五级Bardenpho工艺应用于屠宰废水的案例研究

中节能大地环境修复有限公司 于明利，于小航，甘平，魏宝莹，张石磊

一、概述

（一）背景

随着我国经济的发展生活水平的提高，人们对肉类需求增大的趋势，屠宰、肉类联合加工厂排出的废水不断增加。屠宰废水主要来自屠宰和熟食品加工[1]，屠宰过程中进行圈栏冲洗、屠宰前冲洗、宰后烫毛或剥皮、劈半分割、内脏洗剂及车间冲洗等过程，除上述过程产生废水外，还产生有碎肉、畜毛、未消化的食物及粪便、尿液等。该类废水中含有较多的蛋白质、脂肪、血液、挥发性有机酸等小分子有机物，水体呈红褐色并伴有明显的腥臭味，主要污染物包括CODcr、BOD5、悬浮物、氨氮及动物油等。若不经处理直接排放，会对水环境造成严重污染[2]。目前我国屠宰废水处理主要以生化处理为主，其主要分为活性污泥法和生物膜法[3]。其中，活性污泥法具有成本低、运行管理方便等特点。[4]

本研究通过对某生猪屠宰加工厂采用改进AAO工艺设计，通过现场调试使出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B排放标准进行研究，以期对屠宰废水的工艺选型、工艺调试和工程建设具有指导意义。

（二）工艺选取

屠宰及熟食品加工产生的废水因含有较多的蛋白质、挥发性有机酸等，可生化性较好，一般可生化性能至少0.3以上，有时高达0.6，废水处理工艺通常采用生化处理为主、物化处理相结合的组合处理工艺，一般包含消毒及悬浮物脱水间、污泥脱水间的除臭等。

各结构单元通常有如下构成：

（1）格栅，调节池前应设置粗格栅和细格栅，或者同时设置两道细格栅，通常按最大日最大时设置。

（2）调节池，有效容积宜按照屠宰加工厂实际排水规律设计，如新建的屠宰场，可通过调研类似工艺的生产厂家获取，若没有相关资料可参考相关设计手册按水力停留时间的12-24小时生产车间排水量设计，同时也要考虑应急需要。

（3）隔油池，对于中大型肉类屠宰加工厂或者生活区废水，应设置隔油池，内含刮油刮渣设备，通过定期开动，将浮油和沉积物刮除。隔油池的停留时间一般为2-3小时即可。产生废水流量较小的屠宰加工厂可不设置隔油池。

（4）气浮池，对于含油较多肉类加工废水，通过设置气浮池去除废水中的分散油、乳化油、细小悬浮物等，确保后续生化处理单元稳定。

（5）生化处理单元

生化处理是屠宰废水处理的核心，能够去除绝大部分的有机物、氨氮等。不同工艺设计的区别主要在于生化处理单元中各工艺的如何组合和优化，主要分厌氧处理和好氧处理两大部分。

第一，UASB处理工艺

UASB作为厌氧生物处理工艺，具备高效稳定特点，早在20世纪就有人研究应用UASB处理屠宰废水，发现升流式UASB反应器中的絮状物泥对屠宰废水的悬浮颗粒和溶解性固体去除较好，其中溶解性固体去除率高达75%以上，后来针对污泥的稳定性，又开发了两级UASB处理工艺，不仅提升了溶解性有机物处理效率，高达90%以上，增强了污泥稳定性和系统整体的抗冲击能力。后人在考虑投资运营等方面，针对含油较高的屠宰废水，在UASB前段增加溶气气浮装置，降低后续厌氧生物处理负荷，去除难降解油脂。经过前段气浮装置处理后，可生化性相对提高，后续处理COD去除率最高可达90%以上，大大提高单位投资成本获得较高的屠宰废水处理效果。

第二，SBR处理工艺

SBR间歇式序批活性污泥法也是一种广泛用于生活污水、屠宰废水的主要废水处理工艺，能够适应废水间歇排放、流量变化大、含悬浮物较高时的废水。能否克服UASB处理高含悬浮物废水时出水水质差的特点，因为UASB为序批式处理，能够同时进行，缺氧、好氧、沉淀等交替进行，便于去除悬浮物和COD，同时具备脱氮效果。

处理屠宰废水时，污泥负荷宜取0.1-0.4kgBOD5/(kgMLVSS·d)；总运行周期7-12h，实际运行的五个过程的水力停留时间可分别为进水期1-2h、反应期4-8h、沉淀期1-2h、排水期0.5-1.5h、闲置期1-2h。

第三，接触氧化工艺

接触氧化工艺也广泛适用于不同规模的屠宰场与肉类加工厂废水处理工艺，尤其适用于场地面积小、水量小，有机负荷波动大的情况。该工艺在通过在曝气池内悬挂填料，可以看作是生物膜法与活性污泥法的结合体，水力停留时间一般取8-12h。曝气可采用穿孔曝气以节省投资，但缺点是填料易脱落，造成后续设备堵塞情况时有发生，采用穿孔曝气，生物膜易脱落，若采用微孔爆气，则采用普通的活性污泥法也能达到出水要求，无需再加填料。

第四，MBR工艺

MBR处理工艺属于膜法工艺，采用的是半透膜，比较常见的有中空纤维膜，适用于占地面积小、水量小、出水不稳定且出水要求较高的情况，优点是管理方便，污泥浓度高，无需排泥或排泥较少，缺点是初期投资较大，膜需要定期清洗或更换。

第五，A/O工艺

A/O工艺是应用于废水处理最广泛、管理最方便、造价和运营成本最低的工艺之一，可广泛应用于屠宰废水，改进的两级AO工艺、改进的Bardenpho工艺等均对屠宰废水、甚至生活污水都能达到很好的处理效果。北京地区一些屠宰废水甚至生活污水采用改良的A/O工艺均能达到北京地标一级B排放标准，有些甚至能直接达到北京地标一级A排放标准，可见经过充分的优化设计和调试，A/O工艺能达到很好的处理效果，具有较高的性价比。

（三）案例情况

某生猪屠宰厂新建污水处理站处理规模1500t/d，进水水质及出水要求见表1。

表1 进水水质

（四）工艺设计

本项目工艺采用五级Bardenpho工艺，工艺流程见图1.

