氣浮—水解酸化—A/O—化學除磷工藝處理混合廢水

陳瓊華

（廈門銀祥集團有限公司，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、肉制品、豆制品等加工廠的污水排放量也隨之增加，在工業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、脂肪、淀粉等有機物。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），廢水經處理后水質可達到《廈門水污染物排放標準》（DB35/322-2011）三級標準，甚至優于《廈門水污染物排放標準》（DB35/322-2011）三級標準。

1 設計水量及進出水水質

1.1 設計水量

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。污水處理站設計水量為1900m3/d。

1.2 設計進出水水質

廈門某公司污水處理站設計進水為根據現有廢水進行檢測所得，污水處理站出水執行《廈門市水污染物排放標準》（DB35/322-2011）三級標準，詳見表1。

表1 污水處理站進、出水水質表

根據原水特點的情況分析，此水質屬于高氮水質，生化比較好，但同時因為氨氮較高，碳量比較低，在處理過程中好氧段需要做到深度好氧，厭氧段的實際處理能力是整個處理能力能否按設計實驗的關鍵[4]。

2 污水處理站處理工藝

如圖1所示：污水通過廠區管網收集流入格柵，將廢水中較大懸浮物（塑料袋、骨頭等）截留后，進入集水井，經泵提升至調節池，均衡水質水量，再經泵提升通過固液分離器，去除豬毛、肉沫、豆渣等細小難溶懸浮物后自流進入隔油池，隔油池可去除廢水中的浮油，隔油池出水自流至中間池，經泵提升至氣浮池，加入適量PAC、PAM去除廢水中細小懸浮物、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污染物分解成小分子的有機污染物，進一步提高污水可生化性。水解酸化池出水自流至pH調節池，將pH調至7~8后進入厭氧池，通過厭氧菌的作用，將廢水中有機污染物氧化分解，除去廢水中的COD，從而減小好氧池的有機負荷[5]。根據對進水水質的分析，總氮跟氨氮含量都偏高，厭氧的作用就很關鍵，為更好的加大對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。同時為了進一步優化厭氧菌跟硝化反硝化菌的成長，加大抗沖擊負荷，在池內增加生物填料。厭氧池出水進入好氧池，在好氧條件下，利用微生物降解廢水中有機污染物，同時進行硝化反應，將廢水中氨氮氧化成硝酸鹽、亞硝酸鹽。好氧池出水進入二沉池，進行泥水分離，上清液進入反應池。反應池內投加硫酸鋁，出水再經過混凝池、絮凝池和沉淀池進行混凝沉淀，進一步去除廢水中的總磷。沉淀池上清液達標排放。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、除磷系統化學污泥定期排入污泥儲池，采用疊螺脫水機進行污泥脫水。污泥儲池上清液回流至集水井再進行處理；疊螺脫水機濾液回流至中間池再進行處理。

3 構筑物工藝參數及主要配置設備

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），同時可防止后續處理設備堵塞。尺寸：2.50m×0.75m×4.00m。設備：機械格柵1套。

2）集水井：作用：儲存污水。尺寸：7.50m×5.50m×4.00m。有效容積：120m3。設備：集水井提升泵3臺。

3）調節池：作用：均衡水質水量。尺寸：20.00m×10.00m×6.00m。有效容積：1200m3。設備：調節池提升泵2臺。

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。設備：刮油系統1套；固液分離機：1套。

5）中間池：作用：儲存污水。尺寸：4.00m×2.50m×3.50m；有效容積：30m3。設備：中間池提升泵2臺。

6）淺層氣浮：作用：利用微氣泡，去除廢水中的細小顆粒物、油脂等。設備：淺層氣浮（含溶氣系統、加藥系統、刮渣系統等）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污染物分解成小分子有機污染物，從而提高廢水的可生化性，為后續生化創造條件，同時進行氨化反應，將有機氮轉化成氨氮。尺寸：20.00m×10.00m×6.00m。有效容積：1100m3。停留時間：13.5h。設備：布水系統1套；收水系統，1套；攪拌泵，1臺。

