五級Bardenpho工藝應(yīng)用于屠宰廢水的案例研究

中節(jié)能大地環(huán)境修復(fù)有限公司 于明利，于小航，甘平，魏寶瑩，張石磊

一、概述

（一）背景

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展生活水平的提高，人們對肉類需求增大的趨勢，屠宰、肉類聯(lián)合加工廠排出的廢水不斷增加。屠宰廢水主要來自屠宰和熟食品加工[1]，屠宰過程中進(jìn)行圈欄沖洗、屠宰前沖洗、宰后燙毛或剝皮、劈半分割、內(nèi)臟洗劑及車間沖洗等過程，除上述過程產(chǎn)生廢水外，還產(chǎn)生有碎肉、畜毛、未消化的食物及糞便、尿液等。該類廢水中含有較多的蛋白質(zhì)、脂肪、血液、揮發(fā)性有機酸等小分子有機物，水體呈紅褐色并伴有明顯的腥臭味，主要污染物包括CODcr、BOD5、懸浮物、氨氮及動物油等。若不經(jīng)處理直接排放，會對水環(huán)境造成嚴(yán)重污染[2]。目前我國屠宰廢水處理主要以生化處理為主，其主要分為活性污泥法和生物膜法[3]。其中，活性污泥法具有成本低、運行管理方便等特點。[4]

本研究通過對某生豬屠宰加工廠采用改進(jìn)AAO工藝設(shè)計，通過現(xiàn)場調(diào)試使出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級B排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，以期對屠宰廢水的工藝選型、工藝調(diào)試和工程建設(shè)具有指導(dǎo)意義。

（二）工藝選取

屠宰及熟食品加工產(chǎn)生的廢水因含有較多的蛋白質(zhì)、揮發(fā)性有機酸等，可生化性較好，一般可生化性能至少0.3以上，有時高達(dá)0.6，廢水處理工藝通常采用生化處理為主、物化處理相結(jié)合的組合處理工藝，一般包含消毒及懸浮物脫水間、污泥脫水間的除臭等。

各結(jié)構(gòu)單元通常有如下構(gòu)成：

（1）格柵，調(diào)節(jié)池前應(yīng)設(shè)置粗格柵和細(xì)格柵，或者同時設(shè)置兩道細(xì)格柵，通常按最大日最大時設(shè)置。

（2）調(diào)節(jié)池，有效容積宜按照屠宰加工廠實際排水規(guī)律設(shè)計，如新建的屠宰場，可通過調(diào)研類似工藝的生產(chǎn)廠家獲取，若沒有相關(guān)資料可參考相關(guān)設(shè)計手冊按水力停留時間的12-24小時生產(chǎn)車間排水量設(shè)計，同時也要考慮應(yīng)急需要。

（3）隔油池，對于中大型肉類屠宰加工廠或者生活區(qū)廢水，應(yīng)設(shè)置隔油池，內(nèi)含刮油刮渣設(shè)備，通過定期開動，將浮油和沉積物刮除。隔油池的停留時間一般為2-3小時即可。產(chǎn)生廢水流量較小的屠宰加工廠可不設(shè)置隔油池。

（4）氣浮池，對于含油較多肉類加工廢水，通過設(shè)置氣浮池去除廢水中的分散油、乳化油、細(xì)小懸浮物等，確保后續(xù)生化處理單元穩(wěn)定。

（5）生化處理單元

生化處理是屠宰廢水處理的核心，能夠去除絕大部分的有機物、氨氮等。不同工藝設(shè)計的區(qū)別主要在于生化處理單元中各工藝的如何組合和優(yōu)化，主要分厭氧處理和好氧處理兩大部分。

第一，UASB處理工藝

UASB作為厭氧生物處理工藝，具備高效穩(wěn)定特點，早在20世紀(jì)就有人研究應(yīng)用UASB處理屠宰廢水，發(fā)現(xiàn)升流式UASB反應(yīng)器中的絮狀物泥對屠宰廢水的懸浮顆粒和溶解性固體去除較好，其中溶解性固體去除率高達(dá)75%以上，后來針對污泥的穩(wěn)定性，又開發(fā)了兩級UASB處理工藝，不僅提升了溶解性有機物處理效率，高達(dá)90%以上，增強了污泥穩(wěn)定性和系統(tǒng)整體的抗沖擊能力。后人在考慮投資運營等方面，針對含油較高的屠宰廢水，在UASB前段增加溶氣氣浮裝置，降低后續(xù)厭氧生物處理負(fù)荷，去除難降解油脂。經(jīng)過前段氣浮裝置處理后，可生化性相對提高，后續(xù)處理COD去除率最高可達(dá)90%以上，大大提高單位投資成本獲得較高的屠宰廢水處理效果。

