[绿丰环保]水解酸化 - 二级AO工艺处理屠宰废水处理研究-工艺方案-河南绿丰环保工程有限公司

[綠豐環保]水解酸化 - 二級AO工藝處理屠宰廢水處理研究

2022-09-12閱讀量：6711

綠豐環保關于二級(ji)AO工藝處(chu)(chu)理屠宰(zai)廢(fei)水(shui)處(chu)(chu)理研(yan)究(jiu)。近年來(lai)，屠宰(zai)行(xing)(xing)業(ye)集中度逐步提(ti)升，規模化(hua)屠宰(zai)場產(chan)生(sheng)的(de)屠宰(zai)廢(fei)水(shui)成(cheng)為不可忽視的(de)環境污(wu)染源(yuan)，與(yu)此同(tong)時(shi)，環保形勢(shi)趨嚴，與(yu)以(yi)往單(dan)純(chun)要求屠宰(zai)廢(fei)水(shui)排放(fang)執行(xing)(xing)《肉類加工工業(ye)水(shui)污(wu)染物(wu)排放(fang)標(biao)準(zhun)》( GB13457—92) 相(xiang)比，增(zeng)加總(zong)氮(dan) ( Total nitrogen，TN) 、總(zong)磷( Total phosphorus，TP) 的(de)控(kong)制要求的(de)可能(neng)性(xing)漸增(zeng)，研(yan)究(jiu)一種(zhong)多(duo)指標(biao)協同(tong)處(chu)(chu)理屠宰(zai)廢(fei)水(shui)的(de)技術路線，對確保屠宰(zai)廢(fei)水(shui)穩定達標(biao)排放(fang)具有(you)重要意義(yi)。

現(xian)有(you)文獻(xian)多(duo)根據(ju) GB 13457—92 的水質排放標(biao)準制定屠宰廢水的治理(li)路線，缺(que)乏對 TN、TP 等水質指標(biao)的跟進。分別研究(jiu)了隔油-水解酸化(hua)-二級 AO 工藝和(he) UASB-AO 組合工藝處理(li)生豬屠宰廢水，以 GB 13457—92 作為(wei)出水水質要求，重(zhong)點跟蹤(zong) 化(hua) 學需氧量 ( Chemical oxygen demand，COD) 、氨氮出水指標(biao)。

此外，現(xian)有文獻將屠宰廢(fei)(fei)(fei)水小試試驗和(he)工(gong)程應用案例結合分(fen)析的(de)研究較少、等分(fen)別采用多段多級 AO 工(gong)藝和(he)水解(jie)酸化-接觸(chu)氧(yang)化工(gong)藝對 3 500 m3/ d 的(de)禽類屠宰廢(fei)(fei)(fei)水處(chu)理站(zhan)和(he) 600 m3/ d 的(de)生豬屠宰廢(fei)(fei)(fei)水處(chu)理站(zhan)進行了工(gong)程改(gai)造。

本文通過小試(shi)試(shi)驗，考(kao)察(cha)廢水中COD、氨氮、TN、TP 等重點污染物的降解規(gui)律(lv)，并跟蹤該工藝的工程案例，將小試(shi)試(shi)驗和工程實(shi)際相結合，為屠宰廢水的處(chu)理提供有益參考(kao)。

1 水質分析及路線制定

屠(tu)宰廢水(shui)含有(you)(you)一(yi)定量的血污(wu)、油脂類、毛、肉屑、骨(gu)屑、內臟(zang)雜物(wu)、未消化的食物(wu)等雜質(zhi)，廢水(shui)水(shui)質(zhi)、水(shui)量隨屠(tu)宰量、季(ji)節性需求等變化，存(cun)在較大波(bo)動(dong)，是(shi)一(yi)類高(gao)(gao)(gao)有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)、高(gao)(gao)(gao)氨氮(dan)、高(gao)(gao)(gao)油脂、高(gao)(gao)(gao)含固率的有(you)(you)機(ji)(ji)廢水(shui)。廢水(shui)可生化性好，可采(cai)用生化處理(li)法。

