1前言
制糖工业是食品行业的基础工业，又是造纸、化工、发酵、医药、建材、家具等多种产品的原料工业，在国民经济中占有重要地位。全国每年糖料入榨量10000万吨左右，而甘蔗入榨量、制糖量均占90%以上。广西是我国甘蔗制糖主产区，食糖产量占全国总产量的60%以上。广西甘蔗制糖企业数、大型企业数和甘蔗糖产量均列全国第一。制糖工业是广西主要支柱产业之一，也是广西水环境主要污染源之一。甘蔗制糖末端废水处理主要采用活性污泥法，除了传统活性污泥法，氧化沟与CASS工艺作为优选工艺，在许多糖厂也得到广泛应用。它们都具有负荷较低、工艺构成简单、管理简单方便、出水水质好等共同特点，但同时它们也有着各自的缺陷和适用性。
2制糖废水的特点及处理工艺选择
甘蔗制糖车间内部经过按《清洁生产标准甘蔗制糖业》（HJ/T186-2006）进行清污分流、循环利用等节水减排、清洁生产改造后，大部分糖厂可做到一级清洁生产标准（国际清洁生产先进水平）：每吨蔗耗新鲜水量≤1.0m3/t，每吨蔗废水产生量≤1.6m3/t。甘蔗制糖厂需外排的废水，主要来源是甘蔗本身带来的煮糖蒸发汁气冷凝水，进入冷凝器循环冷却水系统，除去损耗多出来的需外排部分；另一部分是设备及轴承冷却水、通洗罐水、冲地板等打扫卫生水。正常情况下循环冷却水污染物浓度不高，但在蒸发和煮糖不正常生产时，液位过高或真空波动，造成蒸发汁气冷凝水含有过量糖分进入循环水系统，会造成有机污染物浓度较高。洗箱、洗罐废水水量虽不大，但有机污染物浓度高，也是制糖生产的主要水污染物排放源之一。因此，甘蔗制糖末端废水具有水量大，污染物平均浓度不高但波动大，污染负荷冲击性强但可生化性好（污染物主要是糖分）的特点。废水排至生化系统前一般平均COD为300～500mg/L，考虑不正常生产因素，保险起见一般设计800～1200mg/L。因此实际工程一般都采用《制糖废水治理工程技术规范》（HJ2018—2012）图1所示的工艺流程，主要包含调节池、好氧生化池、沉淀池、污泥浓缩及压滤脱水等基本处理单元。而好氧生化处理单元主要采用传统活性污泥法、氧化沟、CASS等活性污泥法工艺，少数采用生物接触氧化法。而带有前置厌氧/缺氧选择池的氧化沟、CASS工艺是优化的A/O活性污泥法，均具有工艺简单，运行方式灵活，处理效果稳定可靠，脱氮除磷效果好的特点。
3采用氧化沟工艺的特点
与其它工艺相比，制糖废水处理采用氧化沟工艺具有以下特点：（1）制糖废水污染物负荷变化大，氧化沟为完全混合式的活性污泥法，抗浓度冲击能力大。氧化沟的循环水量至少是进水量的几十倍，可以把进水浓度迅速混合、稀释到达标的水平，主要特点是其抗浓度冲击能力的保证。氧化沟一个循环过程大约是10～30min，浓度冲击可迅速在溶解氧（DO）、混合液上清液COD的变化上灵敏地反映出来，避免了传统推流式曝气池（一般装1个DO仪在后端）需要数小时才能反映出来的缺陷，为工艺的尽快调整赢得宝贵时间，降低冲击事故的影响，确保废水处理达标。（2）氧化沟又具有推流式曝气池的一些特点。氧化沟进水口的污染物局部浓度较高，下游出水口的浓度较低，两地的需氧量不同，具有传统推流式曝气池的一些特点。若采用机械表面曝气机曝气，据测量不同地点的DO有时会有0.5mg/L之差。由于浓度梯度的存在，净化深度高，具有脱氮效果。（3）采用较低水平的污泥负荷，及前置选择池，减少活性污泥膨胀的发生。一般氧化沟工艺采用延时曝气，按浓度的不同停留时间长达10～40小时，污泥稳定化程度高，剩余污泥产量少。但延时曝气的低负荷运行，对含粘性糖类的制糖废水来说，不管那种活性污泥工艺，都会增加发生活性污泥膨胀的概率。因此，制糖废水的污泥负荷一般采用0.20kgBOD5（/kgMLSS•d）左右，较低但不是最低水平的污泥负荷。在运行上根据进水浓度的变化采用不同的污泥浓度、污泥回流，从而控制在较低的污泥负荷。同时氧化沟前面设置好氧、缺氧或厌氧选择池，可减少污泥膨胀的发生，并提高脱氮效果。（4）剩余污泥产生量较大，必须考虑污泥浓缩及压滤脱水处理。在长期的运行当中，发现制糖废水宜采用较低的污泥龄、适宜的污泥负荷，以减少活性污泥膨胀的发生，确保废水处理达标。但同时相应地需要排出较多的剩余污泥，污泥浓缩及压滤脱水成本相对较高。（5）宜采用圆形沉淀池，总占地面积较大。氧化沟之后一般采用圆形幅流式沉淀池，相对矩形平流式沉淀池效果为好，但因此也有总占地大的缺陷。（6）曝气设备选择多样化。传统氧化沟一般采用的转刷与转盘水平轴曝气机、垂直轴立式低速表曝机与射流曝气机等，后又发展到斜轴自吸螺旋曝气机（如美国海神曝气机，还增加小鼓风机加强供氧），这些表曝气机便于不停产维修但不节能。基于节能考虑，现在越来越多的氧化沟工艺，采用鼓风机供风通过池底固定盘式/管式微孔曝气器，与潜水低速推流器相结合的方式来分别进行充氧与推流。
