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新鄉市綠(lv)豐環保工程有限公司致力于(yu)食品行(xing)業污水(shui)處理(li),有12年的食品污水(shui)處理(li)經驗,并(bing)擁47有項自(zi)主研(yan)(yan)發(fa)專利(li),2000㎡高(gao)難度工業廢水(shui)研(yan)(yan)究(jiu)中心,有豐富的食品行(xing)業污水(shui)處理(li)經驗。


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[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:3067

綠豐(feng)環(huan)保關于二(er)級AO工(gong)藝處(chu)理屠(tu)宰廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)處(chu)理研(yan)究(jiu)。近年來,屠(tu)宰行業集中度(du)逐步(bu)提升,規模化屠(tu)宰場產(chan)生的(de)屠(tu)宰廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)成為不可忽視(shi)的(de)環(huan)境(jing)污(wu)染源,與(yu)(yu)此同時,環(huan)保形勢趨嚴(yan),與(yu)(yu)以(yi)往單純要求屠(tu)宰廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)排放執行《肉類加(jia)(jia)工(gong)工(gong)業水(shui)(shui)污(wu)染物排放標準》( GB13457—92) 相比,增加(jia)(jia)總(zong)氮 ( Total nitrogen,TN) 、總(zong)磷(lin)( Total phosphorus,TP) 的(de)控制要求的(de)可能性漸增,研(yan)究(jiu)一種多指標協同處(chu)理屠(tu)宰廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)的(de)技術(shu)路線(xian),對(dui)確(que)保屠(tu)宰廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)穩(wen)定達標排放具(ju)有重要意義。


現(xian)有(you)文獻多根據 GB 13457—92 的(de)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)排放標(biao)(biao)準制定(ding)屠(tu)(tu)宰廢(fei)水(shui)(shui)的(de)治理路線(xian),缺乏(fa)對(dui) TN、TP 等水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)指(zhi)標(biao)(biao)的(de)跟進。分別研(yan)究了隔油-水(shui)(shui)解酸(suan)化-二級 AO 工藝和 UASB-AO 組(zu)合工藝處理生豬屠(tu)(tu)宰廢(fei)水(shui)(shui),以 GB 13457—92 作(zuo)為出(chu)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)要求,重點 跟 蹤 化 學 需(xu) 氧(yang) 量 ( Chemical oxygen demand,COD) 、氨氮出(chu)水(shui)(shui)指(zhi)標(biao)(biao)。


此(ci)外,現有文獻將屠(tu)宰(zai)廢水小試(shi)試(shi)驗和(he)工(gong)(gong)(gong)程(cheng)應用案例結合分(fen)析的研(yan)究較少、等(deng)分(fen)別采(cai)用多段多級 AO 工(gong)(gong)(gong)藝和(he)水解酸(suan)化-接觸氧(yang)化工(gong)(gong)(gong)藝對(dui) 3 500 m3/ d 的禽(qin)類屠(tu)宰(zai)廢水處理站和(he) 600 m3/ d 的生豬屠(tu)宰(zai)廢水處理站進行了工(gong)(gong)(gong)程(cheng)改造。


本文通(tong)過小試(shi)試(shi)驗,考察廢(fei)水中COD、氨氮、TN、TP 等重(zhong)點污染物的(de)降解規律(lv),并跟(gen)蹤該工藝的(de)工程案例,將小試(shi)試(shi)驗和工程實(shi)際相結合,為屠宰(zai)廢(fei)水的(de)處理(li)提供有益參考。



1 水質分析及路線制定


屠(tu)宰廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)含(han)(han)有一定量的(de)血污、油脂類(lei)、毛、肉(rou)屑(xie)、骨屑(xie)、內臟雜(za)物(wu)、未消化(hua)(hua)的(de)食(shi)物(wu)等雜(za)質(zhi),廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)、水(shui)(shui)(shui)量隨屠(tu)宰量、季節性(xing)需(xu)求等變(bian)化(hua)(hua),存在較大(da)波動,是一類(lei)高(gao)有機(ji)物(wu)、高(gao)氨氮、高(gao)油脂、高(gao)含(han)(han)固率的(de)有機(ji)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)。廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)可生化(hua)(hua)性(xing)好,可采(cai)用生化(hua)(hua)處理(li)法。


