肉類(lèi)屠宰廠產(chǎn)生的廢水包含圈欄內(nèi)糞便沖洗水、屠宰車(chē)間內(nèi)的含血廢水及褪毛高溫廢水，主要含有大分子有機(jī)物、動(dòng)物油脂等，以及類(lèi)大腸桿菌等細(xì)菌，且伴有腥臭味。屠宰廢水中COD、氨氮和總氮分別約為600~3000mg·L−1、50~320mg·L−1、80~354mg·L−1。屠宰廢水生化處理技術(shù)比較成熟，多采用“水解酸化+生物接觸氧化”或“UASB+SBR”等組合工藝。然而，UASB等工藝的基建難度較大、成本較高，并不適用于小型污水處理廠。傳統(tǒng)生物法基建難度小、成本低，但其脫氮效率不理想且存在脫氮除磷過(guò)程中聚磷菌和硝化細(xì)菌污泥齡矛盾的問(wèn)題。以傳統(tǒng)A2/O工藝為基礎(chǔ)的UCT工藝對(duì)COD、總氮和總磷的去除率較高，還可解決SBR、UASB、A2/O等傳統(tǒng)工藝在脫氮除磷時(shí)存在的問(wèn)題。
將UCT工藝進(jìn)行回流模式的改良，可提高除磷效果，并解決傳統(tǒng)活性污泥法中污泥易流失的問(wèn)題。改良方法為將二沉池污泥直接回流至接觸好氧池前端。其中，硝化細(xì)菌污泥齡較短，在進(jìn)入好氧池后曝氣量充足的情況下，會(huì)較快地適應(yīng)好氧環(huán)境，然后快速增長(zhǎng)繁殖，并降解水體中有機(jī)物及氨氮；而反硝化細(xì)菌污泥齡較長(zhǎng)，好氧污泥進(jìn)入?yún)捬醐h(huán)境后，適應(yīng)期較長(zhǎng)，優(yōu)勢(shì)菌種難在短時(shí)間內(nèi)增長(zhǎng)繁殖。因此，將二沉池污泥直接回流至好氧系統(tǒng)前端，在一定程度上可減少好氧污泥和厭氧污泥間的更替，使大部分硝化菌和反硝化細(xì)菌處于適宜生長(zhǎng)環(huán)境下，從而解決硝化菌與反硝化菌在污泥齡上的矛盾問(wèn)題，更有利于菌種培養(yǎng)。另一方面，聚磷菌厭氧釋磷條件是絕對(duì)厭氧狀態(tài)，污泥回流混合液中含有大量硝態(tài)氮及游離氧，若回流至厭氧池會(huì)破壞厭氧環(huán)境，使得厭氧池內(nèi)優(yōu)先發(fā)生反硝化作用，且厭氧段磷釋放的有效容積減少而硝態(tài)氮也會(huì)抑制磷的釋放，導(dǎo)致除磷效果較差。因此，通過(guò)將二沉池污泥直接回流至接觸好氧池前端，可從源頭上減少厭氧段內(nèi)游離氧及硝態(tài)氮含量，從而提高除磷效果。
本案例以《屠宰與肉類(lèi)加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(征求意見(jiàn)稿)》的間接排放標(biāo)準(zhǔn)為廢水處理目標(biāo)，基于傳統(tǒng)生化工藝設(shè)計(jì)出一套基建難度小且能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求的改良回流模式UCT工藝。根據(jù)出水水質(zhì)情況及污泥掛膜情況，調(diào)整曝氣量、硝化混合液回流比、缺氧混合液回流比及污泥回流比，以完成現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試，并核算改造成本與運(yùn)行成本，以期為同類(lèi)小型高氮屠宰廢水的處理工程的設(shè)計(jì)或運(yùn)行改造提供參考。
1、工程概況及工藝特點(diǎn)
1.1 工程概況
廢水主要由屠宰生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)廢水組成。由于每日屠宰量隨市場(chǎng)需求變化，故屠宰廢水產(chǎn)生量不同。夏秋兩季屠宰廢水產(chǎn)生量為40~50m3·d−1，春冬兩季屠宰廢水產(chǎn)生量則高達(dá)180~200m3·d−1。原有污水處理設(shè)施采用傳統(tǒng)A2/O工藝，其日處理量?jī)H為60m3，且原污水處理設(shè)施厭氧池與缺氧池內(nèi)無(wú)攪拌裝置，極易造成污泥沉積與池體堵塞。同時(shí)，接觸好氧池內(nèi)曝氣管道腐蝕穿孔，曝氣不均勻，處理效果不佳，故需建造新污水處理設(shè)施以保證屠宰場(chǎng)正常生產(chǎn)運(yùn)行。