氣浮—水解酸化—A/O—化學(xué)除磷工藝處理混合廢水

陳瓊?cè)A

（廈門銀祥集團(tuán)有限公司，福建 廈門361100）

隨著生活水平不斷的提高，肉類、肉制品、豆制品等民生必需品的市場需求量也不斷增加，肉業(yè)、肉制品、豆制品等加工廠的污水排放量也隨之增加，在工業(yè)廢水中的占比也越來越高。

屠宰廢水來自牧畜、禽類的宰殺加工，是我國最大的有機(jī)污染源之一[1]。屠宰廢水中主要含有血液、油脂、碎骨、肉渣、毛及糞便等，呈褐紅色，具有較強(qiáng)的腥臭味[2]。肉制品廢水中主要含有油脂、肉渣、部分洗滌劑。豆制品廢水主要含有蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等有機(jī)物。屠宰廢水、豆制品廢水和肉制品廢水等混合廢水的B/C大于0.3，可生化性較好，適宜采用生物處理法進(jìn)行處理[3]。

廈門某公司污水處理站采用氣浮—水解酸化—A/O—化學(xué)除磷工藝用于處理混合廢水（屠宰廢水、豆制品廢水、肉制品廢水），廢水經(jīng)處理后水質(zhì)可達(dá)到《廈門水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB35/322-2011）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，甚至優(yōu)于《廈門水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB35/322-2011）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

1 設(shè)計(jì)水量及進(jìn)出水水質(zhì)

1.1 設(shè)計(jì)水量

廈門某公司污水處理站的廢水主要為屠宰廢水、豆制品廢水、肉制品廢水及其他廢水。污水處理站設(shè)計(jì)水量為1900m3/d。

1.2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

廈門某公司污水處理站設(shè)計(jì)進(jìn)水為根據(jù)現(xiàn)有廢水進(jìn)行檢測所得，污水處理站出水執(zhí)行《廈門市水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB35/322-2011）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，詳見表1。

表1 污水處理站進(jìn)、出水水質(zhì)表

根據(jù)原水特點(diǎn)的情況分析，此水質(zhì)屬于高氮水質(zhì)，生化比較好，但同時(shí)因?yàn)榘钡^高，碳量比較低，在處理過程中好氧段需要做到深度好氧，厭氧段的實(shí)際處理能力是整個(gè)處理能力能否按設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵[4]。

2 污水處理站處理工藝

如圖1所示：污水通過廠區(qū)管網(wǎng)收集流入格柵，將廢水中較大懸浮物（塑料袋、骨頭等）截留后，進(jìn)入集水井，經(jīng)泵提升至調(diào)節(jié)池，均衡水質(zhì)水量，再經(jīng)泵提升通過固液分離器，去除豬毛、肉沫、豆渣等細(xì)小難溶懸浮物后自流進(jìn)入隔油池，隔油池可去除廢水中的浮油，隔油池出水自流至中間池，經(jīng)泵提升至氣浮池，加入適量PAC、PAM去除廢水中細(xì)小懸浮物、油脂，而后自流至水解酸化池，通過厭氧菌和兼性菌的作用將廢水中難以降解的大分子有機(jī)污染物分解成小分子的有機(jī)污染物，進(jìn)一步提高污水可生化性。水解酸化池出水自流至pH調(diào)節(jié)池，將pH調(diào)至7~8后進(jìn)入?yún)捬醭?，通過厭氧菌的作用，將廢水中有機(jī)污染物氧化分解，除去廢水中的COD，從而減小好氧池的有機(jī)負(fù)荷[5]。根據(jù)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的分析，總氮跟氨氮含量都偏高，厭氧的作用就很關(guān)鍵，為更好的加大對(duì)總氮跟氨氮的處理率將厭氧池分兩段，第一段為全厭氧段，第二段為兼性厭氧段，第二段需要從好氧段回流來降低水中的總氮含量，做到硝化反硝化反應(yīng)。同時(shí)為了進(jìn)一步優(yōu)化厭氧菌跟硝化反硝化菌的成長，加大抗沖擊負(fù)荷，在池內(nèi)增加生物填料。厭氧池出水進(jìn)入好氧池，在好氧條件下，利用微生物降解廢水中有機(jī)污染物，同時(shí)進(jìn)行硝化反應(yīng)，將廢水中氨氮氧化成硝酸鹽、亞硝酸鹽。好氧池出水進(jìn)入二沉池，進(jìn)行泥水分離，上清液進(jìn)入反應(yīng)池。反應(yīng)池內(nèi)投加硫酸鋁，出水再經(jīng)過混凝池、絮凝池和沉淀池進(jìn)行混凝沉淀，進(jìn)一步去除廢水中的總磷。沉淀池上清液達(dá)標(biāo)排放。污泥從沉淀池通過回流到好氧池，通過控制回流泵的回流比來控制好氧池中的污泥總量[6]。

