油脂洗涤废水是在植物油精炼过程中产生的。油脂洗涤废水中成分复杂，主要含有粕末、中性油脂、以肥皂形式存在的脂肪酸盐、以磷脂形式存在的有机磷、以磷酸形式存在的无机磷、被溶解的无机酸、碱、食盐、色素等物质。含油量高，CODCr高，直接排放会造成水体的严重污染。
我公司于2012 年5 月采用“隔油－无机陶瓷膜－水解酸化－生物接触氧化工艺”对原废水处理装置和工艺进行了改造，取得了良好的废水处理效果和经济效益。经过近1 年的运行，实践证明无机陶瓷膜分离技术不仅能提高废水中可回收物质的资源化利用率并且进一步降低了废水处理设施的运行费用;同时分离后的渗透液CODCr大大降低，提高了水解酸化微生物将废水中的大分子难降解有机污染物转化为小分子易降解有机物的能力，再通过生物接触氧化单元处理，出水水质完全达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996) 的三级标准。处理后的达标废水由污水管网排入开发区污水处理厂集中处理。现将具体情况介绍如下。
1 油脂精炼洗涤废水的水质特点
油脂精炼洗涤废水中除含有油脂外，还含有少量以粕末、皂脚、磷脂、色素、脂肪酸和蛋白质等物质为主的悬浮物及有机物等。对废水进行分析，其水质主要具有下列特点:①含油量较高，一般均在500 ～ 10 000 mg /L。其存在形式主要以浮上油( 粒径＞ 100 μm)、分散油( 粒径30 ～ 100 μm)、乳化油(粒径＜ 30 μm)和溶解油(粒径＜ 1 μm)4 种形式出现。后两种形式又常与磷脂、皂脚、脂肪酸等形成乳化状态，仅采用物理、化学方法进行处理，其BOD5与CODCr指标均难以达标。②有机物含量高且成分复杂，CODCr在8 000 ～35 000 mg /L，BOD5在2 000 ～25 000 mg /L。③废水中含有大量的皂脚胶粒和乳化油，悬浮物浓度高，通常大于2 000 mg /L。④废水的水量水质波动较大，pH 不稳定，对用生物处理方法会有影响。⑤不含重金属以及抑菌杀菌成分，水中的营养成分配比适中，可生化性好，适合于生物处理。⑥色度大。
2 油脂精炼洗涤废水处理新工艺
2．1 工艺流程
采用隔油－无机陶瓷膜－水解酸化－生物接触氧化的新工艺。首先将精炼车间的碱炼洗涤废水进行两级隔油处理后，采用无机陶瓷膜分离系统装置对废水进行预处理，使废水中的脂肪类物质被浓缩并与水分离，回收最终浓缩液。然后将无机陶瓷膜分离系统装置的出水(渗透液) 泵入调节池，在厌氧条件下利用水解酸化微生物将废水中含有的大分子难降解有机污染物转化为小分子易降解有机物，再通过生物接触氧化单元处理，确保出水水质完全达到国家排放标准。其工艺流程见图1。
2．2 无机陶瓷膜分离装置
本工艺选择无机陶瓷膜分离装置作为精炼车间高浓度碱炼洗涤废水的预处理成套设备，膜面积9．25 m2，膜孔径50 nm，无机陶瓷膜配件均为不锈钢SUS304 材质，处理能力2．8 m3 /h。预处理前先在隔油池中进行两级分离撇油操作，去除废水中大部分的浮油和皂脚，以降低后续废水处理的费用和提高废水处理效果。无机陶瓷膜分离装置设在精炼车间外，因该装置需要原液有较高的温度，若将碱炼洗涤废水排至废水处理站则水温将大大降低，影响无机陶瓷膜分离装置的处理效果。无机陶瓷膜分离装置安装完毕后，即可按装置操作规程进行试车运行。开始运行时膜通量接近2．5 m3 /h，随着浓缩液浓缩倍数的增大，通量逐渐下降，但一般稳定在1．5m3 /h，通过化学清洗即可恢复通量。陶瓷膜分离单元及化学清洗工艺流程如图2 所示。