由于屠宰廢水屬于間歇式用水且用水量的時(shí)變化系數(shù)較大，因此峰值排放量按照200m3·d−1設(shè)計(jì)。目前，該屠宰廠所在區(qū)域鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水管網(wǎng)已覆蓋，利用原有污水處理設(shè)施的污水管道進(jìn)行新設(shè)施的修建，設(shè)計(jì)規(guī)模為200m3·d−1。出水水質(zhì)執(zhí)行《屠宰與肉類(lèi)加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(征求意見(jiàn)稿)》標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)如表1所示。
1.2 工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1)預(yù)處理設(shè)計(jì)。該處理系統(tǒng)原水B/C為0.75>0.3，可生化性好。由于廢水中含有大量動(dòng)物油脂、動(dòng)物毛發(fā)及屠宰過(guò)程中產(chǎn)生的肉類(lèi)碎屑，故保留原有前端預(yù)處理設(shè)備。在預(yù)處理階段，廢水會(huì)經(jīng)過(guò)固液分離、隔油池和格柵去除掉大宗雜物和浮渣，然后進(jìn)入混凝氣浮，使動(dòng)植物油、懸浮物和部分有機(jī)物得到有效去除。預(yù)處理后的廢水進(jìn)入改造后的調(diào)節(jié)池，并利用成一體化溶氣式氣浮機(jī)，去除其中的小粒徑懸浮物。
2)生化工藝設(shè)計(jì)。考慮到該屠宰廢水氨氮指標(biāo)較高，而在堿性條件下，曝氣量對(duì)氨氮去除效果的影響較大，故選用風(fēng)量為1000m3·h−1的變頻風(fēng)機(jī)，為理論曝氣量的134%。由于生化系統(tǒng)進(jìn)水COD較高，直接采用接觸氧化等工藝，所需生化池容積較大，基建成本過(guò)高，故先利用水解酸化對(duì)有機(jī)物進(jìn)行預(yù)降解，利用厭氧微生物去除廢水中的有機(jī)物并使含氮有機(jī)物氨化，以提高污水的可生化性。然后設(shè)置缺氧池使厭氧池出水與富含硝態(tài)氮的好氧池回流液混合，并在缺氧池內(nèi)進(jìn)行反硝化反應(yīng)。反硝化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的堿度可為好氧池中硝化反應(yīng)創(chuàng)造有利條件。缺氧池出水經(jīng)過(guò)絮凝沉淀后，厭氧污泥一部分回流至厭氧池，以加強(qiáng)厭氧—缺氧的交替，另一部分排入污泥池，上清液進(jìn)入接觸好氧池，并在好氧池前端主要進(jìn)行碳化反應(yīng)以去除好氧有機(jī)物(以COD計(jì))；后端主要進(jìn)行硝化反應(yīng)，使氨態(tài)氮變?yōu)橄鯌B(tài)氮。最后，混合液在二沉池進(jìn)行泥水分離后，污泥部分回流至接觸好氧池前端，部分排入污泥池，上清液達(dá)標(biāo)排放。
3)回流工藝設(shè)計(jì)。為避免好氧系統(tǒng)內(nèi)溶解氧會(huì)對(duì)厭氧環(huán)境造成破壞，將二沉池污泥直接回流至好氧系統(tǒng)前端，好氧系統(tǒng)內(nèi)僅設(shè)置硝化混合液回流至缺氧段。由于缺氧段布設(shè)潛流推進(jìn)器會(huì)導(dǎo)致缺氧段污泥部分流失，故缺氧段后設(shè)置混凝沉淀池并將污泥部分回流至厭氧段，以加強(qiáng)脫氮效果并保證整個(gè)生化系統(tǒng)內(nèi)的厭氧菌和好氧菌在絕大程度上處于各自適應(yīng)的生長(zhǎng)環(huán)境條件下，從而減少其轉(zhuǎn)換周期，有利于污泥培養(yǎng)。
4)固廢的處理。預(yù)處理階段的殘?jiān)a(chǎn)生量較多，再加上生化系統(tǒng)所產(chǎn)生性質(zhì)穩(wěn)定的活性污泥，可將該處理系統(tǒng)產(chǎn)生的固廢直接進(jìn)行收集、貯存，再通過(guò)疊螺機(jī)進(jìn)行壓濾處理。
1.3 工藝流程及優(yōu)化內(nèi)容
綜合考慮該廠原有污水處理設(shè)施的實(shí)際運(yùn)行情況、處理成本、進(jìn)水水質(zhì)及出水要求確定了廢水處理工藝流程(圖1)。
