近年来，竹子由于在助力碳中和方面的重要作用，被世界自然保护联盟（IUCN）认为是《基于自然的解决方案全球标准》的最佳选择之一，其种植及深加工产业蓬勃发展。鲜竹提取液主要成分包括氨基酸、维生素、黄酮、微量元素等，具有防氧化、抗炎、保湿滋润等多种功能，可用于美容护肤、药品制备等领域。鲜竹提取液生产及加工废水主要来自清洗、压榨、烧制及水提等工段，含有植物色素、有机酸、单宁、类黄酮及糖类等多种污染物，COD较高，且具有一定的抑菌作用，生化降解性较差。该废水的达标处理在“双碳”经济产业背景下具有典型示范效应，但目前相关工艺设计及工程运行分析鲜有报道。因此，本项目基于铁碳微电解耦合Fenton氧化技术，联用水解酸化-移动床生物膜反应器（MBBR）两级生化工艺处理该废水使其达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）直排标准，并对运行经济技术指标进行分析，以期为同类型的植物提取液生产废水处理提供借鉴。

1、设计规模及水质指标

本工程设计处理规模为200m3/d。设计出水水质指标根据GB8978—1996中直接排放水质的要求确定，如表1所示。

2、工艺设计思路

根据进出水水质指标可知，该废水进水COD较高，采用生化法可降低处理成本。但同时该废水BOD5/COD约为0.18，可生化性较差，须采用物化法进行预处理，断开废水中具有抑菌作用的污染物分子链，消除其对生化菌种活性的抑制作用并将其转化为小分子物质，提高生化降解能力。

考虑到铁碳微电解可形成微原电池，分别以铁碳填料为阳极和阴极发生电化学反应，使有机污染物发生氧化还原作用，从而降低部分COD。同时，铁阳极失去电子生成新生态的Fe2+。该离子在弱碱性条件下，可形成Fe（OH）2沉淀，起到絮凝作用；在酸性条件及H2O2的作用下产生具有强氧化能力的·OH自由基等，从而可达到分解有机污染物质并提高废水可生化性的效果。因此，本工程采用铁碳微电解与Fenton氧化联用的技术对废水进行物化预处理。

由于Fenton氧化出水仍残留有·OH自由基等，会对后续生化菌种产生氧化损害。因此，工艺须设置还原功能单元，消除残留的氧化能力，确保后续生化工艺的稳定高效运行。为了使生化菌种对物化后的有机污染物有预适应阶段，并进一步提高可生化降解性，生化单元采用两级A/O工艺。此外，好氧生化采用MBBR工艺，以使生化系统具有较强的抗污染冲击能力，确保稳定达标。

3、处理工艺流程

具体设计工艺流程如图1所示。

由图1可知，生产废水首先进入调节池，在这里进行水量调节和水质平衡。调节池出水进入混凝反应池，通过碱液调节pH至6.5~7.0，加入混凝剂聚合氯化铝（PAC）与聚丙烯酰胺（PAM），使悬浮物和污染物凝聚成较大的颗粒。经过混凝反应后的废水进入一沉池，在此沉降出大部分的固体悬浮物。一沉池出水进入铁碳反应池，在酸性充氧条件下，铁碳填料通过电化学反应使有机污染物发生氧化还原反应，降低废水色度及COD浓度。铁碳反应池出水流入Fenton反应池，在此加入酸调节pH为2.8~3.0，同时添加H₂O₂，生成·OH自由基，进一步氧化分解废水中的有机污染物，将难降解的大分子物质进行断链分解。Fenton反应池出水进入pH回调池，通过加入碱液调节废水的pH至8.0左右，并同时添加絮凝剂PAM通过包裹席卷作用形成大块矾花。pH回调池出水进入二沉池，进行二次沉淀，去除悬浮固体。二沉池出水进入还原池，加入焦亚硫酸钠，消除Fenton氧化单元残留的自由基，以减少自由基对后续生化菌种的活性抑制作用。

还原池出水进入生化单元，生化单元采用两级A/O工艺。废水在缺氧区通过水解酸化作用改善物化处理出水的理化性质，使得废水可以更好地适应好氧生物处理。好氧生化采用移动床生物膜反应器（MBBR）工艺，通过附着在移动填料表面的微生物生化作用，将污水中的有机物、氨氮等污染物吸附、吸收和分解。生化单元出水经过终沉池去除脱落的生物膜等悬浮物，最终处理后的水通过标准排放口达标排放。此外，沉淀池污泥全部进入集泥池，集中进行压滤处理，干泥外送进行安全处置。

4、主要构筑物及设计参数

1）调节池。1座，钢砼结构，尺寸3.0m×7.0m×3.8m，有效池容为73m3，水力停留时间为8.8h。配备潜污泵2台（1用1备），单台流量为10m3/h，扬程为12m，功率为1.5kW；超声波液位计1套，电磁流量计1套。

2）混凝反应池。1座，钢砼结构，尺寸1.5m×2.0m×2.0m×2格，有效容积为9m3，水力停留时间为1h。配备反应搅拌器2套，pH在线仪1套，碱液、PAC、PAM自动加药装置各1套，其中碱液加药与pH在线仪联动，PAC、PAM加药装置与电磁流量计联动。