无机陶瓷膜处理含油废水的机理主要依据筛分原理，采用错流过滤的运行方式，待过滤的料液平行通过膜表面，小分子的物质透过膜，大分子的被截留，截留的效果取决于膜的精度;被截留的物质又不断被流体带离膜表面，这样膜孔不易被堵塞，设备的运行时间更长，清洗更容易。实际过滤中发现，无机陶瓷膜能截留比膜孔径小的油滴，油的透过率非常低，当废油在循环槽中被不断浓缩，其浓度较高时，全部泵往储罐回收油和皂脚，而水分子和溶于水的小分子物质则透过膜孔成为渗透液，出水先排入渗透液缓存池，然后进入生化处理装置。油脂精炼废水预处理前后的水质对比情况如表1 所示。
选择无机陶瓷膜分离工艺具有以下优点:①纯物理过滤，不需添加化学药剂，回收的油和皂脚纯净，有利于回收利用;②油截留率大于98%，破乳回收后的油可回用;③CODCr去除率高，可减轻后续生化处理负荷，降低投资和运行成本;④膜通量高，运行周期长，处理效果稳定;⑤采用了全自动脉冲反冲洗系统，有效控制了膜的污染;⑥设备采用不锈钢制造，维修简单，费用低;⑦工艺流程简单，便于操作，占地面积少。
2．3 生化处理装置
油脂精炼废水经过无机陶瓷膜分离单元处理后，其主要污染物，如动植物油、CODCr、BOD5虽然分别去除了98%、87．5%、80%，均有大幅度降低，但是水质仍然不能满足达标排放的要求，因此还需采用水解酸化和生物接触氧化工艺进一步处理。两者相结合的工艺方案形成一个系统工程，不但满足和保证了污水处理工艺高效稳定地运行，而且还呈现出相融增效的效果。生化处理装置由调节池、水解酸化池、生物接触氧化池和过滤池组成。主要构筑物设计参数见表2。生化处理装置平面图如图3所示。
2．3．1 调节池
调节池的作用是调节废水的水质和水量，使进入生化装置的废水水质基本稳定。
2．3．2 水解酸化池
精炼车间所排废水有机物成分复杂，CODCr浓度高，无机陶瓷膜预处理只去除了废水中不溶性的悬浮物质和部分大分子胶体物，而可溶性的有机物(如蛋白质、色素等) 仍留在废水中，尤其是色素等大分子物质难以好氧生化降解。实践证明:废水中的有机类污染物质可在厌氧菌作用下降解。对于蛋白质、碳水化合物和脂类的厌氧降解，大致可分为4个阶段。
(1)水解阶段:在发酵菌所分泌的胞外酶的参与下，有机物转变为低分子溶解性化合物，蛋白质降解为氨基酸，碳水化合物转化为溶解性糖，脂类被转化为长链脂肪酸和甘油。
(2)酸化阶段:在水解阶段产生的溶解性化合物被发酵菌所吸收，经过酸化被分解成简单有机物，如挥发性脂肪酸、乙酸、乳酸和无机物CO2、H2、NH3、H2S 等。酸性发酵菌种大部分是专性厌氧菌，但也有兼性的，并可通过氧化途径代谢有机物;这能消耗掉水里的溶解氧，利于专性厌氧菌的繁殖。
(3) 乙酸化阶段:水中70% 的CODCr被转化为乙酸，其余的电子供体能力是由H2提供。
(4)甲烷化阶段: 由乙酸型甲烷菌和氢细菌完成。
新工艺采用的厌氧反应中放弃了甲烷化阶段，只将反应控制在水解酸化阶段，使厌氧停留时间大幅缩短。工艺实施是将厌氧消化过程控制在一个池内的各个不同分格中完成，以满足各阶段不同的生化反应条件;同时，在反应池内装填某种生物催化剂和生物填料。利用催化剂的催化还原，将废水中难降解和有毒物质以及显色物质转化为无色、可生化降解的物质，提高水解酸化效率，形成独特的生物水解酸化;同时形成的新生态的催化剂离子具有混凝作用可去除污染物，还可以沉淀重金属、磷酸根等杂质。生物填料可以增加微生物种类，提高活性污泥浓度和改善水流流动状态，进一步提高处理效率和处理能力，形成独特的高效生物厌氧处理技术。此厌氧工艺不需要供氧，可节约能耗，降低运行成本。另外厌氧法剩余污泥量只有好氧法的5% ～ 20%，可降低剩余污泥处置费。
