气浮—水解酸化—A/O—化学除磷工艺处理混合废水

陈琼华

（厦门银祥集团有限公司，福建 厦门361100）

随着生活水平不断的提高，肉类、肉制品、豆制品等民生必需品的市场需求量也不断增加，肉业、肉制品、豆制品等加工厂的污水排放量也随之增加，在工业废水中的占比也越来越高。

屠宰废水来自牧畜、禽类的宰杀加工，是我国最大的有机污染源之一[1]。屠宰废水中主要含有血液、油脂、碎骨、肉渣、毛及粪便等，呈褐红色，具有较强的腥臭味[2]。肉制品废水中主要含有油脂、肉渣、部分洗涤剂。豆制品废水主要含有蛋白质、脂肪、淀粉等有机物。屠宰废水、豆制品废水和肉制品废水等混合废水的B/C大于0.3，可生化性较好，适宜采用生物处理法进行处理[3]。

厦门某公司污水处理站采用气浮—水解酸化—A/O—化学除磷工艺用于处理混合废水（屠宰废水、豆制品废水、肉制品废水），废水经处理后水质可达到《厦门水污染物排放标准》（DB35/322-2011）三级标准，甚至优于《厦门水污染物排放标准》（DB35/322-2011）三级标准。

1 设计水量及进出水水质

1.1 设计水量

厦门某公司污水处理站的废水主要为屠宰废水、豆制品废水、肉制品废水及其他废水。污水处理站设计水量为1900m3/d。

1.2 设计进出水水质

厦门某公司污水处理站设计进水为根据现有废水进行检测所得，污水处理站出水执行《厦门市水污染物排放标准》（DB35/322-2011）三级标准，详见表1。

表1 污水处理站进、出水水质表

根据原水特点的情况分析，此水质属于高氮水质，生化比较好，但同时因为氨氮较高，碳量比较低，在处理过程中好氧段需要做到深度好氧，厌氧段的实际处理能力是整个处理能力能否按设计实验的关键[4]。

2 污水处理站处理工艺

如图1所示：污水通过厂区管网收集流入格栅，将废水中较大悬浮物（塑料袋、骨头等）截留后，进入集水井，经泵提升至调节池，均衡水质水量，再经泵提升通过固液分离器，去除猪毛、肉沫、豆渣等细小难溶悬浮物后自流进入隔油池，隔油池可去除废水中的浮油，隔油池出水自流至中间池，经泵提升至气浮池，加入适量PAC、PAM去除废水中细小悬浮物、油脂，而后自流至水解酸化池，通过厌氧菌和兼性菌的作用将废水中难以降解的大分子有机污染物分解成小分子的有机污染物，进一步提高污水可生化性。水解酸化池出水自流至pH调节池，将pH调至7~8后进入厌氧池，通过厌氧菌的作用，将废水中有机污染物氧化分解，除去废水中的COD，从而减小好氧池的有机负荷[5]。根据对进水水质的分析，总氮跟氨氮含量都偏高，厌氧的作用就很关键，为更好的加大对总氮跟氨氮的处理率将厌氧池分两段，第一段为全厌氧段，第二段为兼性厌氧段，第二段需要从好氧段回流来降低水中的总氮含量，做到硝化反硝化反应。同时为了进一步优化厌氧菌跟硝化反硝化菌的成长，加大抗冲击负荷，在池内增加生物填料。厌氧池出水进入好氧池，在好氧条件下，利用微生物降解废水中有机污染物，同时进行硝化反应，将废水中氨氮氧化成硝酸盐、亚硝酸盐。好氧池出水进入二沉池，进行泥水分离，上清液进入反应池。反应池内投加硫酸铝，出水再经过混凝池、絮凝池和沉淀池进行混凝沉淀，进一步去除废水中的总磷。沉淀池上清液达标排放。污泥从沉淀池通过回流到好氧池，通过控制回流泵的回流比来控制好氧池中的污泥总量[6]。

图1 工艺流程图

气浮池浮渣、二沉池剩余污泥、除磷系统化学污泥定期排入污泥储池，采用叠螺脱水机进行污泥脱水。污泥储池上清液回流至集水井再进行处理；叠螺脱水机滤液回流至中间池再进行处理。