目(mu)前(qian)常見的屠宰廢水生化(hua)(hua)處理工藝(yi)主要為厭氧(yang)、兼(jian)氧(yang)及好(hao)氧(yang)的工藝(yi)組合,如 UASB-A2O、ABR-SBR、UASB-接觸氧(yang)化(hua)(hua)、水解酸化(hua)(hua)-AO、多級 AO 等(deng)。


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采(cai)用(yong) UASB、ABR 等(deng)厭氧處(chu)理工(gong)藝,反應(ying)階段產生沼(zhao)氣(qi),沼(zhao)氣(qi)的利用(yong)與處(chu)理需(xu)做建(jian)筑(zhu)安(an)全距(ju)離、電氣(qi)防爆等(deng)多方考(kao)慮,加上屠宰(zai)廢水(shui)原水(shui) COD 一般≤3 000 mg /L,故從安(an)全、耗能和基建(jian)投資(zi)角度看,可(ke)采(cai)用(yong)非厭氧工(gong)藝。


屠宰廢水處理后的出(chu)水若(ruo)直排地表,則(ze)氨氮、TN 的去(qu)除率(lv)一般≥90%,需考慮多(duo)級脫氮技術; TP的去(qu)除率(lv)一般≥90%,需在生(sheng)化除磷的基礎上考慮化學除磷。

由(you)于多級脫氮(dan)技術中硝化(hua)液回流(liu)可能導致厭(yan)氧區存在(zai)高濃度硝態氮(dan),抑制生化(hua)除(chu)磷效(xiao)果,本次工藝路線制定時(shi),重點考慮(lv)化(hua)學除(chu)磷部分。

綜上,本文采取水(shui)解酸化(hua)-二級(ji) AO 的生化(hua)處理(li)工藝進行屠宰廢水(shui)的處理(li)研(yan)究,其中磷去除部分開展(zhan)化(hua)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)生(sheng)化(hua)試驗(yan)所用(yong)原水取自北京(jing)某肉聯廠屠宰廢水處(chu)理(li)站預處(chu)理(li)后(hou)的調節池。

該肉聯廠屠宰廢水預處理工藝采用兩(liang)級格柵-隔(ge)油沉(chen)淀池。

試驗所用接(jie)種污泥取自該屠宰(zai)廢水處理站生(sheng)化反應池。

原水(shui)和接種污泥(ni)的性質如表 1 所示

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2. 1. 2 除磷試驗

除(chu)磷試(shi)驗所用原水取自生化(hua)試(shi)驗出水,藥(yao)劑選(xuan)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(sheng)化試驗采用有機玻(bo)璃裝置組建水解(jie)酸化-二級 AO 工(gong)藝,工(gong)藝流程如圖 1 所示。

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水解(jie)池(chi)(chi)(chi)池(chi)(chi)(chi)容 3 L,一級 A 池(chi)(chi)(chi)池(chi)(chi)(chi)容 3 L,一級 O 池(chi)(chi)(chi)池(chi)(chi)(chi)容 12 L,二(er)級 A 池(chi)(chi)(chi)池(chi)(chi)(chi)容 3 L,二(er)級 O 池(chi)(chi)(chi)池(chi)(chi)(chi)容 3 L,生化總池(chi)(chi)(chi)容為(wei) 24 L。原水用(yong)蠕動泵(beng)( BJ100-2J,泵(beng)頭(tou) YZ1515x) 以一定的速率輸送至水解(jie)池(chi)(chi)(chi); 水解(jie)池(chi)(chi)(chi)采用(yong)升流式水解(jie)池(chi)(chi)(chi),通過內(nei)(nei)(nei)回流(liu)(liu)的方式控制上升流(liu)(liu)速為 0. 5 m/h,水解池(chi)出水依次(ci)自(zi)流(liu)(liu)至(zhi)后續生化池(chi); 一(yi)級 A 池(chi)和二級 A池(chi)內(nei)(nei)(nei)設(she)有(you)攪拌器(qi),控制反應池(chi)內(nei)(nei)(nei)溶(rong)(rong)解氧在 0. 2 ~ 0. 5mg / L; 一(yi)級 O 池(chi)和二級 O 池(chi)內(nei)(nei)(nei)設(she)有(you)曝氣,控制反應池(chi)內(nei)(nei)(nei)溶(rong)(rong)解氧在 2~4 mg /L; 硝(xiao)化(hua)液回(hui)流(liu)(liu)和污泥回(hui)流(liu)(liu)采(cai)用蠕動(dong)泵(beng)。


