五級Bardenpho工藝應用于屠宰廢水的案例研究

中節能大地環境修復有限公司 于明利，于小航，甘平，魏寶瑩，張石磊

一、概述

（一）背景

隨著我國經濟的發展生活水平的提高，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]，屠宰過程中進行圈欄沖洗、屠宰前沖洗、宰后燙毛或剝皮、劈半分割、內臟洗劑及車間沖洗等過程，除上述過程產生廢水外，還產生有碎肉、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、脂肪、血液、揮發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。若不經處理直接排放，會對水環境造成嚴重污染[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AAO工藝設計，通過現場調試使出水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級B排放標準進行研究，以期對屠宰廢水的工藝選型、工藝調試和工程建設具有指導意義。

（二）工藝選取

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

各結構單元通常有如下構成：

（1）格柵，調節池前應設置粗格柵和細格柵，或者同時設置兩道細格柵，通常按最大日最大時設置。

（2）調節池，有效容積宜按照屠宰加工廠實際排水規律設計，如新建的屠宰場，可通過調研類似工藝的生產廠家獲取，若沒有相關資料可參考相關設計手冊按水力停留時間的12-24小時生產車間排水量設計，同時也要考慮應急需要。

（3）隔油池，對于中大型肉類屠宰加工廠或者生活區廢水，應設置隔油池，內含刮油刮渣設備，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。產生廢水流量較小的屠宰加工廠可不設置隔油池。

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

（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。不同工藝設計的區別主要在于生化處理單元中各工藝的如何組合和優化，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，具備高效穩定特點，早在20世紀就有人研究應用UASB處理屠宰廢水，發現升流式UASB反應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75%以上，后來針對污泥的穩定性，又開發了兩級UASB處理工藝，不僅提升了溶解性有機物處理效率，高達90%以上，增強了污泥穩定性和系統整體的抗沖擊能力。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，降低后續厭氧生物處理負荷，去除難降解油脂。經過前段氣浮裝置處理后，可生化性相對提高，后續處理COD去除率最高可達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差的特點，因為UASB為序批式處理，能夠同時進行，缺氧、好氧、沉淀等交替進行，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水期1-2h、反應期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，有機負荷波動大的情況。該工藝在通過在曝氣池內懸掛填料，可以看作是生物膜法與活性污泥法的結合體，水力停留時間一般取8-12h。曝氣可采用穿孔曝氣以節省投資，但缺點是填料易脫落，造成后續設備堵塞情況時有發生，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、出水不穩定且出水要求較高的情況，優點是管理方便，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，可廣泛應用于屠宰廢水，改進的兩級AO工藝、改進的Bardenpho工藝等均對屠宰廢水、甚至生活污水都能達到很好的處理效果。北京地區一些屠宰廢水甚至生活污水采用改良的A/O工藝均能達到北京地標一級B排放標準，有些甚至能直接達到北京地標一級A排放標準，可見經過充分的優化設計和調試，A/O工藝能達到很好的處理效果，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模1500t/d，進水水質及出水要求見表1。

表1 進水水質

（四）工藝設計

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、調試運行

培養方式采用同步法，即培養、馴化同時進行[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，直接將預處理過的屠宰廢水進入好氧池進行污泥馴化。

啟動按照“悶曝—小流量進水—設計流量進水”的方式進行，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（以好氧池不出現大量泡沫且出現少量絮體為宜）開始小流量進水，進水量在20m3/h左右；④2-3d后SV30在20%左右，即可進行設計流量進水，進水量在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、結果分析

本結果只針對在實際工程應用中最為關心的影響出水水質的關鍵參數進行深刻分析，以期為屠宰廢水處理工程實踐提供借鑒和指導。

（一）污泥負荷對CODcr去除的影響

生化池不同污泥負荷下對出水CODcr的影響見圖2。

圖2 不同污泥負荷對兩級AO池出水CODcr的影響

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

（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%，總氮去除率達到最大為33.3%。

小結：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達到了0.5-1.2mg/L，破壞了反硝化菌生長環境，導致反硝化效率降低，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標排放。本污水站所加藥劑為PAC，加藥位置位于沉淀池進水管道上，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，當加藥量超過300mg/L時，出水總磷變化不再明顯；③從經濟性及出水效果來看，加藥量在300mg/L時，出水總磷為0.35mg/L，可達標排放。

四、結論

本文通過對某屠宰廠水處理工藝進行調試，詳細總結了屠宰廢水污泥馴化的實用方法及調試的關鍵參數，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行，通過“悶曝-小流量進水—設計流量進水”的方式，可在1周內馴化完成并正常運行；

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

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

（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。