目前常見的屠宰廢(fei)水生化(hua)處(chu)理工藝主要為厭氧、兼(jian)氧及好氧的工藝組合，如 UASB-A2O、ABＲ-SBＲ、UASB-接觸氧化(hua)、水解酸化(hua)-AO、多級 AO 等。

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采用(yong) UASB、ABＲ等(deng)厭氧處理(li)工藝，反(fan)應(ying)階段產生沼氣(qi)，沼氣(qi)的利用(yong)與處理(li)需做(zuo)建筑(zhu)安(an)全距離、電氣(qi)防爆等(deng)多(duo)方考慮，加上(shang)屠宰廢水原水 COD 一般(ban)≤3 000 mg /L，故從(cong)安(an)全、耗能和基建投資角度看，可采用(yong)非厭氧工藝。

屠(tu)宰廢(fei)水(shui)處(chu)理后的(de)出(chu)水(shui)若直排地表，則氨氮、TN 的(de)去(qu)除(chu)(chu)率一般≥90%，需(xu)(xu)考慮多級脫(tuo)氮技(ji)術; TP的(de)去(qu)除(chu)(chu)率一般≥90%，需(xu)(xu)在生(sheng)化除(chu)(chu)磷的(de)基礎上考慮化學除(chu)(chu)磷。

由于多級(ji)脫氮(dan)技術中(zhong)硝化液回流可能導致厭氧區存在高濃(nong)度硝態氮(dan)，抑制生化除磷效果，本次工藝路(lu)線制定時(shi)，重點(dian)考慮(lv)化學(xue)除磷部分。

綜(zong)上，本(ben)文采取(qu)水解酸化-二級 AO 的生化處理(li)工藝進行屠(tu)宰廢水的處理(li)研(yan)究，其中磷去(qu)除部分(fen)開展化學除磷研(yan)究。

2 小試試驗

2. 1 試驗材料

2. 1. 1

生(sheng)化(hua)試驗(yan)(yan)生(sheng)化(hua)試驗(yan)(yan)所用原(yuan)水(shui)取自北京某(mou)肉(rou)聯廠屠(tu)宰廢水(shui)處(chu)理站(zhan)預(yu)處(chu)理后的調(diao)節池。

該肉(rou)聯廠屠宰廢(fei)水(shui)預處(chu)理工(gong)藝采(cai)用兩級格柵-隔油沉淀(dian)池。

試驗(yan)所(suo)用接種污泥取自該屠宰廢(fei)水處理(li)站(zhan)生(sheng)化反應池。

原水和(he)接(jie)種污泥的性(xing)質如(ru)表 1 所示

2. 1. 2 除磷試驗

除磷試(shi)驗(yan)所(suo)用原(yuan)水取自生化試(shi)驗(yan)出水，藥(yao)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(hua)試驗(yan)采(cai)用(yong)有(you)機玻璃裝置組建水解酸化(hua)-二級 AO 工(gong)藝，工(gong)藝流(liu)程(cheng)如圖(tu) 1 所示。

水(shui)解(jie)池(chi)(chi)池(chi)(chi)容 3 L，一級 A 池(chi)(chi)池(chi)(chi)容 3 L，一級 O 池(chi)(chi)池(chi)(chi)容 12 L，二級 A 池(chi)(chi)池(chi)(chi)容 3 L，二級 O 池(chi)(chi)池(chi)(chi)容 3 L，生化總池(chi)(chi)容為 24 L。原水(shui)用蠕動泵(beng)(beng)( BJ100-2J，泵(beng)(beng)頭 YZ1515x) 以一定的速率輸(shu)送至(zhi)水(shui)解(jie)池(chi)(chi); 水(shui)解(jie)池(chi)(chi)采用升流式水(shui)解(jie)池(chi)(chi)，通過內(nei)回(hui)流的方(fang)式控(kong)制上升流速為 0. 5 m/h，水解池出(chu)水依(yi)次自流至(zhi)后(hou)續生化池; 一級(ji)(ji) A 池和二(er)級(ji)(ji) A池內(nei)設有攪(jiao)拌器(qi)，控(kong)制反應池內(nei)溶解氧在 0. 2 ～ 0. 5mg / L; 一級(ji)(ji) O 池和二(er)級(ji)(ji) O 池內(nei)設有曝氣，控(kong)制反應池內(nei)溶解氧在 2～4 mg /L; 硝(xiao)化液回流(liu)和污泥回流(liu)采用蠕動泵。

