，总去除率为50.36%。由于厌氧池水解酸化产生的酸性有机物被好氧生物降解，好氧池内pH上升，由一级好氧池进水口的7.52最终升至二级沉淀池出水口的8.17。

气浮池为改扩建工程新建，加压溶气气浮方式，配套穿孔旋流反应池，气浮区表面负荷为1.7 m³/（m²·h）。废水中的COD主要由原料的木质素、果胶、半纤维素和腊脂素等非纤维素物质脱胶后进入水体形成。气浮池在去除生物处理无法去除的胶体及悬浮物（SS）的同时，也可去除COD，去除率为20.69%。

SS、色度主要在气浮池被去除。由于SS、色度不是主要的超标风险控制指标，未进行全程监测。废水流经调节池时SS、色度平均值分别为1 620.45 mg/L、1 450倍，经气浮池后，出水SS和色度的平均值分别为2.63 mg/L、20倍。pH在气浮池由8.17降到6.75，可能是去除的胶体及悬浮物中碱性物质比例高、投加的絮凝剂pH低所致。

污泥处理采用叠螺式污泥浓缩脱水一体机，日产干化污泥9 m³（含水率80%~85%）。

改扩建工程正式运行后，生物处理效果不断提高，尤其是厌氧处理效果逐年提高。此后企业生产原料发生变化，废水量减少、水质污染减轻，出水水质自然达到GB 28938—2012表 2的要求，污水站未作变更。鉴于改扩建工程的出水水质与即将执行的GB 28938—2012表 3要求相比仅COD超标，故提质改造设计以强化有机物的去除功能为主。

改扩建工程曾尝试超越厌氧池运行，好氧处理效果迅速下降。再次启用厌氧池，系统出水水质得以恢复，说明厌氧处理所起作用较大。而改扩建工程的厌氧处理水力停留时间只有12.2 h，未充分发挥作用。增建厌氧池可同时提高厌氧、好氧处理对COD的去除率，保证出水达标。

现有出水的平均COD较GB 28938—2012中表 3的标准值高出17.53 mg/L，只需强化生物处理工艺的COD去除能力即可满足要求。因此，确定提质工程采用增建厌氧池方案，其工艺流程见图 1。

厌氧反应器用于处理高浓度有机废水时应用较多的有厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧折流板反应器（ABR）、厌氧膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）、内循环厌氧反应器（IC）、厌氧序批式反应器（ASBR）、上流式厌氧过滤床（UBF）等。其中，UBF是在UASB和AF基础上开发的新型复合式厌氧反应器，克服了二者的缺点而兼具其优点，可承受的有机负荷高、启动速度快，对水质、水量的冲击及温度、pH的波动承受能力均较强^〔11〕，因此增建厌氧池确定采用UBF池型。

UBF由池体和池顶的脉冲池组成，结构见图 2。

废水先进入脉冲池，充满后通过虹吸作用被快速抽吸到池底的布水器，在池底均匀向上依次通过布水区、滤料层、集水区后流出。现有厌氧池出水流入转输水池，提升后进入新建UBF。转输水池长5 m，宽1.8 m，深2.5 m，超高0.3 m，水力停留时间20 h。内设100WQ80-25-11提升泵2台，1用1备。额定流量80 m³/h，扬程25 m，功率11 kW。

厌氧池本身产泥量少，现有的污泥处理设备余量足以满足处理要求，污泥处理设施不再扩容。

提质改造工程经过9个月的调试后投入正式运行，每周检测一次沿程处理效果，其中厌氧处理检测点后移至UBF出水口。连续8个月的污染物处理效果平均值见表 3，可见气浮池出水水质达到GB 28938—2012表 3标准。

改扩建工程和提质工程的COD去除率对比情况见表 4。

从表 4可知，提质工程投入运行后，各处理单元承担的COD去除作用较原来发生变化。改扩建工程的COD去除主要由好氧处理完成，一、二级好氧池的总COD去除率为50.36%，以一级好氧池为主；提质工程的COD去除主要由厌氧处理完成，原厌氧池+UBF的总去除率为56.55%，一、二级好氧池总去除率及气浮池去除率分别下降为28.50%和13.29%。生物处理对COD的总去除率由76.65%提高到85.05%，整体处理系统对COD的去除率由97.34%升至98.33%，出水稳定达标。

改扩建工程的厌氧池、一级好氧池对COD的去除率之和为62.65%，提质工程的原厌氧池+UBF、一级好氧池对COD的去除率之和为80.55%。前段工艺对COD的去除效果提升后，二级好氧池对COD去除率由14.00%降为4.50%。而二级好氧池的水力停留时间是一级好氧池的2倍以上，但COD去除率不及后者的1/3，说明废水中易被生物降解的有机物经过原厌氧池+UBF、一级好氧池后已接近完全去除，继续减少出水COD需要依靠物理化学方法。

新建厌氧池及配套设施土建费140万元，设备费64万元，工程总投资204万元。新建厌氧池运行成本仅有动力费，现电费单价调整为0.6元/（kW·h）。改扩建工程的污水处理成本现为0.48元/m³，新建厌氧池新增成本0.12元/m³，提质工程的污水处理成本总计为0.60元/m³。

（1）改扩建工程的厌氧、好氧处理对COD的去除率分别为26.29%、50.36%，COD主要由好氧处理工艺去除。提质工程的厌氧、好氧处理对COD的去除率分别为56.55%、28.50%，COD主要由厌氧处理工艺去除。提质工程增设了UBF，使厌氧处理水力停留时间由12.2 h延长至32.2 h，为厌氧反应的完全进行提供了有利条件。

（2）二级好氧处理对COD的去除率由改扩建工程的14.00%降至提质工程的4.50%，说明提质工程生物处理对COD中可生物降解部分的去除相对彻底，若排放标准再次提高，则需要强化深度处理，利用物化法去除残留的COD。

（3）污水站经提质改造后，出水水质稳定达到GB 28938—2012中表 3的要求。由于实际工程所受干扰因素多，厌氧池从启动到成熟运行的时间相对较长，处理效果的提升以年计。提质工程投入正式运行时间不足1年，新建厌氧池对COD的去除作用有待充分发挥，随着运行时间的延长，处理效果会进一步提高。