圖1 工藝流程圖

氣浮池浮渣、二沉池剩余污泥、除磷系統(tǒng)化學(xué)污泥定期排入污泥儲(chǔ)池，采用疊螺脫水機(jī)進(jìn)行污泥脫水。污泥儲(chǔ)池上清液回流至集水井再進(jìn)行處理；疊螺脫水機(jī)濾液回流至中間池再進(jìn)行處理。

3 構(gòu)筑物工藝參數(shù)及主要配置設(shè)備

1）格柵：作用：截留廢水中較大懸浮物（塑料包裝袋、骨頭、腸衣等），同時(shí)可防止后續(xù)處理設(shè)備堵塞。尺寸：2.50m×0.75m×4.00m。設(shè)備：機(jī)械格柵1套。

2）集水井：作用：儲(chǔ)存污水。尺寸：7.50m×5.50m×4.00m。有效容積：120m3。設(shè)備：集水井提升泵3臺(tái)。

3）調(diào)節(jié)池：作用：均衡水質(zhì)水量。尺寸：20.00m×10.00m×6.00m。有效容積：1200m3。設(shè)備：調(diào)節(jié)池提升泵2臺(tái)。

4）隔油池：作用：去除廢水中浮油。尺寸：10.00m×2.80m×3.00m。有效容積：80 m3。設(shè)備：刮油系統(tǒng)1套；固液分離機(jī)：1套。

5）中間池：作用：儲(chǔ)存污水。尺寸：4.00m×2.50m×3.50m；有效容積：30m3。設(shè)備：中間池提升泵2臺(tái)。

6）淺層氣?。鹤饔茫豪梦馀?，去除廢水中的細(xì)小顆粒物、油脂等。設(shè)備：淺層氣浮（含溶氣系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、刮渣系統(tǒng)等）1套。

7）水解酸化池：作用：在厭氧條件下，利用微生物將廢水中大分子有機(jī)污染物分解成小分子有機(jī)污染物，從而提高廢水的可生化性，為后續(xù)生化創(chuàng)造條件，同時(shí)進(jìn)行氨化反應(yīng)，將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成氨氮。尺寸：20.00m×10.00m×6.00m。有效容積：1100m3。停留時(shí)間：13.5h。設(shè)備：布水系統(tǒng)1套；收水系統(tǒng)，1套；攪拌泵，1臺(tái)。

8）pH調(diào)節(jié)池：作用：用于調(diào)節(jié)pH至弱堿性，防止廢水經(jīng)水解酸化后pH較低，影響后續(xù)處理效果。尺寸：5.00m×5.00m×0.80m；有效容積：12 m3。設(shè)備：NaOH加藥系統(tǒng)，1套。

9）厭氧池（A池）：作用：在厭氧條件下，利用微生物去除廢水中的有機(jī)污染物，從而降低廢水中COD。尺寸：26.00m×12.00m×6.00m；有效容積：1650m3。停留時(shí)間：20h。設(shè)備：潛水?dāng)嚢柘到y(tǒng)1套；生物填料：1套。

10）好氧池（O池）：作用：在好氧條件下，利用微生物氧化分解有機(jī)污染物，并進(jìn)行硝化反應(yīng)，從而降低廢水中的COD和氨氮。尺寸：27.00m×26.50m×4.00m；有效容積：2500m3。停留時(shí)間：31h。設(shè)備：曝氣系統(tǒng)1套。