設定一級 AO 硝化液回(hui)流(liu)比(bi)(bi)為(wei)(wei) 400%，二級 AO 硝化液回(hui)流(liu)比(bi)(bi)為(wei)(wei) **，沉淀池(chi)污泥(ni)回(hui)流(liu)至水解池(chi)和(he)一級 A 池(chi)的回(hui)流(liu)比(bi)(bi)各為(wei)(wei) 50%，總污泥(ni)回(hui)流(liu)比(bi)(bi)為(wei)(wei) **。反應體系(xi)(xi)(xi)(xi)污泥(ni)濃度(du)約(yue)為(wei)(wei) 4 000 mg /L。系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)初始進水量為(wei)(wei) 0. 4 L/h，當系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)出(chu)水 COD去除率達到穩定( 上下波(bo)動(dong)小于(yu) 5%) 時，調整(zheng)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)進水量，將系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)進水量分階段(duan)提高(gao)至 0. 6 和(he) 0. 8 L/h。

2. 2. 2 除(chu)磷試(shi)驗

除磷試驗(yan)于 500 m L 燒(shao)杯中進行(xing)，有(you)效體積為400 m L。以(yi)二級(ji) AO 池出水為原(yuan)水，投加不同(tong)量的PAC，混(hun)凝沉(chen)淀后測定(ding)(ding)上清液中 TP 含量。PAC 的投加藥量分別設定(ding)(ding) 為 25、50、100、200、300、400、500、600 mg / L

，每個投(tou)藥量進行 3 次重復試驗。

2. 3 分析方法

p H 采(cai)用(yong) p H 計 S-100 ( SUNTEX，Taiwan) 測(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding);水溫和(he) 溶解氧采(cai) 用(yong) 便攜式(shi) 溶解氧測(ce)(ce) 定(ding)(ding)(ding) 儀 HQ30( Hach，America) 測(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding); COD 的(de)(de)測(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)用(yong)標準重鉻酸(suan)鉀法; 氨(an)氮的(de)(de)測(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)用(yong)納(na)氏試(shi)劑分光光度法; 總氮的(de)(de)測(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)用(yong)堿性過硫酸(suan)鉀消解紫外分光光度法; 總磷的(de)(de)測(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)采(cai)用(yong)鉬酸(suan)銨分光光度法; MLSS 采(cai)用(yong)烘干(gan)恒重法測(ce)(ce)定(ding)(ding)(ding)。

3 結果與討論(lun)

3. 1 生化試驗(yan)

不(bu)同進水量(liang)下，生(sheng)化(hua)系(xi)統出水 COD 變化(hua)趨勢如圖(tu) 2 所示。當污(wu)泥(ni)(ni)負(fu)(fu)荷(he)為(wei)0. 25 和 0. 35 kg COD/( kg MLSS·d)時(shi)，生(sheng)化(hua)系(xi)統對 COD 的(de)去除(chu)率(lv)達到(dao) 98%以(yi)上，其(qi)中污(wu)泥(ni)(ni)負(fu)(fu)荷(he)為(wei) 0. 25 kg COD/( kg MLSS·d) 時(shi)，出水COD 為(wei) 19 ～ 32 mg / L，污(wu)泥(ni)(ni)負(fu)(fu)荷(he)為(wei) 0. 35 kg COD /( kg MLSS·d) 時(shi)，出水 COD 為(wei) 29 ～ 42 mg /L。但(dan)當污(wu)泥(ni)(ni)負(fu)(fu)荷(he)提高至 0. 50 kg COD/( kg MLSS·d) 時(shi)，生(sheng)化(hua)系(xi)統對 COD 的(de)去除(chu)率(lv)降至 90%，出水 COD 達到(dao)219 ～ 234 mg / L。

