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綠豐環保關于二級AO工藝處理屠宰廢水處理研究。近年來，屠宰行業集中度逐步提升，規模化屠宰場產生的屠宰廢水成為不可忽視的環境污染源，與此同時，環保形勢趨嚴，與以往單純要求屠宰廢水排放執行《肉類加工工業水污染物排放標準》( GB13457—92) 相比，增加總氮 ( Total nitrogen，TN) 、總磷( Total phosphorus，TP) 的控制要求的可能性漸增，研究一種多指標協同處理屠宰廢水的技術路線，對確保屠宰廢水穩定達標排放具有重要意義。
現有文獻多根據 GB 13457—92 的水質排放標準制定屠宰廢水的治理路線，缺乏對 TN、TP 等水質指標的跟進。分別研究了隔油-水解酸化-二級 AO 工藝和 UASB-AO 組合工藝處理生豬屠宰廢水，以 GB 13457—92 作為出水水質要求，重點 跟 蹤 化 學 需 氧 量 ( Chemical oxygen demand，COD) 、氨氮出水指標。
此外，現有文獻將屠宰廢水小試試驗和工程應用案例結合分析的研究較少、等分別采用多段多級 AO 工藝和水解酸化-接觸氧化工藝對 3 500 m3/ d 的禽類屠宰廢水處理站和 600 m3/ d 的生豬屠宰廢水處理站進行了工程改造。
本文通過小試試驗，考察廢水中COD、氨氮、TN、TP 等重點污染物的降解規律，并跟蹤該工藝的工程案例，將小試試驗和工程實際相結合，為屠宰廢水的處理提供有益參考。
1 水質分析及路線制定
屠宰廢水含有一定量的血污、油脂類、毛、肉屑、骨屑、內臟雜物、未消化的食物等雜質，廢水水質、水量隨屠宰量、季節性需求等變化，存在較大波動，是一類高有機物、高氨氮、高油脂、高含固率的有機廢水。廢水可生化性好，可采用生化處理法。
目前常見的屠宰廢水生化處理工藝主要為厭氧、兼氧及好氧的工藝組合，如 UASB-A2O、ABＲ-SBＲ、UASB-接觸氧化、水解酸化-AO、多級 AO 等。
采用 UASB、ABＲ 等厭氧處理工藝，反應階段產生沼氣，沼氣的利用與處理需做建筑安全距離、電氣防爆等多方考慮，加上屠宰廢水原水 COD 一般≤3 000 mg /L，故從安全、耗能和基建投資角度看，可采用非厭氧工藝。
屠宰廢水處理后的出水若直排地表，則氨氮、TN 的去除率一般≥90%，需考慮多級脫氮技術; TP的去除率一般≥90%，需在生化除磷的基礎上考慮化學除磷。
由于多級脫氮技術中硝化液回流可能導致厭氧區存在高濃度硝態氮，抑制生化除磷效果，本次工藝路線制定時，重點考慮化學除磷部分。
綜上，本文采取水解酸化-二級 AO 的生化處理工藝進行屠宰廢水的處理研究，其中磷去除部分開展化學除磷研究。
2 小試試驗
2. 1 試驗材料
2. 1. 1
生化試驗生化試驗所用原水取自北京某肉聯廠屠宰廢水處理站預處理后的調節池。
該肉聯廠屠宰廢水預處理工藝采用兩級格柵-隔油沉淀池。
試驗所用接種污泥取自該屠宰廢水處理站生化反應池。
原水和接種污泥的性質如表 1 所示
2. 1. 2 除磷試驗
除磷試驗所用原水取自生化試驗出水，藥劑選用 Al2O3含量為 30%的 PAC。
2. 2 試驗裝置及方案
2. 2. 1 生化試驗
生化試驗采用有機玻璃裝置組建水解酸化-二級 AO 工藝，工藝流程如圖 1 所示。
水解池池容 3 L，一級 A 池池容 3 L，一級 O 池池容 12 L，二級 A 池池容 3 L，二級 O 池池容 3 L，生化總池容為 24 L。原水用蠕動泵( BJ100-2J，泵頭 YZ1515x) 以一定的速率輸送至水解池; 水解池采用升流式水解池，通過內回流的方式控制上升流速為 0. 5 m/h，水解池出水依次自流至后續生化池; 一級 A 池和二級 A池內設有攪拌器，控制反應池內溶解氧在 0. 2 ～ 0. 5mg / L; 一級 O 池和二級 O 池內設有曝氣，控制反應池內溶解氧在 2～4 mg /L; 硝化液回流和污泥回流采用蠕動泵。
設定一級 AO 硝化液回流比為 400%，二級 AO 硝化液回流比為 **，沉淀池污泥回流至水解池和一級 A 池的回流比各為 50%，總污泥回流比為 **。反應體系污泥濃度約為 4 000 mg /L。系統初始進水量為 0. 4 L/h，當系統出水 COD去除率達到穩定( 上下波動小于 5%) 時，調整系統進水量，將系統進水量分階段提高至 0. 6 和 0. 8 L/h。