11）二沉池：作用：混合液進(jìn)行泥水分離。尺寸：16.00m×9.00m×4.50m；有效容積：2500m3。表面負(fù)荷：0.67m3/m2·h。設(shè)備：排泥泵2臺(tái)。

12）除磷系統(tǒng)：作用：投加除磷劑，去除廢水中磷酸根。尺寸：10.00m×10.00m×4.00m；設(shè)備：加藥系統(tǒng)1套；排泥泵4臺(tái)。

13）污泥池：作用：存儲(chǔ)污泥。尺寸：10.00m×4.00m×4.00m；有效容積：148m3。設(shè)備：污泥泵1臺(tái)。疊螺脫水機(jī)（含加藥系統(tǒng)）1套。

4 運(yùn)行效果分析與運(yùn)行費(fèi)用分析

4.1 運(yùn)行效果分析

廈門某公司污水處理站于2019年9月完成全面改造。經(jīng)過3個(gè)月的系統(tǒng)調(diào)試，污水處理站處理效果逐步穩(wěn)定，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，且優(yōu)于《廈門市水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB35/322-2011）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。具體數(shù)據(jù)如表2所示。

對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：

表2 污水處理站處理效果水質(zhì)數(shù)據(jù)表

1）在無外加堿度的情況下，好氧池pH高于厭氧池，表明在好氧池存在同步硝化反硝化反應(yīng)，從而為硝化反應(yīng)提供堿度。在好氧池中，硝化反應(yīng)的產(chǎn)物可直接作為反硝化反應(yīng)的底物，避免了硝酸鹽、亞硝酸鹽積累對(duì)硝化反應(yīng)的抑制，將廢水中的氨氮直接轉(zhuǎn)化成氮?dú)猓瑥亩_(dá)到快速降低水體中的氨氮[7]。

2）氣浮池可以大量去除廢水中非溶解性COD，主要以去除廢水中的懸浮物的方式體現(xiàn)。水解酸化池COD去除率為3.18%～15.85%，厭氧池COD去除率為16.9%～30.46%，好氧池COD去除率為89.27%～95.09%。造成厭氧池COD去除率較低的原因主要為調(diào)試期間淺層氣浮池出現(xiàn)故障，導(dǎo)致大量懸浮物、油脂直接進(jìn)入水解酸化池、厭氧池，系統(tǒng)受到較大負(fù)荷沖擊，同時(shí)部分油脂附著在生物填料上，破壞生物膜結(jié)構(gòu)，從而影響厭氧池處理效果[8]。

3）水解酸化池出水氨氮有所升高，表明水解酸化池有進(jìn)行氨化反應(yīng)。好氧池氨氮去除率為86.05%～91.30%，氨氮負(fù)荷為0.016～0.019kg/MLSSkg·d。

4）對(duì)于總磷的去除主要以化學(xué)除磷為主，生物除磷效果不佳。

根據(jù)調(diào)試過程的數(shù)據(jù)分析表明：對(duì)于高油脂粒廢水前處理是后期厭氧處理效率達(dá)成的核心，主要是在于油脂粒的去除，分析了水源特點(diǎn)在前處理針對(duì)性的對(duì)屠宰鋸末廢水（分割過程鋸條帶出的肉沫跟鋸末油）和肉制品加工高溫蒸煮段產(chǎn)生的高溫含脂肪油廢水（高溫水在匯總到污水處理站過程中容易凍結(jié)淤積）進(jìn)行單獨(dú)回收并加大前端隔油池的停留時(shí)間，提高前端含油廢水的隔油效果，降低后段氣浮設(shè)施處理壓力。調(diào)試過程中的氣浮系統(tǒng)問題主要是氣浮溶氣系統(tǒng)問題，這就對(duì)設(shè)備選型提出了較高要求[9，10]。