設定(ding)(ding)一(yi)級 AO 硝化液回流(liu)(liu)比(bi)(bi)為 400%,二級 AO 硝化液回流(liu)(liu)比(bi)(bi)為 **,沉(chen)淀池污泥(ni)回流(liu)(liu)至水(shui)(shui)(shui)解池和(he)一(yi)級 A 池的回流(liu)(liu)比(bi)(bi)各為 50%,總污泥(ni)回流(liu)(liu)比(bi)(bi)為 **。反應(ying)體系(xi)污泥(ni)濃度約為 4 000 mg /L。系(xi)統(tong)初始進水(shui)(shui)(shui)量(liang)為 0. 4 L/h,當系(xi)統(tong)出水(shui)(shui)(shui) COD去除率達到(dao)穩定(ding)(ding)( 上下波動小于 5%) 時,調整系(xi)統(tong)進水(shui)(shui)(shui)量(liang),將系(xi)統(tong)進水(shui)(shui)(shui)量(liang)分階(jie)段提高(gao)至 0. 6 和(he) 0. 8 L/h。


2. 2. 2 除磷(lin)試驗

除磷試(shi)驗于 500 m L 燒杯中進行,有效體(ti)積(ji)為400 m L。以(yi)二級 AO 池出水為原(yuan)水,投(tou)(tou)加(jia)不(bu)同量(liang)的(de)PAC,混凝沉(chen)淀后測(ce)定上清液(ye)中 TP 含量(liang)。PAC 的(de)投(tou)(tou)加(jia)藥量(liang)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(fu)試驗。


2. 3 分析(xi)方法

p H 采(cai)用(yong)(yong)(yong) p H 計 S-100 ( SUNTEX,Taiwan) 測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding);水溫 和 溶 解(jie) 氧(yang) 采(cai) 用(yong)(yong)(yong) 便(bian) 攜 式 溶 解(jie) 氧(yang) 測(ce)(ce)(ce)(ce) 定(ding)(ding) 儀 HQ30( Hach,America) 測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding); COD 的測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)用(yong)(yong)(yong)標準重(zhong)鉻酸(suan)鉀法(fa); 氨氮的測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)用(yong)(yong)(yong)納氏試(shi)劑分(fen)光(guang)光(guang)度法(fa); 總(zong)氮的測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)用(yong)(yong)(yong)堿性過硫酸(suan)鉀消解(jie)紫外分(fen)光(guang)光(guang)度法(fa); 總(zong)磷的測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)采(cai)用(yong)(yong)(yong)鉬酸(suan)銨分(fen)光(guang)光(guang)度法(fa); MLSS 采(cai)用(yong)(yong)(yong)烘干恒重(zhong)法(fa)測(ce)(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)。


3 結果(guo)與討論

3. 1 生化試(shi)驗(yan)

不同進水(shui)量(liang)下,生化系(xi)統出(chu)(chu)(chu)水(shui) COD 變化趨勢如圖 2 所(suo)示。當(dang)污泥(ni)負(fu)荷(he)為(wei)0. 25 和 0. 35 kg COD/( kg MLSS·d)時(shi)(shi),生化系(xi)統對 COD 的(de)去除(chu)率達到 98%以上(shang),其中污泥(ni)負(fu)荷(he)為(wei) 0. 25 kg COD/( kg MLSS·d) 時(shi)(shi),出(chu)(chu)(chu)水(shui)COD 為(wei) 19 ~ 32 mg / L,污泥(ni)負(fu)荷(he)為(wei) 0. 35 kg COD /( kg MLSS·d) 時(shi)(shi),出(chu)(chu)(chu)水(shui) COD 為(wei) 29 ~ 42 mg /L。但當(dang)污泥(ni)負(fu)荷(he)提高(gao)至 0. 50 kg COD/( kg MLSS·d) 時(shi)(shi),生化系(xi)統對 COD 的(de)去除(chu)率降至 90%,出(chu)(chu)(chu)水(shui) COD 達到219 ~ 234 mg / L。