8）pH調節池：作用：用于調節pH至弱堿性，防止廢水經水解酸化后pH較低，影響后續處理效果。尺寸：5.00m×5.00m×0.80m；有效容積：12 m3。設備：NaOH加藥系統，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。停留時間：20h。設備：潛水攪拌系統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污染物，并進行硝化反應，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。停留時間：31h。設備：曝氣系統1套。

11）二沉池：作用：混合液進行泥水分離。尺寸：16.00m×9.00m×4.50m；有效容積：2500m3。表面負荷：0.67m3/m2·h。設備：排泥泵2臺。

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

13）污泥池：作用：存儲污泥。尺寸：10.00m×4.00m×4.00m；有效容積：148m3。設備：污泥泵1臺。疊螺脫水機（含加藥系統）1套。

4 運行效果分析與運行費用分析

4.1 運行效果分析

廈門某公司污水處理站于2019年9月完成全面改造。經過3個月的系統調試，污水處理站處理效果逐步穩定，出水水質穩定達標，且優于《廈門市水污染物排放標準》（DB35/322-2011）三級標準。具體數據如表2所示。

對表2數據進行分析：

表2 污水處理站處理效果水質數據表

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，從而為硝化反應提供堿度。在好氧池中，硝化反應的產物可直接作為反硝化反應的底物，避免了硝酸鹽、亞硝酸鹽積累對硝化反應的抑制，將廢水中的氨氮直接轉化成氮氣，從而達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。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試期間淺層氣浮池出現故障，導致大量懸浮物、油脂直接進入水解酸化池、厭氧池，系統受到較大負荷沖擊，同時部分油脂附著在生物填料上，破壞生物膜結構，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行氨化反應。好氧池氨氮去除率為86.05%～91.30%，氨氮負荷為0.016～0.019kg/MLSSkg·d。

4）對于總磷的去除主要以化學除磷為主，生物除磷效果不佳。

根據調試過程的數據分析表明：對于高油脂粒廢水前處理是后期厭氧處理效率達成的核心，主要是在于油脂粒的去除，分析了水源特點在前處理針對性的對屠宰鋸末廢水（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淤積）進行單獨回收并加大前端隔油池的停留時間，提高前端含油廢水的隔油效果，降低后段氣浮設施處理壓力。調試過程中的氣浮系統問題主要是氣浮溶氣系統問題，這就對設備選型提出了較高要求[9，10]。

4.2 運行費用分析

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

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

2）電費。污水處理站每日電耗3805度，電價按0.80元/度計算，則每日電費3044元，折算成噸水費用為1.60元/m3。

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

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

5）污泥處置費。污水處理站每日產生13t含水率80%污泥，污泥處置費按100元/t計算，則每日污泥處置費為1300元，折算成噸水費用為0.68元/m3。

5 存在問題分析

污水處理站經調試后，運行效果良好。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）由于前期污水前預處理跟氣浮池的處理能力不足，導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入水體，從而導致厭氧池處理效率低。為了彌補厭氧池的處理虧欠，又增大了好氧池的曝氣量和曝氣時間，導致好氧池污泥量增長較快，無法形成菌膠團，出現大量絲狀菌，并且好氧池污泥受油渣影響，二沉池會出現跑泥現象。后期通過在前預處理增加多個除渣分離泵跟換氣浮系統來解決了此問題。

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

6 結論與展望

1）采用氣浮—水解酸化—A/O—化學除磷工藝處理混合廢水（屠宰廢水、豆制品廢水、肉制品廢水），技術可靠，處理效果穩定，出水水質優于《廈門市水污染物排放標準》（DB35/322-2011）三級標準。

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

3）在投資預算運行的情況下，在現有的疊螺脫水機基礎上，增加污泥干化設施，進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行處置。

4）后續重點考慮前端污染源的分質處理，在前端環節允許情況下結合清潔生產有針對性的對屠宰肉制品的脂肪類廢水加強隔油處理，對豆制品的高氮廢水主要是黃漿水進行二次提取利用或者單獨預處理把總控制在100ppm。