圖 2

故選(xuan)擇(ze)污泥(ni)負荷(he)為 0. 35 kg COD/( kg MLSS·d)對(dui)各池(chi)中污染物展開降解研究，將生化池(chi)進(jin)水量(liang)從(cong) 0. 8 L /h 降至(zhi) 0. 6 L /h，恢復(fu)運行 15 d 后(hou)再穩定運(yun)行(xing) 20 d，穩定運行期間內檢(jian)測每日進水及各生(sheng)

化池(chi) COD、氨氮、TN、TP 的變化情況，具體如圖 3所示。

其(qi)中水(shui)解池出水(shui) COD、氨氮(dan)、TN、TP 分(fen)別為(wei)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(ji) AO 出水 COD、氨氮、TN、TP 分別為(wei) 24 ～ 42、0. 08 ～ 0. 41、11. 82 ～ 15. 64、5. 86 ～ 7. 01 mg / L。各生(sheng)化池的去(qu)除率如表 2 所示。

一般水解(jie)酸化(hua)階段非溶解(jie)性有機物轉(zhuan)變為溶解(jie)性有機(ji)物，蛋白質(zhi)等(deng)(deng)有機(ji)氮轉化(hua)為氨氮等(deng)(deng)。

在部分厭氧反(fan)應器中，水解酸(suan)化階段氨氮和有(you)機物含量可能(neng)還存在一定的(de)升高，本試驗(yan)中(zhong) COD、氨(an)氮、TN、TP在水(shui)解酸化池內，濃度(du)均(jun)發生下降(jiang)，這(zhe)可能是由于沉(chen)淀池(chi)污泥回流(liu)的(de)稀釋(shi)作用，污泥對水解后的(de)物質的(de)吸附作用(yong)及水解后的物質被細菌自身生長所利用(yong)等共同(tong)造成的。

整個系統(tong)硝化液回流比為 500%，理(li)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(dao)了 92. 08%，高于理論(lun) TN 的去除率，這是由(you)于對(dui)于前置缺氧后置好(hao)氧的脫(tuo)(tuo)氮工藝，脫(tuo)(tuo)氮率與回(hui)流比關系(xi)較大，而本項目中一級(ji)好氧池對(dui)氨(an)氮的(de)去除(chu)效(xiao)果(guo)明顯，氨(an)氮轉(zhuan)化為亞硝酸鹽氮(dan)和(he)硝酸鹽氮(dan)后直接進入二(er)級(ji)缺氧(yang)池，在二(er)級(ji)缺氧(yang)池內進行反硝(xiao)化脫(tuo)氮(dan)。

3. 2 除磷試驗(yan)

經測定(ding)，二級 AO 池(chi)出水 TP 含(han)量為(wei) 6. 14 mg /L，不同 PAC 投藥量下 TP 的去除情況如圖 4 所示(shi)。

從圖 4 可知(zhi)，試驗(yan)出水(shui) TP 的含(han)量(liang)隨著 PAC 投藥量的增加而(er)逐漸(jian)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(bei)京市地(di)標 DB 11 /307—2013 中表(biao) 1 的(de) B 排放(fang)限值(zhi)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(shi)際投藥時，考慮藥劑損耗(hao)等因素，一般 n( Al3+) ∶n( PO3－4) 為1. 0 ～ 1. 5。本(ben)試驗中原水 TP 含量(liang)為

6. 14 mg /L，理(li)論計(ji)算PAC 消耗量如表(biao) 3 所示。

根(gen)據(ju)試驗(yan)結果，將(jiang)原水 TP 降到 0. 3 mg /L 的低值(zhi)時(shi)，PAC 的(de)消耗量 400 mg /L 是理論 PAC 消耗量(liang)的 7. 92 倍，這可能是(shi)由于 PAC 藥(yao)劑中鋁離子的(de)解離(li)不充分造成(cheng)的。

4 工程(cheng)案例

4. 1 案例基本(ben)情況

工程案例為北京一生豬屠(tu)宰場屠(tu)宰廢水處理站改造工(gong)程，該屠(tu)宰場日屠(tu)宰量約 4 000 頭，廢水(shui)處理站設計處理(li)能力 2 000 m3/ d，原處(chu)理工藝采用機械格柵(zha)-隔油沉淀池-ABＲ-兩級接觸氧化(hua)，處理出水(shui)水(shui)