圖 2 

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故選擇污(wu)泥負(fu)荷為 0. 35 kg COD/kg MLSS·d)對(dui)各池中污染(ran)物展開降解研究,將生化池進水量(liang)從 0. 8 L /h 降至 0. 6 L /h,恢復(fu)運(yun)行 15 d 后再穩定運行(xing) 20 d,穩(wen)定運行期間內檢測(ce)每日進(jin)水(shui)及各生(sheng)

化池(chi) COD、氨氮(dan)、TN、TP 的變化情況,具體如(ru)圖(tu) 3所示

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其中(zhong)水(shui)解池出水(shui) 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(ji) AO 出水(shui) COD、氨氮(dan)、TN、TP 分別(bie)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(ge)生(sheng)化池的去除率如(ru)表 所示


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一(yi)般水解酸化階(jie)段非溶解性有機(ji)物轉變為(wei)溶解性有機物,蛋白(bai)質等有機氮(dan)轉(zhuan)化(hua)為氨氮(dan)等


在部分厭氧反應器中(zhong),水解酸化階段氨氮和有機物含量可能還存在一定的升高(gao),本試驗(yan)中(zhong) COD、氨(an)氮、TN、TP在水解(jie)酸(suan)化池內,濃度均發生下降,這(zhe)可能是由于沉淀池污泥(ni)(ni)回(hui)流的稀釋作用(yong),污泥(ni)(ni)對水解后(hou)的物(wu)質的吸附作用(yong)及水(shui)解(jie)后的物質被細(xi)菌自身生長(chang)所利(li)用(yong)等(deng)共同造成的


整個系統(tong)硝化液回流比(bi)為 500%,理論上 TN 去除率(lv) = R /1+R= 83. 33%R 為硝化液回流(liu)比(bi)而本(ben)試驗結果,TN 的去除率(lv)達(da)到了 92. 08%,高于理論 TN 的(de)去除率,這是由于對于前置缺氧(yang)后置好氧(yang)的脫(tuo)氮工(gong)藝,脫(tuo)氮率與回(hui)流比關系較大,而(er)本項目中一級好(hao)氧池對(dui)氨氮的去(qu)除(chu)效果明顯,氨氮轉化(hua)為亞(ya)硝酸(suan)鹽氮(dan)和硝酸(suan)鹽氮(dan)后直(zhi)接進入二級缺氧池,在(zai)二級缺氧池內進行(xing)反硝(xiao)化脫氮


3. 2 除(chu)磷試驗

經測定,二級 AO 池出(chu)水 TP 含量為(wei) 6. 14 mg /L,不(bu)同(tong) PAC 投藥(yao)量下 TP 的(de)去除(chu)情況如(ru)圖 所示(shi)

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從圖(tu) 可(ke)知,試驗(yan)出水 TP 的(de)含(han)量隨(sui)著 PAC 藥(yao)量的增加而逐漸降低,當(dang) PAC 投加量大于(yu) 400mg / L 時(shi),出(chu)水(shui) TP 含量小于等于 0. 3 mg / L,能滿足北京市地標(biao) DB 11 /307—2013 中表 的 排放限(xian)值對 TP 的要求


采用 PAC 進行(xing)化學除磷的機理為 Al3++ PO3-→4Al PO4nl3+∶ nPO3-4= 1 ∶1。實(shi)際投藥時,考慮藥劑損(sun)耗等因素,一(yi)般 nAl3+∶nPO3-4) 為1. 0 ~ 1. 5本試驗中原水 TP 含量為 

6. 14 mg /L,理論計(ji)算PAC 消耗(hao)量(liang)如表 所示


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根據(ju)試驗結果,將原水 TP 降到(dao) 0. 3 mg /L 的低值時,PAC 的消耗量(liang) 400 mg /L 是(shi)理論(lun) PAC 消耗量的 7. 92 倍,這可能是由于 PAC 藥劑(ji)中鋁離(li)子的解(jie)離不充分造成(cheng)的


工程案(an)例(li)

4. 1 案(an)例(li)基本情況(kuang)

工程案例為(wei)北(bei)京一生(sheng)豬屠(tu)宰(zai)場屠(tu)宰(zai)廢(fei)水處(chu)理站改造工程,該(gai)屠宰場日屠宰量(liang)約 4 000 頭,廢水處理站(zhan)設(she)計處(chu)理能力 2 000 m3/ d,原處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(chu)水水