4采用CASS工艺的特点
CASS是SBR工艺（序批式活性污泥法）的一种形式。SBR是一种时间序列控制的序批反应式活性污泥法，与连续反应式活性污泥法（CFS）是活性污泥法的两大形式。采用CASS工艺的特点：（1）工艺流程简单，占地小，土建费用低。不需要二沉池，一般采用并联2组共壁矩形池布置，还可与调节池、事故池、清水池等其它水池共壁作为一个整体，占地更小。（2）兼具完全混合式与推流式的特点，调节灵活，耐冲击负荷。空间上属变体积的完全混合式范畴，抗冲击负荷。而时间上的推流式状态，污染物与溶解氧浓度周期性变化，浓度梯度大，理想的推流过程使生化反应推力大，传质效率高，净化效率高。沉淀阶段完全静止故沉淀效果好，同时可灵活调整周期中各阶段的运行时间，是活性污泥法中防止污泥膨胀的最好工艺。（3）设备利用率较低，对自控技术水平及其可靠性要求较高。采用间歇曝气、间歇排水，或者采用间歇进水的方式，对自控技术水平及其可靠性要求较高。同时设备频繁地关停也会对设备的使用寿命有一定的影响。间歇曝气要求采用的曝气头特别具有防堵塞功能。间歇运行虽降低了设备的利用率，但污染物与溶解氧浓度周期性变化，理想的推流过程使生化反应推力大，传质效率高，净化效率高。（4）污泥浓度高，剩余污泥产量低，节省污泥脱水费用。CASS工艺是活性污泥法中防止污泥膨胀的最好工艺，因此可采取相对最低的污泥负荷、较长的污泥龄，同时由于制糖厂一年开榨时间仅4个月左右，累积的剩余污泥不多，便于处置。据湘桂糖厂08/09榨季运行实践，生化池MLSS浓度由最低时的2120mg/L升至3142mg/L，整个榨季仅增长了42.17%。
5氧化沟与CASS工艺设计比较
以日榨3000-5000T/d的甘蔗制糖厂为例，废水产生量按200m3/h，进水CODCr≤800mg/L、BOD5≤400mg/L，出水按《制糖工业水污染物排放标准》（GB21909—2008），分别按氧化沟与CASS工艺设计废水生化处理系统如下：在同一水平设备配置条件下，从表1～表3可以看出，制糖废水应用氧化沟与CASS工艺对比有以下特点：（1）氧化沟相对CASS工艺的好氧生化池容积较小，未考虑水池共壁的情况下，前者土建费略少。在用地紧张的地方，采用容易平面布置的CASS工艺为宜。（2）潜水搅拌机主要起调节水质均匀，防止污泥沉积的作用。为节省费用，可采用鼓风机旁通管鼓风搅拌作为备用手段。初步测算，要达到相同的搅拌效果，采用鼓风搅拌而增加鼓风机的功率要比单独采用潜水搅拌机大许多，故不建议完全采用鼓风搅拌代替潜水搅拌机。（3）氧化沟设备总装机容量相对小，但CASS工艺的污水泵与鼓风机为间歇运行，实际两者运行电耗相差不大。另一方面，氧化沟工艺鼓风机可配置变频器，节能可观；而CASS有推流式的特点，溶解氧变化大、DO监测取样点代表性不强，其鼓风机配置变频器节能意义不大。（4）CASS工艺污泥负荷采取相对低值，好氧生化池容积大，污泥好氧稳定化程度高，剩余污泥产量少，污泥脱水处理费用省。但CASS工艺若长时间运行不排泥，会造成污泥解体、出水变黄。另外考虑到生化系统运行的可靠性，工艺调整的灵活性，还是需要完善污泥浓缩与脱水处理系统。（5）CASS工艺工程总投资略大，主要是生化池容积大而土建投资大，以及并联2组水池各自在线监测仪表，而PLC自控水平必须投入到位，否则人工操作较为麻烦。相比之下，氧化沟工艺可以不采用PLC自控系统，另外节省十几万元投资。
6结语
甘蔗制糖工业既是广西主要支柱产业，也是主要工业污染源之一。随着节能减排、清洁生产等环保标准的不断提高，自2007年以来制糖废水生化处理系统已在几乎所有的甘蔗制糖厂得到实施。佳诚公司有35家以上糖厂的工程实践，主要是采用表曝机的氧化沟工艺，采用鼓风机+微孔底曝的氧化沟工艺，以及CASS工艺也在10多个厂得到应用。通过比较氧化沟与CASS两种典型工艺在甘蔗制糖废水处理的应用，分清每种工艺的优缺点，可为今后糖厂的技术改造，或其它行业废水应用同类工艺提供借鉴。
作者：梁新佳 单位：广西佳诚环保有限公司