圖1 廢水處理工藝流程
1)預(yù)處理系統(tǒng)。預(yù)處理系統(tǒng)利用該廠原有設(shè)施，如斜篩式干濕分離機(jī)、隔油池及格柵等。在運(yùn)行過(guò)程中，為避免殘?jiān)谡{(diào)節(jié)池內(nèi)沉積，先利用斜篩式干濕分離機(jī)將廢水中殘?jiān)蛛x，而后通過(guò)隔油池和格柵去除動(dòng)物油脂及部分懸浮物。出水含渣量較少可減少對(duì)管道及提升泵的磨損，預(yù)處理后的污水進(jìn)入新處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)池內(nèi)，再泵入溶氣式氣浮機(jī)內(nèi)去除剩余懸浮物及部分總磷。預(yù)處理系統(tǒng)出水較清澈但有異味。
2)生化處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)為新建設(shè)施，主要包括厭氧池、缺氧池、絮凝沉淀池、生物接觸氧化池及二沉池。為保證該系統(tǒng)容積得到充分利用，其水流采用下進(jìn)上出式。絮凝沉淀池與二沉池均為澆筑后磚砌泥斗。由于泥斗坡度較小，在正常運(yùn)行過(guò)程中，沉淀池內(nèi)泥層較厚，但不影響出水濁度。而厭氧池、缺氧池及生物接觸池內(nèi)均裝有組合生物填料，為細(xì)菌生長(zhǎng)提供附著物，可有效避免污泥流失。
3)污泥處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)亦為新建設(shè)施，主要包括污泥濃縮池和疊螺機(jī)。由于氣浮機(jī)前期運(yùn)行出現(xiàn)故障產(chǎn)渣量較多，二沉池泥斗建造坡度較小、水力沖擊負(fù)荷較大，在運(yùn)行過(guò)程中需要經(jīng)常性排泥，故該系統(tǒng)前期運(yùn)行較為頻繁。當(dāng)氣浮機(jī)和生化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，產(chǎn)渣量和產(chǎn)泥量大幅度減少，運(yùn)行時(shí)間也隨之減少。濃縮污泥在疊螺機(jī)前端絮凝反應(yīng)池內(nèi)與陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺絮凝成大顆粒絮體，并通過(guò)疊螺機(jī)進(jìn)行泥水分離。脫水后污泥進(jìn)行集中處理，壓濾液排至調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行再處理。
1.4 主體構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)
1)調(diào)節(jié)池。半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚混凝土側(cè)壁為250mm，有效容積500m3。配套污水提升泵2臺(tái)(Q=12m³·h−1，H=20m，P=1.1kW，單價(jià)350元·臺(tái)−1，一備一用)。電磁流量計(jì)1臺(tái)。
2)混凝氣浮機(jī)。一體式設(shè)備，處理能力為10m3·h−1(單價(jià)13600元·臺(tái)−1)，容量水量為2~3m3·h−1。外形尺寸為5000mm×2500mm×2300mm，有效容積9m3。主機(jī)、刮抹機(jī)、空壓機(jī)功率分別為3kW、0.37kW和1.10kW。
3)厭氧池。半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，進(jìn)水方式采用上進(jìn)下出式。出水處設(shè)置混凝土溢流堰，有效容積為50m3，水力停留時(shí)間6.25h。池內(nèi)裝有組合生物填料。
4)缺氧池。半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池內(nèi)設(shè)有鋼筋混凝土折板，末端設(shè)置鋼筋混凝土溢流堰，其有效容積為83m3，水力停留時(shí)間為10h。池體對(duì)角設(shè)置2臺(tái)潛水?dāng)嚢铏C(jī)(P=2.2kW，單價(jià)2500元·臺(tái)−1)，并裝有組合生物填料。