3 构筑物工艺参数及主要配置设备

1）格栅：作用：截留废水中较大悬浮物（塑料包装袋、骨头、肠衣等），同时可防止后续处理设备堵塞。尺寸：2.50m×0.75m×4.00m。设备：机械格栅1套。

2）集水井：作用：储存污水。尺寸：7.50m×5.50m×4.00m。有效容积：120m3。设备：集水井提升泵3台。

3）调节池：作用：均衡水质水量。尺寸：20.00m×10.00m×6.00m。有效容积：1200m3。设备：调节池提升泵2台。

4）隔油池：作用：去除废水中浮油。尺寸：10.00m×2.80m×3.00m。有效容积：80 m3。设备：刮油系统1套；固液分离机：1套。

5）中间池：作用：储存污水。尺寸：4.00m×2.50m×3.50m；有效容积：30m3。设备：中间池提升泵2台。

6）浅层气浮：作用：利用微气泡，去除废水中的细小颗粒物、油脂等。设备：浅层气浮（含溶气系统、加药系统、刮渣系统等）1套。

7）水解酸化池：作用：在厌氧条件下，利用微生物将废水中大分子有机污染物分解成小分子有机污染物，从而提高废水的可生化性，为后续生化创造条件，同时进行氨化反应，将有机氮转化成氨氮。尺寸：20.00m×10.00m×6.00m。有效容积：1100m3。停留时间：13.5h。设备：布水系统1套；收水系统，1套；搅拌泵，1台。

8）pH调节池：作用：用于调节pH至弱碱性，防止废水经水解酸化后pH较低，影响后续处理效果。尺寸：5.00m×5.00m×0.80m；有效容积：12 m3。设备：NaOH加药系统，1套。

9）厌氧池（A池）：作用：在厌氧条件下，利用微生物去除废水中的有机污染物，从而降低废水中COD。尺寸：26.00m×12.00m×6.00m；有效容积：1650m3。停留时间：20h。设备：潜水搅拌系统1套；生物填料：1套。

10）好氧池（O池）：作用：在好氧条件下，利用微生物氧化分解有机污染物，并进行硝化反应，从而降低废水中的COD和氨氮。尺寸：27.00m×26.50m×4.00m；有效容积：2500m3。停留时间：31h。设备：曝气系统1套。

11）二沉池：作用：混合液进行泥水分离。尺寸：16.00m×9.00m×4.50m；有效容积：2500m3。表面负荷：0.67m3/m2·h。设备：排泥泵2台。

12）除磷系统：作用：投加除磷剂，去除废水中磷酸根。尺寸：10.00m×10.00m×4.00m；设备：加药系统1套；排泥泵4台。

13）污泥池：作用：存储污泥。尺寸：10.00m×4.00m×4.00m；有效容积：148m3。设备：污泥泵1台。叠螺脱水机（含加药系统）1套。

4 运行效果分析与运行费用分析

4.1 运行效果分析

厦门某公司污水处理站于2019年9月完成全面改造。经过3个月的系统调试，污水处理站处理效果逐步稳定，出水水质稳定达标，且优于《厦门市水污染物排放标准》（DB35/322-2011）三级标准。具体数据如表2所示。

对表2数据进行分析：

表2 污水处理站处理效果水质数据表

1）在无外加碱度的情况下，好氧池pH高于厌氧池，表明在好氧池存在同步硝化反硝化反应，从而为硝化反应提供碱度。在好氧池中，硝化反应的产物可直接作为反硝化反应的底物，避免了硝酸盐、亚硝酸盐积累对硝化反应的抑制，将废水中的氨氮直接转化成氮气，从而达到快速降低水体中的氨氮[7]。

2）气浮池可以大量去除废水中非溶解性COD，主要以去除废水中的悬浮物的方式体现。水解酸化池COD去除率为3.18%～15.85%，厌氧池COD去除率为16.9%～30.46%，好氧池COD去除率为89.27%～95.09%。造成厌氧池COD去除率较低的原因主要为调试期间浅层气浮池出现故障，导致大量悬浮物、油脂直接进入水解酸化池、厌氧池，系统受到较大负荷冲击，同时部分油脂附着在生物填料上，破坏生物膜结构，从而影响厌氧池处理效果[8]。