图1 工艺流程图

二、调试运行

培养方式采用同步法，即培养、驯化同时进行[5]。取市政污水处理厂脱水污泥作为接种泥，接种量按污泥浓度计为800mg/L，直接将预处理过的屠宰废水进入好氧池进行污泥驯化。

启动按照“闷曝—小流量进水—设计流量进水”的方式进行，DO控制在3-4mg/L，具体操作为：①将市政污水处理厂新脱水干污泥（含水率75%左右）接入充满屠宰废水的好氧池至浓度为800mg/L左右；②闷曝12小时；③闷曝完成后（以好氧池不出现大量泡沫且出现少量絮体为宜）开始小流量进水，进水量在20m3/h左右；④2-3d后SV30在20%左右，即可进行设计流量进水，进水量在65m3/h左右，1周后，SV30基本在30%-40%之间，污泥呈黄褐色絮体状，颗粒粒径在3mm左右，至此污泥驯化基本完成。

运行时期将SV30控制在40%-45%之间，DO控制在3mg/L左右，MLSS控制在5g/L左右。

三、结果分析

本结果只针对在实际工程应用中最为关心的影响出水水质的关键参数进行深刻分析，以期为屠宰废水处理工程实践提供借鉴和指导。

（一）污泥负荷对CODcr去除的影响

生化池不同污泥负荷下对出水CODcr的影响见图2。

图2 不同污泥负荷对两级AO池出水CODcr的影响

图2中可见：①不同污泥负荷在Bardenpho工艺中一级AO出水CODcr为40-72mg/L，相对总进水去除率达到了95.2%-98.0%，二级AO出水CODcr为10-33mg/L,相对总进水去除率达到了97.8%-99.5%；②无论一级AO还是二级AO,出水CODcr浓度都随着污泥负荷的降低而降低，但污泥负荷低 于0.22kgBOD/kgMLSS·d时，出水CODcr变化不再明显；③从池容和水处理规模考虑污泥负荷取 值 为0.22kgBOD/kgMLSS·d是最佳运行参数。

（二）混合液回流比对TN去除的影响

混合液回流的目的是用于脱氮，而脱氮受DO的影响较大，不同的混合液回流比不仅直接影响脱氮总量，还会间接影响DO，进而影响脱氮效率。不同混合液回流比对出水总氮的影响见图3。

图3 不同混合液回流比对出水总氮的影响

图3可见：①随混合液回流比的增大，两级AO的出水总氮均先升高后降低，在混合液回流比为400%时，出水总氮达到最低，一级AO出水为15mg/L，二级AO出水为10mg/L；②二级AO出水总氮浓度整体上比一级AO出水总氮浓度低，去除率为9.4%-33.3%，其中回流比为400%，总氮去除率达到最大为33.3%。

小结：①混合液回流比较低时，缺氧池DO能够维持在0.3mg/L以下，好氧池DO在3mg/L左右，虽能够较好地满足硝化反硝化菌生长环境，但是回流量限制了反硝化处理量，故出水总氮较高；②混合液回流比过高时，缺氧池DO达到了0.5-1.2mg/L，破坏了反硝化菌生长环境，导致反硝化效率降低，故出水总氮浓度升高。

（三）加药量对TP去除的影响

生化处理能够去除大部分TP，但是TP降低到一定浓度后，生化处理对总磷的去除不再明显，需要加药除磷才能达标排放。本污水站所加药剂为PAC，加药位置位于沉淀池进水管道上，不同加药量对出水总磷的影响见图4。

图4 不同加药量对出水总磷的影响

从图4中可以看出：①随加药量的增大，出水总磷浓度逐渐降低；②加药量在100-300mg/L之间升高时，出水总磷浓度降低明显，当加药量超过300mg/L时，出水总磷变化不再明显；③从经济性及出水效果来看，加药量在300mg/L时，出水总磷为0.35mg/L，可达标排放。

四、结论

本文通过对某屠宰厂水处理工艺进行调试，详细总结了屠宰废水污泥驯化的实用方法及调试的关键参数，具体如下：

（1）污泥驯化菌种可通过市政污水处理厂脱水污泥在好氧池直接进行，通过“闷曝-小流量进水—设计流量进水”的方式，可在1周内驯化完成并正常运行；

（2）屠宰废水可生化性较高，污泥负荷可取0.22kgBOD/kgMLSS·d，污泥负荷过低会影响水处理量，过高则会影响出水水质；

（3）屠宰废水用于脱氮的混合液回流比可取400%，回流比过低，影响处理水量进而影响水质，过高则会导致缺氧池DO过高，影响反硝化的进行；

（4）加药除磷药量越大，出水总磷越低，PAC加到300mg/L时，出水总磷变化不再明显。