第二，SBR處理工藝

SBR間歇式序批活性污泥法也是一種廣泛用于生活污水、屠宰廢水的主要廢水處理工藝，能夠適應(yīng)廢水間歇排放、流量變化大、含懸浮物較高時的廢水。能否克服UASB處理高含懸浮物廢水時出水水質(zhì)差的特點，因為UASB為序批式處理，能夠同時進(jìn)行，缺氧、好氧、沉淀等交替進(jìn)行，便于去除懸浮物和COD，同時具備脫氮效果。

處理屠宰廢水時，污泥負(fù)荷宜取0.1-0.4kgBOD5/(kgMLVSS·d)；總運行周期7-12h，實際運行的五個過程的水力停留時間可分別為進(jìn)水期1-2h、反應(yīng)期4-8h、沉淀期1-2h、排水期0.5-1.5h、閑置期1-2h。

第三，接觸氧化工藝

接觸氧化工藝也廣泛適用于不同規(guī)模的屠宰場與肉類加工廠廢水處理工藝，尤其適用于場地面積小、水量小，有機負(fù)荷波動大的情況。該工藝在通過在曝氣池內(nèi)懸掛填料，可以看作是生物膜法與活性污泥法的結(jié)合體，水力停留時間一般取8-12h。曝氣可采用穿孔曝氣以節(jié)省投資，但缺點是填料易脫落，造成后續(xù)設(shè)備堵塞情況時有發(fā)生，采用穿孔曝氣，生物膜易脫落，若采用微孔爆氣，則采用普通的活性污泥法也能達(dá)到出水要求，無需再加填料。

第四，MBR工藝

MBR處理工藝屬于膜法工藝，采用的是半透膜，比較常見的有中空纖維膜，適用于占地面積小、水量小、出水不穩(wěn)定且出水要求較高的情況，優(yōu)點是管理方便，污泥濃度高，無需排泥或排泥較少，缺點是初期投資較大，膜需要定期清洗或更換。

第五，A/O工藝

A/O工藝是應(yīng)用于廢水處理最廣泛、管理最方便、造價和運營成本最低的工藝之一，可廣泛應(yīng)用于屠宰廢水，改進(jìn)的兩級AO工藝、改進(jìn)的Bardenpho工藝等均對屠宰廢水、甚至生活污水都能達(dá)到很好的處理效果。北京地區(qū)一些屠宰廢水甚至生活污水采用改良的A/O工藝均能達(dá)到北京地標(biāo)一級B排放標(biāo)準(zhǔn)，有些甚至能直接達(dá)到北京地標(biāo)一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，可見經(jīng)過充分的優(yōu)化設(shè)計和調(diào)試，A/O工藝能達(dá)到很好的處理效果，具有較高的性價比。

（三）案例情況

某生豬屠宰廠新建污水處理站處理規(guī)模1500t/d，進(jìn)水水質(zhì)及出水要求見表1。

表1 進(jìn)水水質(zhì)

（四）工藝設(shè)計

本項目工藝采用五級Bardenpho工藝，工藝流程見圖1.

圖1 工藝流程圖

二、調(diào)試運行

培養(yǎng)方式采用同步法，即培養(yǎng)、馴化同時進(jìn)行[5]。取市政污水處理廠脫水污泥作為接種泥，接種量按污泥濃度計為800mg/L，直接將預(yù)處理過的屠宰廢水進(jìn)入好氧池進(jìn)行污泥馴化。

啟動按照“悶曝—小流量進(jìn)水—設(shè)計流量進(jìn)水”的方式進(jìn)行，DO控制在3-4mg/L，具體操作為：①將市政污水處理廠新脫水干污泥（含水率75%左右）接入充滿屠宰廢水的好氧池至濃度為800mg/L左右；②悶曝12小時；③悶曝完成后（以好氧池不出現(xiàn)大量泡沫且出現(xiàn)少量絮體為宜）開始小流量進(jìn)水，進(jìn)水量在20m3/h左右；④2-3d后SV30在20%左右，即可進(jìn)行設(shè)計流量進(jìn)水，進(jìn)水量在65m3/h左右，1周后，SV30基本在30%-40%之間，污泥呈黃褐色絮體狀，顆粒粒徑在3mm左右，至此污泥馴化基本完成。