質執行北京市(shi)地方標準水污染物(wu)排放標準DB11 / 307—2005) 二級限(xian)值(zhi)。2013 年,上述(shu)地標修訂(ding)并發布,根據新標準要(yao)求(qiu),出水水質需執行水污染物綜合排放(fang)標準DB 11 /307—2013) 表 

的 排(pai)放限值,其中(zhong)出水 COD 要(yao)求從≤60 mg /L 提標至≤30 mg /L,氨(an)氮從≤10 mg /L 提標至(zhi)≤1. 5 mg /LTP ≤0. 5 mg / L 提標至 ≤0. 3 mg / L,同時增(zeng)加出水 TN 要(yao)求,要(yao)求出水(shui) TN≤15 mg /L。


改造前 采 樣(yang) 測 定,該(gai) 生 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(qing)況

根據新標準水質要求及現場調研,該廢水處理站(zhan)原有(you)工藝(yi)采用 ABR-二級接觸氧化,不具備脫氮的能力,可(ke)考慮脫(tuo)氮除磷的生化(hua)處理工藝

而 BOD5N ∶ P 的比值是影(ying)響生物脫氮(dan)除(chu)磷的重要因(yin)素,在一定(ding)范圍內,氮(dan)磷去除(chu)率(lv)隨著 BOD5/ N 和 BOD5/ P 值的增加(jia)而增加(jia)理論上,BOD5/ TN > 2. 86 才能有效地進行生(sheng)物脫氮,實際運(yun)行資(zi)料表明,只有當BOD5/ TN>3 時才能(neng)使反硝化正常運行,而(er)當 BOD5/TN = 4 ~ 5 時,氮的去除率(lv)大(da)于 60%。


對于(yu)生物除磷工(gong)藝,則要求(qiu) BOD5/ P = 33 ~ 100。該(gai)工程案例(li)中,BOD5/ TN≈7. 79BOD5/ TP ≈43. 09,能(neng)滿足生物脫氮除磷工(gong)藝對碳(tan)源的要(yao)求,結合前期的試(shi)驗(yan)研(yan)究,采用水解(jie)酸化-二級 AO 工藝(yi)對(dui)該廢(fei)水處理站進行(xing)改造


改造方案將ABR 池改造(zao)為升流式水(shui)解池,二級接觸(chu)氧化(hua)池改(gai)造為二級(ji) AO 池,改造后工藝流程如圖(tu) 所示


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4. 3 運行數據

改造后(hou)對廢水處理站進行連續 個月的出水水質監測,其中(zhong)出(chu)水 COD 為(wei) 21. 1~29. 3 mg /L,氨氮為0. 33 ~ 1. 13 mg / LTN 為 8. 83 ~ 14. 4 mg / LTP 0. 14 ~ 0. 28 mg / L,出水(shui)水(shui)質滿(man)足(zu)北京市地標水污染物綜合排放標準DB 11 /307—2013) 表 的 B排(pai)放限值。COD、氨氮、TN、TP 等各項指標(biao)的(de)平均去除率(lv)分別(bie)達(da)到 98. 8%、99. 4%、91. 3%和 99. 3%。


改造完成(cheng)后項目藥(yao)耗能(neng)耗及運(yun)行參數如表 4所示


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結論

采用水解酸化-兩級 AO 工藝處理生豬場屠(tu)宰廢水,可以實現(xian)屠宰廢水 COD、氨氮(dan)、TN、TP 的有效去除,其中在污(wu)泥負荷為 0. 35 kg COD/kg MLSS·d)時,小試試驗出水(shui) COD、氨(an)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(de)去除率分別為98. 75%、99. 84%、92. 08%、79. 56%。


而在(zai)二(er)級 AO出水末端投加約 400 mg /L 及(ji)以上的 PAC,可以使出(chu)水 TP 降至(zhi) 0. 3 mg /L 及以下


水(shui)解酸化-二級 AO 工藝(yi)的工程實踐表明采用該(gai)工(gong)藝,可以確保(bao)系統出水(shui)滿足北京市地標水(shui)污染物(wu)綜(zong)合排放(fang)標準DB 11 /307—2013) 表 的 B排放(fang)限值




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LvFeng HuanBao



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