5)絮凝沉淀池。半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝池有效容積14.72m3，混凝反應(yīng)池中間隔墻距池底1m處開(kāi)孔，設(shè)計(jì)混凝停留時(shí)間為1.70h，沉淀池有效容積為45m3，澆筑后磚砌泥斗，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為5.40h�；炷貎�(nèi)設(shè)有減速攪拌機(jī)2臺(tái)(其攪拌桿2.0m，P=1.1kW，單價(jià)1060元·臺(tái)−1)。PAC、PAM加藥設(shè)備各1套(10~50L·h−1，PE桶為1000L，單價(jià)890元·套−1)。沉淀池內(nèi)設(shè)有提升泵1臺(tái)(Q=8m³·h−1，H=10m，P=1.5kW，單價(jià)200元·臺(tái)−1)。
6)兩段式生物接觸氧化池。半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池體兩端預(yù)埋管徑200mmUPVC管，氧化池前端設(shè)置寬為1m的預(yù)混合區(qū)。預(yù)混合區(qū)末端墻體下端距池體底部0.40m，以保證水流方向在整個(gè)池體處于下進(jìn)上出狀態(tài)。好氧池末端設(shè)置寬為0.92m的沉淀區(qū)，總有效容積195m3，水力停留時(shí)間為24h。池內(nèi)裝有組合生物填料、曝氣盤(pán)。配套風(fēng)量為1000m3·h−1變頻風(fēng)機(jī)2臺(tái)(Q=1000m³·h−1，p=100kPa，P=48kW，單價(jià)13000元·臺(tái)−1，一備一用)，提升泵2臺(tái)(Q=30m³·h−1，H=10m，P=2.5kW，單價(jià)700元·臺(tái)−1，一備一用)，溶解氧儀1臺(tái)(單價(jià)1400元·臺(tái)−1)。
7)二沉池。半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為45m3，采用中心進(jìn)水周邊出水式輻流沉淀池，周邊溢流堰采用磚砌結(jié)構(gòu)，末端預(yù)埋管徑200mmUPVC管。池體澆筑后磚砌泥斗并布置斜板，池內(nèi)設(shè)有提升泵2臺(tái)(Q=15m³·h−1，H=10m，P=2.2kW，單價(jià)426元·臺(tái)−1，一備一用)。
8)污泥池。半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總有效容積為60m3，池內(nèi)設(shè)有污泥提升泵1臺(tái)，末端設(shè)置混凝池，方便后續(xù)疊螺機(jī)壓泥，其有效容積為9m3�；炷貎�(nèi)設(shè)有減速攪拌機(jī)2臺(tái)(攪拌桿長(zhǎng)為2.0m，P=1.1kW，單價(jià)1060元·臺(tái)−1)，加藥系統(tǒng)1套(流量10~50L·h−1，PE桶容積1000L，單價(jià)890元·套−1)，污泥提升泵1臺(tái)(Q=8m³·h−1，H=10m，P=1.5kW，單價(jià)200元·臺(tái)−1)。
1.5 分析項(xiàng)目及檢測(cè)方法
化學(xué)需氧量采用快速消解分光光度法；氨氮采用納氏試劑分光光度法；總氮采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法；總磷采用鉬酸銨分光光度法；SS采用重量法；pH(無(wú)量綱)采用玻璃電極法；動(dòng)植物油采用紅外分光光度法；溶解性有機(jī)質(zhì)(dissolvedorganicmatter，DOM)采用熒光光譜法。
為避免因屠宰廢水中的懸浮物和動(dòng)物油脂影響COD測(cè)定結(jié)果，在測(cè)定前先用絮凝劑進(jìn)行混凝沉淀預(yù)處理，然后取其上清液進(jìn)行檢測(cè)。
2、工藝運(yùn)行效果
2.1 生物掛膜情況