運行時期將SV30控制在40%-45%之間，DO控制在3mg/L左右，MLSS控制在5g/L左右。

三、結(jié)果分析

本結(jié)果只針對在實際工程應(yīng)用中最為關(guān)心的影響出水水質(zhì)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行深刻分析，以期為屠宰廢水處理工程實踐提供借鑒和指導(dǎo)。

（一）污泥負(fù)荷對CODcr去除的影響

生化池不同污泥負(fù)荷下對出水CODcr的影響見圖2。

圖2 不同污泥負(fù)荷對兩級AO池出水CODcr的影響

圖2中可見：①不同污泥負(fù)荷在Bardenpho工藝中一級AO出水CODcr為40-72mg/L，相對總進(jìn)水去除率達(dá)到了95.2%-98.0%，二級AO出水CODcr為10-33mg/L,相對總進(jìn)水去除率達(dá)到了97.8%-99.5%；②無論一級AO還是二級AO,出水CODcr濃度都隨著污泥負(fù)荷的降低而降低，但污泥負(fù)荷低 于0.22kgBOD/kgMLSS·d時，出水CODcr變化不再明顯；③從池容和水處理規(guī)?？紤]污泥負(fù)荷取 值 為0.22kgBOD/kgMLSS·d是最佳運行參數(shù)。

（二）混合液回流比對TN去除的影響

混合液回流的目的是用于脫氮，而脫氮受DO的影響較大，不同的混合液回流比不僅直接影響脫氮總量，還會間接影響DO，進(jìn)而影響脫氮效率。不同混合液回流比對出水總氮的影響見圖3。

圖3 不同混合液回流比對出水總氮的影響

圖3可見：①隨混合液回流比的增大，兩級AO的出水總氮均先升高后降低，在混合液回流比為400%時，出水總氮達(dá)到最低，一級AO出水為15mg/L，二級AO出水為10mg/L；②二級AO出水總氮濃度整體上比一級AO出水總氮濃度低，去除率為9.4%-33.3%，其中回流比為400%，總氮去除率達(dá)到最大為33.3%。

小結(jié)：①混合液回流比較低時，缺氧池DO能夠維持在0.3mg/L以下，好氧池DO在3mg/L左右，雖能夠較好地滿足硝化反硝化菌生長環(huán)境，但是回流量限制了反硝化處理量，故出水總氮較高；②混合液回流比過高時，缺氧池DO達(dá)到了0.5-1.2mg/L，破壞了反硝化菌生長環(huán)境，導(dǎo)致反硝化效率降低，故出水總氮濃度升高。

（三）加藥量對TP去除的影響

生化處理能夠去除大部分TP，但是TP降低到一定濃度后，生化處理對總磷的去除不再明顯，需要加藥除磷才能達(dá)標(biāo)排放。本污水站所加藥劑為PAC，加藥位置位于沉淀池進(jìn)水管道上，不同加藥量對出水總磷的影響見圖4。

圖4 不同加藥量對出水總磷的影響

從圖4中可以看出：①隨加藥量的增大，出水總磷濃度逐漸降低；②加藥量在100-300mg/L之間升高時，出水總磷濃度降低明顯，當(dāng)加藥量超過300mg/L時，出水總磷變化不再明顯；③從經(jīng)濟性及出水效果來看，加藥量在300mg/L時，出水總磷為0.35mg/L，可達(dá)標(biāo)排放。

四、結(jié)論

本文通過對某屠宰廠水處理工藝進(jìn)行調(diào)試，詳細(xì)總結(jié)了屠宰廢水污泥馴化的實用方法及調(diào)試的關(guān)鍵參數(shù)，具體如下：

（1）污泥馴化菌種可通過市政污水處理廠脫水污泥在好氧池直接進(jìn)行，通過“悶曝-小流量進(jìn)水—設(shè)計流量進(jìn)水”的方式，可在1周內(nèi)馴化完成并正常運行；

（2）屠宰廢水可生化性較高，污泥負(fù)荷可取0.22kgBOD/kgMLSS·d，污泥負(fù)荷過低會影響水處理量，過高則會影響出水水質(zhì)；

（3）屠宰廢水用于脫氮的混合液回流比可取400%，回流比過低，影響處理水量進(jìn)而影響水質(zhì)，過高則會導(dǎo)致缺氧池DO過高，影響反硝化的進(jìn)行；

（4）加藥除磷藥量越大，出水總磷越低，PAC加到300mg/L時，出水總磷變化不再明顯。