3）水解酸化池出水氨氮有所升高，表明水解酸化池有进行氨化反应。好氧池氨氮去除率为86.05%～91.30%，氨氮负荷为0.016～0.019kg/MLSSkg·d。

4）对于总磷的去除主要以化学除磷为主，生物除磷效果不佳。

根据调试过程的数据分析表明：对于高油脂粒废水前处理是后期厌氧处理效率达成的核心，主要是在于油脂粒的去除，分析了水源特点在前处理针对性的对屠宰锯末废水（分割过程锯条带出的肉沫跟锯末油）和肉制品加工高温蒸煮段产生的高温含脂肪油废水（高温水在汇总到污水处理站过程中容易冻结淤积）进行单独回收并加大前端隔油池的停留时间，提高前端含油废水的隔油效果，降低后段气浮设施处理压力。调试过程中的气浮系统问题主要是气浮溶气系统问题，这就对设备选型提出了较高要求[9，10]。

4.2 运行费用分析

污水处理站运行费用主要来自人工费、电费、药剂费、自来水费和污泥处置费，污水处理站运行费用折算成吨水费用为4.48元/t，具体如下：

1）人工费。污水处理站配置8人，其中主管1人，技术员1人，操作工6人，平均工资为4500元/月·人，则每日工资为1200元，折算成吨水费用为0.63元/m3。

2）电费。污水处理站每日电耗3805度，电价按0.80元/度计算，则每日电费3044元，折算成吨水费用为1.60元/m3。

3）药剂费。污水处理站使用药剂主要为PAC、PAM、硫酸铝，每日药剂费为2736元，折算成吨水费用为1.44元/m3。

4）自来水费。污水处理站自来水主要用于泡药和冲洗，每日用水量为50t，水费按5元/t计算，则每日自来水费250元，折算成吨水费用为0.13元/m3。

5）污泥处置费。污水处理站每日产生13t含水率80%污泥，污泥处置费按100元/t计算，则每日污泥处置费为1300元，折算成吨水费用为0.68元/m3。

5 存在问题分析

污水处理站经调试后，运行效果良好。但是依然存在一些缺陷，具体如下：

1）好氧池采用活性污泥法，抗冲击能较接触氧化法弱，管理不善，容易导致污泥丝状菌膨胀，影响污水处理效果。

2）由于前期污水前预处理跟气浮池的处理能力不足，导致厌氧池积累大量油渣，在水面上形成一层油脂膜，阻碍了厌氧气体的排出，让通过厌氧菌作用释放出来的大量氨气又再次溶解进入水体，从而导致厌氧池处理效率低。为了弥补厌氧池的处理亏欠，又增大了好氧池的曝气量和曝气时间，导致好氧池污泥量增长较快，无法形成菌胶团，出现大量丝状菌，并且好氧池污泥受油渣影响，二沉池会出现跑泥现象。后期通过在前预处理增加多个除渣分离泵跟换气浮系统来解决了此问题。

3）污水处理站污泥产量较多，目前采用叠螺脱水机进行脱水处理，含水率80%左右，处置方式受限，污泥去向问题无法解决。

6 结论与展望

1）采用气浮—水解酸化—A/O—化学除磷工艺处理混合废水（屠宰废水、豆制品废水、肉制品废水），技术可靠，处理效果稳定，出水水质优于《厦门市水污染物排放标准》（DB35/322-2011）三级标准。

2）在投资预算允许的情况下，可在好氧池增加生物填料，将活性污泥法调整为接触氧化法，增强处理效果，提高其抗冲击能力，防止其发生丝状菌污泥膨胀，同时可大大降低污泥产生量。

3）在投资预算运行的情况下，在现有的叠螺脱水机基础上，增加污泥干化设施，进一步将污泥含水率降低至50%，最后可考虑采用锅炉燃烧的方式进行处置。

4）后续重点考虑前端污染源的分质处理，在前端环节允许情况下结合清洁生产有针对性的对屠宰肉制品的脂肪类废水加强隔油处理，对豆制品的高氮废水主要是黄浆水进行二次提取利用或者单独预处理把总控制在100ppm。