質執行北京市(shi)地方標準(zhun)《水污染(ran)物(wu)排放(fang)標準》( DB11 / 307—2005) 二級限值。2013 年(nian)，上述地標修訂并(bing)發(fa)布，根據(ju)新標準要求，出水水質需(xu)執行(xing)《水污染物綜合排放標準》( DB 11 /307—2013) 表

1 的(de) B 排(pai)放限值，其中出水 COD 要求從≤60 mg /L 提(ti)標至(zhi)≤30 mg /L，氨氮(dan)從≤10 mg /L 提標至(zhi)≤1. 5 mg /L，TP 從≤0. 5 mg / L 提標(biao)至(zhi) ≤0. 3 mg / L，同時增加出(chu)水 TN 要求，要求出水(shui) TN≤15 mg /L。

改造(zao)前(qian) 采樣測定，該生(sheng) 豬屠宰(zai) 場屠宰(zai) 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(gen)據(ju)新標(biao)準水質要求及(ji)現場調(diao)研，該廢水處理(li)站(zhan)原有工藝采用 ABＲ-二級接觸氧(yang)化，不具備脫氮的能(neng)力，可考(kao)慮脫氮(dan)除磷的生化處理工藝。

而 BOD5∶N ∶ P 的(de)比值是影響(xiang)生(sheng)物脫氮除磷的(de)重要因素(su)，在一定范圍內(nei)，氮、磷(lin)去(qu)除率隨著 BOD5/ N 和 BOD5/ P 比(bi)值的(de)增加(jia)而增加(jia)。理論上，BOD5/ TN ＞ 2. 86 才能有效(xiao)地進行(xing)生(sheng)物(wu)脫氮，實際運行(xing)資料(liao)表明(ming)，只(zhi)有當BOD5/ TN＞3 時才(cai)能使(shi)反(fan)硝(xiao)化正常運行，而當 BOD5/TN = 4 ～ 5 時，氮的去除(chu)率大于 60%。

對于(yu)生物除磷工藝，則(ze)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(wu)脫(tuo)氮除磷(lin)工藝對碳源(yuan)的(de)要求，結合(he)前期的(de)試(shi)驗研究，采用水解酸化-二級 AO 工藝對(dui)該廢(fei)水處理(li)站進(jin)行改造。

改(gai)造(zao)方案將ABＲ池改造(zao)為升(sheng)流(liu)式水解池，二級接觸氧(yang)化池(chi)改造(zao)為二級 AO 池，改造(zao)后工藝(yi)流(liu)程如圖 5 所示。

4. 3 運(yun)行數(shu)據

改造后對廢水處理站(zhan)進行(xing)連續 1 個月的(de)出(chu)水(shui)水(shui)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(shui)水(shui)質滿足北京市(shi)地標(biao)《水污染物綜合排放(fang)標準(zhun)》( DB 11 /307—2013) 表 1 的(de) B排放限值。COD、氨氮(dan)、TN、TP 等各(ge)項指標的平均去除率分別(bie)達到 98. 8%、99. 4%、91. 3%和 99. 3%。

改造(zao)完(wan)成(cheng)后項目藥耗、能耗及運行參數如(ru)表 4所(suo)示。

5 結論

采用(yong)水解酸化(hua)-兩級 AO 工藝處理生豬場屠(tu)宰廢(fei)水，可以實(shi)現屠宰廢(fei)水 COD、氨氮、TN、TP 的(de)有效(xiao)去除，其中在污泥負荷為(wei) 0. 35 kg COD/( kg MLSS·d)時(shi)，小(xiao)試試驗(yan)出(chu)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(zai)二級(ji) AO出水(shui)末端(duan)投(tou)加(jia)約(yue) 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(suan)化-二級(ji) AO 工(gong)(gong)藝(yi)的(de)工(gong)(gong)程(cheng)實踐表明采用該工藝，可(ke)以(yi)確保(bao)系統(tong)出水滿足北(bei)京(jing)市地標(biao)《水污染物(wu)綜合(he)排放標(biao)準》( DB 11 /307—2013) 表(biao) 1 的 B排放限值(zhi)。