该水解酸化工艺将常规的厌氧反应的4 个过程，控制在第二阶段完成之前，经实施后具有以下优点:①产物为小分子有机物，改变了原污水的可生化性，减少后续反应的时间和能耗。②对固体有机物的降解可减少污泥量，其功能与消化池一样。实现污水、污泥一次性处理，不需要经常加热的中性消化池。③不需要密闭池，不需要搅拌。④出水无厌氧发酵的臭味。⑤水解池反应迅速，停留时间大幅缩短，体积较常规水解池小。
2．3．3 生物接触氧化池
由于原废水进水CODCr浓度高，经水解酸化处理后，出水一般难以达标，需进一步采用好氧生物法进行深度处理。新工艺方案采用二级生物接触氧化处理技术。生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物膜法之间的工艺。池内设有填料，填料是一种纤维网格编织物，作为生物膜的载体;另一部分细菌悬浮于活性污泥中。生物接触氧化池中设置组合式生物填料，该种填料耐腐蚀，布水布气均匀，易于形成优势菌群，有效克服了易脱膜和易堵塞的弊病。低噪音罗茨风机提供气源，由可变微孔曝气头曝气，大幅度提高氧气的传质效率。利用填料上大量微生物的同化异化作用，使废水中可生化性污染物得以去除，出水流入接触沉淀吸附过滤池，将水中脱落的少量生物膜碎片分出，同时将水中少量的可溶物质吸附除去，沉渣通过排污口排回到调节池( 定期集中处理)，出水达到排放标准。
新工艺经实施后，与技术改造前采用的其他好氧生物法相比，具有明显的优势:①生物多样化、食物链长、能存活时间较长和增殖速度较慢的微生物，可分段运行并有利于培养占优种属细菌;②对水质、水量的变动具有强适应性，耐冲击负荷高，既能处理高浓度污水，又能处理低浓度(BOD5≤50 mg /L) 污水;③生物膜较厚的底部厌氧层的厌氧菌能降解好氧过程合成的剩余污泥，大大减少污泥量并降低处理费用;④生物量高，处理能力大，净化功能极强;⑤连续运行，操作简单、易于管理，节能低耗，且基建投资远远低于其他方法;⑥在营养结构失调和微量元素缺乏的情况下也能正常运行，发挥高效的生物净化效率;⑦在停产期间维护方便，并且恢复启动比活性污泥法(如SBＲ法)容易。
3 改造后装置运行状况及处理效果
经改造后的隔油－无机陶瓷膜－水解酸化－生物接触氧化工艺废水处理技术在我公司得到成功应用，调试结束后，装置投入正常运行，处理洗涤废水约30 m3 /d，无机陶瓷膜分离装置进水CODCr16 000 mg /L，含油量10 000 mg/L，水解酸化池进水CODCr平均约2 000 mg /L，含油量平均约200 mg /L，生物接触氧化池进水CODCr 1 000 ～1 500 mg /L，处理实际出水水质见表3。由表3 可知，装置运行稳定，各项指标均达到设计要求和排放标准。
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4 结束语
本项目于2012 年11 月通过岳阳市环保局和开发区环保分局验收，工艺处理效果获得专家组一致好评。虽然改造项目处理效果达到排放标准，并有效回收其中高附加值的油和皂脚，但对于企业而言，工业废水末端处理(环保装置处理) 乃是下乘之策，今后我们将更致力于生产过程中积极主动地改进植物油生产工艺，尽量在污染源头控制废水的产生，控制废水水量及污染物含量;并合理运用废水处理技术对排放的废水进行有效处理，响应国家节能减排的号召，留给子孙后代一片碧水蓝天。