該污水處理設(shè)施建成后，在調(diào)試運(yùn)行過(guò)程中對(duì)進(jìn)出水中各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了連續(xù)130d的監(jiān)測(cè)。圖2表明，初期生物填料上生物掛膜量較少，此時(shí)的污泥質(zhì)量濃度為2500mg·L−1；中期生物填料生物掛膜量多，測(cè)得污泥質(zhì)量濃度為6000~7000mg·L−1。這說(shuō)明污泥濃度與生物掛膜量有明顯增加。
圖2 生物掛膜情況
結(jié)合各項(xiàng)污染物指標(biāo)分析處理效果發(fā)現(xiàn)：在系統(tǒng)初期，微生物主要處于適應(yīng)期，未出現(xiàn)明顯的增長(zhǎng)繁殖，生物填料上的掛膜量較少，COD、氨氮、總氮和總磷去除率較低；在系統(tǒng)初期運(yùn)行時(shí)每日投加25kg葡萄糖并每隔2d投加30g磷酸二氫鉀，以補(bǔ)充碳源與微量元素，有利于微生物增長(zhǎng)繁殖；由于沉淀池上清液較混濁，將曝氣量由1000m3·h−1調(diào)整至700m3·h−1，使得好氧系統(tǒng)內(nèi)溶解氧保持在2~3mg·L−1，并使污泥回流比由50%提升至70%，以延長(zhǎng)好氧污泥在好氧系統(tǒng)的停留時(shí)間，為微生物生長(zhǎng)創(chuàng)造有利條件；在系統(tǒng)運(yùn)行中期，污泥濃度與生物掛膜量大大增加，COD、氨氮、總氮和總磷的去除率也隨之提高，并趨于穩(wěn)定。
2.2 各項(xiàng)污染指標(biāo)的變化情況
1)COD。在工藝運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)好氧有機(jī)物(以COD計(jì))的去除效果見(jiàn)圖3。在運(yùn)行前期，由于系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)水量不大，存在稀釋作用，出水COD較低。隨著進(jìn)水量的增加，出水COD升高。經(jīng)過(guò)污泥培養(yǎng)馴化及運(yùn)行參數(shù)調(diào)整階段后，出水COD逐漸降低，好氧有機(jī)物(以COD計(jì))去除率逐漸提高，最終實(shí)現(xiàn)出水COD穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行到第10天時(shí)，初期的低負(fù)荷污水已排出系統(tǒng)外，隨著進(jìn)水量的增加，出水COD逐漸增高。通過(guò)增強(qiáng)厭氧—缺氧段循環(huán)，將缺氧混合液回流比由60%提升至82%，從而延長(zhǎng)厭氧污泥在厭氧系統(tǒng)的停留時(shí)間；連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后，厭氧/缺氧池污泥濃度有所增加，水解酸化能力增強(qiáng)，好氧有機(jī)物(以COD計(jì))去除效率明顯提高，二沉池出水COD逐漸降低。在系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行90d后，出水COD穩(wěn)定在70~130mg·L−1，平均值為107mg·L−1，好氧有機(jī)物(以COD計(jì))去除率穩(wěn)定在94%~97%。
圖3 好氧有機(jī)物(以COD計(jì))的變化情況
2)氨氮。在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)氨氮的去除效果見(jiàn)圖4。在運(yùn)行初期，由于廢水進(jìn)水量不大存在稀釋作用，二沉池出水NH3-N較低。隨著進(jìn)水量增加，系統(tǒng)NH3-N去除率降低，出水中NH3-N逐漸升高。分析其主要過(guò)程為：在運(yùn)行初期，系統(tǒng)內(nèi)污泥質(zhì)量濃度較低，硝化菌數(shù)量較少且生物填料上的掛膜量較少(見(jiàn)圖2(a))；系統(tǒng)運(yùn)行至第10天時(shí)，好氧池負(fù)荷較低且C:N:P比例失衡，由于硝化細(xì)菌污泥齡較短，好氧污泥在好氧系統(tǒng)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，好氧污泥自身氧化解體，從而導(dǎo)致二沉池出水渾濁且NH3-N升高；通過(guò)減小污泥回流比、增加硝化混合液回流比，減小好