肉牛屠宰廢水與城鎮(zhèn)污水協(xié)同處理的工程設(shè)計(jì)

柯 武

（中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，成都 610068）

云南省某邊境城市經(jīng)濟(jì)合作區(qū)緊鄰中緬邊境，以進(jìn)（出）口加工、天然氣清潔能源、國(guó)際農(nóng)畜產(chǎn)品加工、國(guó)際倉(cāng)儲(chǔ)物流、木材加工、農(nóng)特產(chǎn)品加工等6大產(chǎn)業(yè)為支柱，合作區(qū)規(guī)劃建設(shè)面積為1 345 hm2，近期規(guī)劃人口為65 000人，遠(yuǎn)期規(guī)劃人口為80 000人。合作區(qū)尚處于初級(jí)發(fā)展階段，受后疫情時(shí)代影響，園區(qū)僅有1座年屠宰50萬頭肉牛的加工廠入駐，生產(chǎn)線涉及肉牛屠宰、皮革和內(nèi)臟加工等。合作區(qū)內(nèi)分布集鎮(zhèn)的人口數(shù)約為3 535人。合作區(qū)位于國(guó)際河流上游，為加大經(jīng)濟(jì)合作區(qū)水環(huán)境保護(hù)力度，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)和諧發(fā)展，有必要結(jié)合總體規(guī)劃，綜合考慮現(xiàn)狀、近期及遠(yuǎn)期的污水水量和水質(zhì)，確定污水處理廠近期建設(shè)規(guī)模和污水處理工藝流程，減少污染物排放。

1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模及設(shè)計(jì)水質(zhì)

1.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

園區(qū)污水包括綜合生活污水和工業(yè)廢水，采用分類指標(biāo)法及不同用地性質(zhì)用水量指標(biāo)法，并考慮地下水入滲量，污水處理廠近期規(guī)模為15 000 m3/d，遠(yuǎn)期規(guī)模為25 000 m3/d，遠(yuǎn)景規(guī)模為45 000 m3/d。為了避免出現(xiàn)“曬太陽(yáng)”工程，考慮園區(qū)發(fā)展不確定因素較多，污水處理廠近期設(shè)計(jì)規(guī)模確定為5 000 m3/d。污水量測(cè)算結(jié)果如表1所示。

表1 污水量測(cè)算結(jié)果

1.2 設(shè)計(jì)水質(zhì)

屠宰廢水接入市政污水管道前應(yīng)進(jìn)行處理，排放水水質(zhì)應(yīng)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）和《肉類加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13457—1992）。結(jié)合項(xiàng)目區(qū)城市污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)報(bào)告、屠宰廢水排放標(biāo)準(zhǔn)、城鎮(zhèn)生活污水和屠宰廢水的比例及當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，通過綜合分析確定污水處理廠設(shè)計(jì)水質(zhì)，如表2所示。監(jiān)測(cè)指標(biāo)有五日生化需氧量（BOD5）、化學(xué)需氧量（CODCr）、懸浮物（SS）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）和總磷（TP）。

表2 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

2 工藝流程及設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 工藝流程

污水BOD5/CODCr=0.531，碳氮比為3.78，BOD5/TP=34，污水可生化性較好，適宜采用厭氧-缺氧-好氧法（A2O）[1]進(jìn)行脫氮除磷。預(yù)處理采用格柵+沉砂池，去除大顆粒雜質(zhì)，生化處理段采用水解（酸化）+A2O法，生化段后設(shè)置三級(jí)深度處理，進(jìn)一步降低SS、TP、BOD5、CODCr及微生物量。污泥處理采用疊螺濃縮機(jī)+板框壓濾機(jī)，出廠污泥含水率降至小于60%。污水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 污水處理工藝流程