2. 2. 2 除磷試驗
除磷試驗于 500 m L 燒杯中進行，有效體積為400 m L。以二級 AO 池出水為原水，投加不同量的PAC，混凝沉淀后測定上清液中 TP 含量。PAC 的投加藥量分別 設 定 為 25、50、100、200、300、400、500、600 mg / L
，每個投藥量進行 3 次重復試驗。
2. 3 分析方法
p H 采用 p H 計 S-100 ( SUNTEX，Taiwan) 測定;水溫 和 溶 解 氧 采 用 便 攜 式 溶 解 氧 測 定 儀 HQ30( Hach，America) 測定; COD 的測定用標準重鉻酸鉀法; 氨氮的測定用納氏試劑分光光度法; 總氮的測定用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法; 總磷的測定采用鉬酸銨分光光度法; MLSS 采用烘干恒重法測定。
3 結果與討論
3. 1 生化試驗
不同進水量下，生化系統出水 COD 變化趨勢如圖 2 所示。當污泥負荷為0. 25 和 0. 35 kg COD/( kg MLSS·d)時，生化系統對 COD 的去除率達到 98%以上，其中污泥負荷為 0. 25 kg COD/( kg MLSS·d) 時，出水COD 為 19 ～ 32 mg / L，污泥負荷為 0. 35 kg COD /( kg MLSS·d) 時，出水 COD 為 29 ～ 42 mg /L。但當污泥負荷提高至 0. 50 kg COD/( kg MLSS·d) 時，生化系統對 COD 的去除率降至 90%，出水 COD 達到219 ～ 234 mg / L。
圖 2
故選擇污泥負荷為 0. 35 kg COD/( kg MLSS·d)對各池中污染物展開降解研究，將生化池進水量從 0. 8 L /h 降至 0. 6 L /h，恢復運行 15 d 后再穩定運行 20 d，穩定運行期間內檢測每日進水及各生
化池 COD、氨氮、TN、TP 的變化情況，具體如圖 3所示。
其中水解池出水 COD、氨氮、TN、TP 分別為1 350 ～ 1 688、129. 12 ～ 160. 45、129. 34 ～ 168. 06、20. 11 ～ 26. 24 mg / L; 一級 AO 出水 COD、氨氮、TN、TP 分別為 108 ～ 146、10. 88 ～ 19. 97、22. 34 ～ 31. 20、10. 00 ～ 12. 30 mg / L; 二級 AO 出水 COD、氨氮、TN、TP 分 別 為 24 ～ 42、0. 08 ～ 0. 41、11. 82 ～ 15. 64、5. 86 ～ 7. 01 mg / L。各生化池的去除率如表 2 所示。
一般水解酸化階段非溶解性有機物轉變為溶解性有機物，蛋白質等有機氮轉化為氨氮等。
在部分厭氧反應器中，水解酸化階段氨氮和有機物含量可能還存在一定的升高，本試驗中 COD、氨氮、TN、TP在水解酸化池內，濃度均發生下降，這可能是由于沉淀池污泥回流的稀釋作用，污泥對水解后的物質的吸附作用及水解后的物質被細菌自身生長所利用等共同造成的。
整個系統硝化液回流比為 500%，理論上 TN 的去除率 = Ｒ /( 1+Ｒ) = 83. 33%，Ｒ 為硝化液回流比。而本試驗結果，TN 的去除率達到了 92. 08%，高于理論 TN 的去除率，這是由于對于前置缺氧后置好氧的脫氮工藝，脫氮率與回流比關系較大，而本項目中一級好氧池對氨氮的去除效果明顯，氨氮轉化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮后直接進入二級缺氧池，在二級缺氧池內進行反硝化脫氮。
3. 2 除磷試驗
經測定，二級 AO 池出水 TP 含量為 6. 14 mg /L，不同 PAC 投藥量下 TP 的去除情況如圖 4 所示。
從圖 4 可知，試驗出水 TP 的含量隨著 PAC 投藥量的增加而逐漸降低，當 PAC 投加量大于 400mg / L 時，出水 TP 含量小于等于 0. 3 mg / L，能滿足北京市地標 DB 11 /307—2013 中表 1 的 B 排放限值對 TP 的要求。