氧污泥在好氧池的停留時(shí)間，同時(shí)在系統(tǒng)運(yùn)行前期定時(shí)向系統(tǒng)中補(bǔ)充適量碳源和微量元素(通常投加磷酸二氫鉀)，以增加負(fù)荷和調(diào)整碳氮磷比例，使得整個(gè)系統(tǒng)更有利于細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖(在培養(yǎng)污泥過(guò)程中可采用此類(lèi)方法，以減少培養(yǎng)周期)；在運(yùn)行一段時(shí)間后，出水NH3-N逐漸降低，生化系統(tǒng)中的污泥絮體變大且生物填料上掛膜量明顯增加(見(jiàn)圖2(b))，測(cè)得污泥質(zhì)量濃度為6000~7000mg·L−1；在連續(xù)運(yùn)行90d后，出水NH3-N穩(wěn)定在2~18mg·L−1，平均值為10.16mg·L−1，其去除率穩(wěn)定在96%~99%。
圖4 NH3-N的變化情況
3)總氮。運(yùn)行過(guò)程中總氮(TN)去除效果見(jiàn)圖5。在系統(tǒng)運(yùn)行前30d，出水TN波動(dòng)較大。初期出水TN較低，隨著總進(jìn)水量的增加，運(yùn)行至第10天時(shí)，出水TN逐漸升高。分析其主要過(guò)程為：進(jìn)水NH3-N較高，NH3-N經(jīng)過(guò)硝化反應(yīng)后產(chǎn)生大量NO−3-N，隨硝化混合液回流至缺氧段，缺氧段的反硝化壓力過(guò)大，同時(shí)反硝化細(xì)菌較難培養(yǎng)，數(shù)量有限，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行前期出水TN緩慢增加；缺氧池出水NO−3-N為12.63mg·L−1>8mg·L−1，NO−3-N回流至厭氧池會(huì)抑制厭氧池內(nèi)含氮有機(jī)物的氨化過(guò)程；在好氧系統(tǒng)過(guò)度曝氣，二級(jí)接觸好氧池內(nèi)保持較高DO，硝化回流混合液中攜帶了大量氧氣進(jìn)入缺氧段，過(guò)高DO又會(huì)抑制反硝化作用的進(jìn)行。通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間將曝氣量由400m3·h−1提升至750m3·h−1，并逐級(jí)調(diào)整硝化混合液回流泵運(yùn)行時(shí)間，將硝化混合液回流比由210%提升至267%。在連續(xù)運(yùn)行30d后，二級(jí)接觸好氧池末端DO為2~3.50mg·L−1，缺氧段出水NO−3-N保持在0.12~0.41mg·L−1(<2mg·L−1)，能保證缺氧池內(nèi)反硝化反應(yīng)進(jìn)行及厭氧池中含氮有機(jī)物的有效氨化；連續(xù)運(yùn)行90d后，出水TN穩(wěn)定18~70mg·L−1，平均值為44mg·L−1，TN去除率穩(wěn)定在89%~95%。林康理等對(duì)廣州某屠宰場(chǎng)的舊污水處理設(shè)施進(jìn)行升級(jí)，將傳統(tǒng)A/O工藝改造為厭氧—缺氧—接觸氧化工藝，效果明顯，但氨氮去除率僅為84.6%。這表明本工藝對(duì)高氮屠宰廢水的處理效果優(yōu)勢(shì)明顯。
圖5 TN的變化情況
4)總磷。運(yùn)行過(guò)程中對(duì)總磷(TP)的去除效果見(jiàn)圖6。在運(yùn)行前期，出水TP較低，運(yùn)行至第20天時(shí)，出水TP逐漸增加。分析其中的過(guò)程為：在運(yùn)行至第10天時(shí)，增大了硝化混合液回流比與缺氧混合液回流比，過(guò)量NO−3-N進(jìn)入缺氧段；由于反硝化細(xì)菌培養(yǎng)困難，反硝化效果不理想，故缺氧段出水NO−3-N較高，導(dǎo)致過(guò)多NO−3-N通過(guò)缺氧混合液回流被帶入?yún)捬醵我种茀捬踽屃�，從而使得厭氧釋磷效果較差；通過(guò)逐級(jí)調(diào)整硝化混合液回流比，使得缺氧段出水硝酸鹽低于2mg·L−1，以保證泥缺氧混合液回流中的NO−3-N不會(huì)抑制厭氧段的釋磷性能；同時(shí)，缺氧混合液回流增強(qiáng)了厭氧—缺氧的交替，加強(qiáng)了系統(tǒng)的反硝化除磷性能，除磷效率隨之提高。在連續(xù)運(yùn)行90d后，出水TP穩(wěn)定在3~6mg·L−1，平均值為4.50mg·L−1，去除率穩(wěn)定在85%~92%。