4.2 運(yùn)行費(fèi)用分析

污水處理站運(yùn)行費(fèi)用主要來自人工費(fèi)、電費(fèi)、藥劑費(fèi)、自來水費(fèi)和污泥處置費(fèi)，污水處理站運(yùn)行費(fèi)用折算成噸水費(fèi)用為4.48元/t，具體如下：

1）人工費(fèi)。污水處理站配置8人，其中主管1人，技術(shù)員1人，操作工6人，平均工資為4500元/月·人，則每日工資為1200元，折算成噸水費(fèi)用為0.63元/m3。

2）電費(fèi)。污水處理站每日電耗3805度，電價(jià)按0.80元/度計(jì)算，則每日電費(fèi)3044元，折算成噸水費(fèi)用為1.60元/m3。

3）藥劑費(fèi)。污水處理站使用藥劑主要為PAC、PAM、硫酸鋁，每日藥劑費(fèi)為2736元，折算成噸水費(fèi)用為1.44元/m3。

4）自來水費(fèi)。污水處理站自來水主要用于泡藥和沖洗，每日用水量為50t，水費(fèi)按5元/t計(jì)算，則每日自來水費(fèi)250元，折算成噸水費(fèi)用為0.13元/m3。

5）污泥處置費(fèi)。污水處理站每日產(chǎn)生13t含水率80%污泥，污泥處置費(fèi)按100元/t計(jì)算，則每日污泥處置費(fèi)為1300元，折算成噸水費(fèi)用為0.68元/m3。

5 存在問題分析

污水處理站經(jīng)調(diào)試后，運(yùn)行效果良好。但是依然存在一些缺陷，具體如下：

1）好氧池采用活性污泥法，抗沖擊能較接觸氧化法弱，管理不善，容易導(dǎo)致污泥絲狀菌膨脹，影響污水處理效果。

2）由于前期污水前預(yù)處理跟氣浮池的處理能力不足，導(dǎo)致厭氧池積累大量油渣，在水面上形成一層油脂膜，阻礙了厭氧氣體的排出，讓通過厭氧菌作用釋放出來的大量氨氣又再次溶解進(jìn)入水體，從而導(dǎo)致厭氧池處理效率低。為了彌補(bǔ)厭氧池的處理虧欠，又增大了好氧池的曝氣量和曝氣時(shí)間，導(dǎo)致好氧池污泥量增長較快，無法形成菌膠團(tuán)，出現(xiàn)大量絲狀菌，并且好氧池污泥受油渣影響，二沉池會(huì)出現(xiàn)跑泥現(xiàn)象。后期通過在前預(yù)處理增加多個(gè)除渣分離泵跟換氣浮系統(tǒng)來解決了此問題。

3）污水處理站污泥產(chǎn)量較多，目前采用疊螺脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理，含水率80%左右，處置方式受限，污泥去向問題無法解決。

6 結(jié)論與展望

1）采用氣浮—水解酸化—A/O—化學(xué)除磷工藝處理混合廢水（屠宰廢水、豆制品廢水、肉制品廢水），技術(shù)可靠，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)優(yōu)于《廈門市水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB35/322-2011）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2）在投資預(yù)算允許的情況下，可在好氧池增加生物填料，將活性污泥法調(diào)整為接觸氧化法，增強(qiáng)處理效果，提高其抗沖擊能力，防止其發(fā)生絲狀菌污泥膨脹，同時(shí)可大大降低污泥產(chǎn)生量。

3）在投資預(yù)算運(yùn)行的情況下，在現(xiàn)有的疊螺脫水機(jī)基礎(chǔ)上，增加污泥干化設(shè)施，進(jìn)一步將污泥含水率降低至50%，最后可考慮采用鍋爐燃燒的方式進(jìn)行處置。

4）后續(xù)重點(diǎn)考慮前端污染源的分質(zhì)處理，在前端環(huán)節(jié)允許情況下結(jié)合清潔生產(chǎn)有針對(duì)性的對(duì)屠宰肉制品的脂肪類廢水加強(qiáng)隔油處理，對(duì)豆制品的高氮廢水主要是黃漿水進(jìn)行二次提取利用或者單獨(dú)預(yù)處理把總控制在100ppm。