采用 PAC 進行化學除磷的機理為 Al3++ PO3－→4Al PO4↓，n( l3+) ∶ n( PO3－4) = 1 ∶1。實際投藥時，考慮藥劑損耗等因素，一般 n( Al3+) ∶n( PO3－4) 為1. 0 ～ 1. 5。本試驗中原水 TP 含量為
6. 14 mg /L，理論計算PAC 消耗量如表 3 所示。
根據試驗結果，將原水 TP 降到 0. 3 mg /L 的低值時，PAC 的消耗量 400 mg /L 是理論 PAC 消耗量的 7. 92 倍，這可能是由于 PAC 藥劑中鋁離子的解離不充分造成的。
4 工程案例
4. 1 案例基本情況
工程案例為北京一生豬屠宰場屠宰廢水處理站改造工程，該屠宰場日屠宰量約 4 000 頭，廢水處理站設計處理能力 2 000 m3/ d，原處理工藝采用機械格柵-隔油沉淀池-ABＲ-兩級接觸氧化，處理出水水
質執行北京市地方標準《水污染物排放標準》( DB11 / 307—2005) 二級限值。2013 年，上述地標修訂并發布，根據新標準要求，出水水質需執行《水污染物綜合排放標準》( DB 11 /307—2013) 表
1 的 B 排放限值，其中出水 COD 要求從≤60 mg /L 提標至≤30 mg /L，氨氮從≤10 mg /L 提標至≤1. 5 mg /L，TP 從≤0. 5 mg / L 提標至 ≤0. 3 mg / L，同時增加出水 TN 要求，要求出水 TN≤15 mg /L。
改造前 采 樣 測 定，該 生 豬 屠 宰 場 屠 宰 廢 水BOD5、TN、TP 分別約為 1 266、162. 45、29. 38 mg /L。
4. 2 案例改造情況
根據新標準水質要求及現場調研，該廢水處理站原有工藝采用 ABＲ-二級接觸氧化，不具備脫氮的能力，可考慮脫氮除磷的生化處理工藝。
而 BOD5∶N ∶ P 的比值是影響生物脫氮除磷的重要因素，在一定范圍內，氮、磷去除率隨著 BOD5/ N 和 BOD5/ P 比值的增加而增加。理論上，BOD5/ TN ＞ 2. 86 才能有效地進行生物脫氮，實際運行資料表明，只有當BOD5/ TN＞3 時才能使反硝化正常運行，而當 BOD5/TN = 4 ～ 5 時，氮的去除率大于 60%。
對于生物除磷工藝，則要求 BOD5/ P = 33 ～ 100。該工程案例中，BOD5/ TN≈7. 79，BOD5/ TP ≈43. 09，能滿足生物脫氮除磷工藝對碳源的要求，結合前期的試驗研究，采用水解酸化-二級 AO 工藝對該廢水處理站進行改造。
改造方案將ABＲ 池改造為升流式水解池，二級接觸氧化池改造為二級 AO 池，改造后工藝流程如圖 5 所示。
4. 3 運行數據
改造后對廢水處理站進行連續 1 個月的出水水質監測，其中出水 COD 為 21. 1～29. 3 mg /L，氨氮為0. 33 ～ 1. 13 mg / L，TN 為 8. 83 ～ 14. 4 mg / L，TP 為0. 14 ～ 0. 28 mg / L，出水水質滿足北京市地標《水污染物綜合排放標準》( DB 11 /307—2013) 表 1 的 B排放限值。COD、氨氮、TN、TP 等各項指標的平均去除率分別達到 98. 8%、99. 4%、91. 3%和 99. 3%。
改造完成后項目藥耗、能耗及運行參數如表 4所示。
5 結論
采用水解酸化-兩級 AO 工藝處理生豬場屠宰廢水，可以實現屠宰廢水 COD、氨氮、TN、TP 的有效去除，其中在污泥負荷為 0. 35 kg COD/( kg MLSS·d)時，小試試驗出水 COD、氨氮、TN、TP 分別達到 24 ～42、0. 08 ～ 0. 41、11. 82 ～ 15. 64、5. 86 ～ 7. 01 mg / L，生化系統對 COD、氨氮、TN 和 TP 的去除率分別為98. 75%、99. 84%、92. 08%、79. 56%。
而在二級 AO出水末端投加約 400 mg /L 及以上的 PAC，可以使出水 TP 降至 0. 3 mg /L 及以下。
水解酸化-二級 AO 工藝的工程實踐表明采用該工藝，可以確保系統出水滿足北京市地標《水污染物綜合排放標準》( DB 11 /307—2013) 表 1 的 B排放限值。
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