圖6 TP的變化情況
2.3 熒光圖譜分析
取115d內(nèi)的各工藝段的水樣，用30μm濾膜過(guò)濾后，將濾液稀釋至在254nm下吸光度小于0.05A，然后用日立F-7000熒光分光光度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)中的參數(shù)分別為：激發(fā)波長(zhǎng)200~450nm；發(fā)射波長(zhǎng)200~550nm；激發(fā)/發(fā)射狹縫5nm；光電倍增管負(fù)高壓500V；掃描速度1200nm·min−1。共檢測(cè)到4個(gè)熒光特征峰(圖7)，其具體信息如表2所示。
圖7 屠宰廢水不同工藝段出水熒光光譜
圖7中熒光峰A所代表的色氨酸類(lèi)蛋白質(zhì)和熒光峰B所代表的可溶性微生物副產(chǎn)物均為易降解有機(jī)物，熒光峰C代表的富里酸類(lèi)腐殖質(zhì)為可生物降解有機(jī)物，熒光峰D所代表的腐殖酸類(lèi)腐殖質(zhì)為難生物降解有機(jī)物。其中，色氨酸類(lèi)蛋白質(zhì)和可溶性微生物副產(chǎn)物在經(jīng)過(guò)水解酸化后其特征峰熒光強(qiáng)度明顯降低。再經(jīng)過(guò)好氧處理后，圖7(c)中熒光峰A和熒光峰B的特征峰已消失，這說(shuō)明該工藝對(duì)此類(lèi)有機(jī)物具有較好處理效果，且出水中C峰和D峰的熒光強(qiáng)度明顯降低說(shuō)明該工藝對(duì)難生物降解有機(jī)物具有一定降解效果。這與圖3中進(jìn)出水COD變化一致。圖7中熒光峰A的熒光強(qiáng)度變化與圖5進(jìn)出水TN一致，這表明該工藝對(duì)有機(jī)氮化合物的降解效果也較為明顯。該工藝穩(wěn)定出水COD約20mg·L−1，氨氮約2mg·L−1，總氮約18mg·L−1，總磷約2mg·L−1，可達(dá)到《屠宰與肉類(lèi)加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(征求意見(jiàn)稿)》的間接排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.4 運(yùn)行中的問(wèn)題分析
該系統(tǒng)的調(diào)試及運(yùn)行重點(diǎn)在于污泥的馴化培養(yǎng)。該工藝的生化系統(tǒng)水力停留時(shí)間為2~3d。系統(tǒng)運(yùn)行主要問(wèn)題有：1)在系統(tǒng)運(yùn)行初期，生化系統(tǒng)后端負(fù)荷較低且碳氮磷比易失衡，每日投加25kg葡萄糖并每隔2d投加30g磷酸二氫鉀來(lái)補(bǔ)充碳源和微量元素，使得碳氮磷比例約為100∶5∶1；2)二級(jí)接觸好氧池末端的溶解氧探測(cè)儀與2臺(tái)變頻風(fēng)機(jī)聯(lián)用，以此控制風(fēng)機(jī)啟停時(shí)間，當(dāng)氣溫低時(shí)，溶解氧設(shè)定為1.50~2.50mg·L−1，當(dāng)氣溫高時(shí)設(shè)定為2~3mg·L−1，以保證好氧系統(tǒng)溶解氧含量充足；3)厭氧系統(tǒng)要安裝潛流推進(jìn)器保證污水和污泥處于完全混合流動(dòng)狀態(tài)，使細(xì)菌與待降解物質(zhì)充分接觸；4)在污泥的馴化培養(yǎng)完成后，根據(jù)出水水質(zhì)，在硝化液混合液回流泵、污泥回流泵及缺氧混合液泵流量分別為30、8和15m3·h−1的條件下，通過(guò)調(diào)整其對(duì)應(yīng)時(shí)間控制開(kāi)關(guān)中運(yùn)行時(shí)間來(lái)逐級(jí)調(diào)整硝化混合液回流比、污泥回流比和缺氧混合液回流比分別為267%、70%和82%，以保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
2.5 經(jīng)濟(jì)效益分析