3）一沉池。1座，钢砼结构，尺寸2.5m×6.5m×4.5m，过流面积为14m2，表面负荷为0.60m3（/m2·h）。

4）铁碳反应池。1座，钢砼结构，环氧树脂三布五涂，设计尺寸1.5m×2.0m×4.5m，有效池容为12m3，水力停留时间为1.4h。装填70%的铁碳颗粒，配备pH在线仪1套，硫酸自动加药装置1套。

5）Fenton反应池。1座，钢砼结构，环氧树脂三布五涂，设计尺寸1.5m×3.0m×4.5m，有效容积为18m3，反应时间为2.2h。配备曝气搅拌系统1套，pH在线仪1套，ORP在线仪1套，H2O2自动加药装置1套。

6）pH回调池。1座，钢砼结构，环氧树脂三布五涂，尺寸1.5m×1.5m×4.5m，有效容积为9m3，反应时间为1h。配备搅拌系统1套，pH在线仪1套，碱液及PAM自动加药装置各1套。

7）二沉池。1座，钢砼结构，尺寸2.5m×6.5m×4.5m，过流面积为14m2，表面负荷为0.60m3（/m2·h）。

8）还原池。1座，尺寸1.5m×2.0m×2.0m。有效容积为4.5m3，水力停留时间为0.5h。配备反应搅拌器1套，ORP在线仪1套，焦亚硫酸钠加药装置1套。

9）一级水解酸化/MBBR生化池。1座，钢砼结构，水解酸化池尺寸5.0m×2.0m×4.5m，有效容积为40m3。MBBR池采用MBBR工艺，尺寸3.5m×8.0m×4.5m×3格，有效容积为336m3，COD容积负荷为1.6kg/（m3·d）。水解酸化池配备潜水搅拌器2台；MBBR池配备D260mm曝气器168个，悬浮填料130m3。

10）二级水解酸化/MBBR生化池。1座，钢砼结构，水解酸化池尺寸5.0m×2.0m×4.5m，有效容积为40m3。MBBR池为2.5m×8.0m×4.5m×2格，有效容积为160m3，COD容积负荷为0.6kg/（m3·d）。水解酸化池配备潜水搅拌器2台；MBBR池配备D260mm曝气器80个，悬浮填料64m3。两级生化池共用三叶罗茨风机2台，风量为8.3m3/min，风压为39.2kPa，功率为5.5kW。

11）终沉池。1座，钢砼结构，尺寸2.5m×8.0m×4.5m，过流面积为17m2，表面负荷为0.5m3（/m2·h）。

12）集泥池。1座，钢砼结构，设计尺寸2.5m×2.5m×3.5m，有效容积为19m3。

13）污泥脱水间。1座，砖混结构，尺寸5.0m×5.0m。配备气动隔膜泵1台，流量为23m3/h，扬程为84m，空压机为22kW，板框压滤机1台，过滤面积为20m2。

5、运行效果分析

本工程已试运行12个月以上，进出水COD、BOD5、NH3-N浓度及处理水量如图2所示。

由图2可知，近1年来系统运行水质逐渐趋于稳定，COD、NH3-N去除率也随之有所提升，目前工程实际进水水量为170~190m3/d，各项出水指标均稳定达到GB8978－1996的直排要求。各处理单元主要污染物出水水质情况如表2所示。

由表2可知，经铁碳-Fenton氧化后，废水的BOD5/COD从0.18左右提高到了0.37左右，这表明铁碳微电解耦合Fenton氧化技术可有效提高鲜竹提取液生产废水的生物可降解性。后续两级水解酸化/MBBR生化工艺出水COD去除率分别达到85%和70%以上，各关键工艺单元均达到预期处理效率。该工程最终出水稳定达到排放标准，表明铁碳微电解耦合Fenton氧化技术进行预处理提高了废水可生化性，同时联用两级A/O生化工艺处理鲜竹提取液生产废水具有可行性，可为同行业提供应用参考。

6、经济分析

本工程总投资包括土建及设备材料工程等直接成本共183万元，运输安装及设计调试等费用30万元，合计为213万元。废水处理运行费用包括电费、药剂费和人工费。

1）电费。设备耗电情况如表3所示，电价为0.7元（/kW·h），则每天耗电542×0.7=379.40元，折合吨水处理费用1.90元。

2）药剂费。药剂使用情况如表4所示，每天消耗药剂240.7元，折合吨水药剂费用1.20元。

3）人工费。设施自动化程度较高，管理共2人，人工费约234元/d，折合吨水处理费为1.17元。

4）总运行费。

吨水总运行费用为1.90+1.20+1.17=4.27元。

7、结语

本工程针对鲜竹提取液中抑菌难降解成分，采用铁碳微电解耦合Fenton氧化技术进行预处理以提高废水可降解性，再联用水解酸化/MBBR两级生化工艺进行处理，出水稳定达到GB8978—1996直排标准。

铁碳微电解可对抑菌组分产生氧化还原作用，同时利用铁基填料产生新生态的Fe2+，可高效催化Fenton氧化过程，在有效提高废水生化可降解性的同时降低药剂成本。后续MBBR生化工艺可有效抵抗污染负荷冲击，提高生化效率，确保废水稳定达标。该联合工艺对于鲜竹提取液生产废水的处理展现了良好的适用性，在“双碳”经济相关产业发展背景下具有广阔的应用前景。