2.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.2.1 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池[2]可以更好地應(yīng)對(duì)園區(qū)進(jìn)水水量和水質(zhì)的變化，提高污水處理廠的緩沖能力，有利于污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)肉牛屠宰廠停產(chǎn)時(shí)，可利用調(diào)節(jié)池對(duì)處理系統(tǒng)持續(xù)進(jìn)水。肉牛屠宰加工項(xiàng)目日排水量約為3 000 m3/d，本工程調(diào)節(jié)池有效容積按1 d排水量設(shè)計(jì)，以滿足肉牛屠宰企業(yè)發(fā)生生產(chǎn)事故時(shí)足量裝下1 d屠宰廢水量的要求，留出必要的安全搶險(xiǎn)時(shí)間。

2.2.2 水解酸化池

一般而言，園區(qū)污水的CODCr濃度往往偏高，其中含有大量難生物降解的CODCr，污水可生化性較差。難生物降解有機(jī)物的處理方法一般有厭氧生物法、混凝沉淀法、過濾法、活性炭吸附法、臭氧催化氧化法和水解酸化法等。厭氧生物法主要用于處理高濃度有機(jī)廢水，混凝沉淀法和過濾法用于污水深度處理，臭氧催化氧化法運(yùn)營(yíng)成本高，活性炭吸附法通常作為突發(fā)事件的應(yīng)急處置措施。本工程設(shè)置水解酸化池，提高污水的可生化性。水解酸化[2-3]是一種不完全的難降解有機(jī)物分解過程，可提高污水BOD5/CODCr，縮短后續(xù)好氧處理的水力停留時(shí)間，同時(shí)提高厭氧段反硝化反應(yīng)速率。水解酸化池的污泥濃度高，應(yīng)對(duì)水質(zhì)變化的能力強(qiáng)。一般而言，城市污水的水力停留時(shí)間可取2.5～5.0 h，工業(yè)園區(qū)污水的水力停留時(shí)間可取8～14 h，本項(xiàng)目水解酸化池的水力停留時(shí)間取14 h。

2.2.3 預(yù)缺氧池

改良型A2O生化池前設(shè)置預(yù)缺氧池，它具有生物選擇器的作用，活性污泥在此消耗剩余的溶解氧，使污泥處于厭氧狀態(tài)，有利于厭氧氨氧化反應(yīng)[4-5]。在厭氧條件下，微生物直接以NH4+為電子供體，以NO3-和NO2-為電子受體，將氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，降低水中TN濃度。厭氧氨氧化可節(jié)省碳源投加量，降低運(yùn)行成本，減少生化反應(yīng)堿度需求和污泥產(chǎn)量。

3 主要處理單元設(shè)計(jì)參數(shù)

主要處理單元設(shè)計(jì)參數(shù)如表3所示。

表3 主要處理單元設(shè)計(jì)參數(shù)

粗格柵與提升泵房合建，細(xì)格柵與曝氣沉砂池合建。從主要設(shè)計(jì)參數(shù)來看，曝氣沉砂池水力停留時(shí)間為2.5 min，水平流速為0.1 m/s，曝氣量為0.20 m3/h；水解酸化池水力停留時(shí)間為14 h；改良型A2O生化池污泥濃度為3.5 g/L，污泥回流比為50%，混合液回流比為100%～400%，水力停留時(shí)間為17.12 h，污泥停留時(shí)間為12 d，氣水比為7∶1；二次沉淀池液面負(fù)荷為2 m3/（m2·h），水力停留時(shí)間為2 h；高效沉淀池混合時(shí)間為0.3～2.0 min，絮凝時(shí)間為10～15 min，表面負(fù)荷為15～30 m/h；轉(zhuǎn)盤過濾池進(jìn)水SS濃度為20 mg/L，出水SS濃度不超過10 mg/L。

4 結(jié)論

污水處理廠近期設(shè)計(jì)規(guī)模為5 000 m3/d，工程投資為3 333.76萬元。工程既滿足園區(qū)近期發(fā)展需求，又降低總體投資，環(huán)境效益突出。污水處理單位運(yùn)營(yíng)成本為2.58元/m3，其中包括藥劑費(fèi)1.52元/m3、電費(fèi)0.36元/m3、人工費(fèi)0.2元/m3、維修管理費(fèi)0.5元/m3。污水處理廠建成投產(chǎn)后，每年可減少CODCr排放量492.75 t、TN排放量54.75 t、TP排放量8.22 t。