1)工程改造費(fèi)用。本工程總費(fèi)用為201.50萬(wàn)元，包括建筑工程費(fèi)用153萬(wàn)元、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)及安裝費(fèi)用45萬(wàn)元，其他費(fèi)用3.50萬(wàn)元。該處理設(shè)施由甲方自建，乙方負(fù)責(zé)設(shè)備采購(gòu)、安裝調(diào)試、設(shè)備運(yùn)輸、方案設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)。主要設(shè)備采購(gòu)價(jià)格總計(jì)70152元，管道及配套閥門(mén)等共計(jì)2.7萬(wàn)元，PLC自動(dòng)化控制柜費(fèi)用為3.5萬(wàn)元。此外，設(shè)備運(yùn)輸費(fèi)為3000元，運(yùn)行調(diào)試費(fèi)用為5000元，方案設(shè)計(jì)費(fèi)為1.7萬(wàn)元。
2)運(yùn)行成本。運(yùn)行費(fèi)用主要包括藥劑費(fèi)和電費(fèi)，該系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)主要由廠里工人兼任，無(wú)需考慮人工費(fèi)用。實(shí)際核算結(jié)果如下：1)藥劑費(fèi)用為0.47元·m−3，其中26%聚合氯化鋁每噸2400元，其用量為33.30kg·d−1，60萬(wàn)分子量陰離子型聚丙烯酰胺每噸5840元，其用量為2.50kg·d−1；2)電費(fèi)為1.11元·m−3，變頻風(fēng)機(jī)、減速攪拌機(jī)等設(shè)備運(yùn)行總功率為19kW，當(dāng)?shù)仉妰r(jià)為0.6507元·(kW·h)−1計(jì)，夜間電價(jià)按白天電價(jià)一半計(jì)。因此，運(yùn)行費(fèi)用總計(jì)為1.58元·m−3，僅為厭氧折流板反應(yīng)器+A/O處理屠宰廢水運(yùn)行費(fèi)用的1/3,且低于采用固液分離/渦凹?xì)飧?/span>/水解酸化/接觸氧化工藝處理屠宰廢水運(yùn)行費(fèi)用。
3、結(jié)論
1)采用改良回流模式的UCT工藝處理屠宰廢水，連續(xù)130d的調(diào)試運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定且出水水質(zhì)達(dá)到《屠宰與肉類(lèi)加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(征求意見(jiàn)稿)》的間接排放標(biāo)準(zhǔn)。好氧有機(jī)物(以COD計(jì))、氨氮、總氮和總磷的去除率分別達(dá)到97%、98%、95%和92%。
2)該系統(tǒng)運(yùn)行初期出現(xiàn)污泥老化問(wèn)題，通過(guò)投加25kg·d−1葡萄糖和15g·d−1磷酸二氫鉀補(bǔ)充碳源、微量元素，并根據(jù)污泥生長(zhǎng)情況，調(diào)整風(fēng)機(jī)曝氣量，可有效解決初期污泥老化的問(wèn)題。
3)在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，出水氨氮過(guò)高時(shí)，可在曝氣量充足的條件下，將污泥回流比由50%調(diào)整為70%，增加水力停留時(shí)間，從而提高氨氮去除率；同時(shí)，出水中總氮逐漸升高，將硝化混合液回流比由210%逐級(jí)調(diào)整為267%，并缺氧池混合液回流比由60%提升至82%，可保證回流混合液中硝態(tài)氮進(jìn)行的反硝化反應(yīng)，以提高脫氮效率；逐級(jí)增加進(jìn)水水量，由4m3·h−1增至9m3·h−1，系統(tǒng)仍能保證運(yùn)行穩(wěn)定。
4)改良回流模式的UCT工藝對(duì)高氮屠宰廢水處理效果較好，其改造、調(diào)試和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可為同類(lèi)廢水處理工程提供參考。工藝改造易實(shí)現(xiàn)，改造費(fèi)用較低，且運(yùn)行成本較傳統(tǒng)工藝較低。（來(lái)源：長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，荊州市華邁環(huán)�？萍加邢薰荆�
