屠宰肉類加工廢水脫氮除磷工藝優(yōu)化改造

出于改善水環(huán)境質(zhì)量的考慮和環(huán)境容量本底較小的局限，山西省響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，要求國(guó)考劣Ｖ類水質(zhì)斷面控制單元內(nèi)所有工業(yè)企業(yè)外排廢水（礦井水除外）達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（ＧＢ３８３８－２００２）中的Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，即要求ρ（ＣＯＤｃｒ）≤４０ｍｇ／Ｌ、ρ（ＴＮ）（以Ｎ計(jì)）≤１０ｍｇ／Ｌ、ρ（ＴＰ）（以Ｐ計(jì)）≤０.４ｍｇ／Ｌ。

而控制單元內(nèi)某屠宰與肉類加工型企業(yè)生產(chǎn)排放的廢水，經(jīng)現(xiàn)有工藝“格柵―兩級(jí)氣浮―調(diào)節(jié)―厭氧―缺氧―好氧―ＭＢＲ膜―消毒”運(yùn)行處理后，出水對(duì)比達(dá)標(biāo)水質(zhì)，ＴＮ、ＴＰ超標(biāo)，需進(jìn)行針對(duì)性的工藝改造。

１、現(xiàn)存問題與成因分析

１.１ 冬季廢水處理能力問題與成因

改造企業(yè)地處北方地區(qū)，廠區(qū)污水收集管網(wǎng)長(zhǎng)，生產(chǎn)廢水來源復(fù)雜且多為間歇式排放，經(jīng)調(diào)節(jié)緩存、均化后，冬季最低時(shí)水溫在１０℃～１２℃。加之冬季為企業(yè)生產(chǎn)旺季，日排水量增加，而廢水本質(zhì)特點(diǎn)又與企業(yè)生產(chǎn)相對(duì)應(yīng)，水質(zhì)隨之波動(dòng)大，油脂、有機(jī)物濃度高，所以廢水處理冬季壓力比較大。

１.２ ＴＮ現(xiàn)存問題與成因

根據(jù)圖１監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，廢水處理站采用Ａ／Ｏ法生物脫氮工藝，末端監(jiān)測(cè)出水氨氮值低，表明好氧段硝化反應(yīng)進(jìn)行較為充分，氨氮在硝化菌、亞硝化菌作用下充分轉(zhuǎn)化；但另一方面，總氮的去除效果不理想，分析主要的原因在于缺氧池反硝化效果不佳。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量核實(shí)，確系原設(shè)計(jì)水溫與底物濃度等與生產(chǎn)實(shí)際不符，造成缺氧池池容嚴(yán)重不足，反硝化反應(yīng)不完全，總氮脫除有限，體現(xiàn)為二沉池可見氣泡溢出，即部分反硝化的延遲進(jìn)行。

１.３ ＴＰ現(xiàn)存問題與成因

廢水處理站設(shè)有厭氧環(huán)境的水解酸化池，但工藝運(yùn)行并非針對(duì)除磷的厭氧－好氧工藝，未設(shè)有之間的污泥傳質(zhì)聯(lián)絡(luò)，無法實(shí)現(xiàn)釋磷菌的除磷作用，僅靠微生物同化作用消耗，磷的去除有限。

２、工藝改造與過程優(yōu)化對(duì)系統(tǒng)脫氮除磷的影響分析

２.１ 生物脫氮工藝改造與過程優(yōu)化

在兼顧脫除效果、改造成本及現(xiàn)有工人運(yùn)行水平之后，切實(shí)可行的生物脫氮工藝改造與過程優(yōu)化如下。

２.１.１ 反應(yīng)環(huán)境溫度優(yōu)化

在脫氮的硝化與反硝化進(jìn)程中，硝化速率受環(huán)境溫度影響比較大，如式（１）所列，環(huán)境溫度的提升可以促進(jìn)硝化的速率的增快。

式中：μｍｔ為溫度ｔ（℃）時(shí)的最大比生長(zhǎng)速率，ｄ－１；μｍ２０為標(biāo)準(zhǔn)溫度（２０℃）時(shí)的最大比生長(zhǎng)速率，ｄ－１；θ′為溫度系數(shù)。

工藝改造優(yōu)先利用企業(yè)肉制品加工余熱，同時(shí)考慮企業(yè)生產(chǎn)過程中現(xiàn)有熱源為冬季低溫儲(chǔ)備熱，并盡可能對(duì)廢水管道與設(shè)施做保溫或封閉處理。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，在調(diào)試運(yùn)行期間改造后的生化處理系統(tǒng)溫度可維持在２７℃～３５℃。魏等人在實(shí)驗(yàn)中表明當(dāng)溫度高于１９.８℃時(shí)，比反硝化負(fù)荷的提高量有了一定的提高，由此類推，反應(yīng)溫度的優(yōu)化可以改善脫除效果，并在冬季低溫時(shí)段更為明顯。

２.１.２ 外源物質(zhì)優(yōu)化

分段進(jìn)水是基于同步硝化反硝化和動(dòng)力學(xué)的研究成果，借助改進(jìn)進(jìn)水方式來提高廢水脫氮處理效果。Ｌｉｎ等人研究表明，在相同的進(jìn)水負(fù)荷條件下，分段進(jìn)水出水的硝態(tài)氮含量遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)出水。

根據(jù)Ａ／Ｏ工藝運(yùn)行特點(diǎn)并結(jié)合工藝實(shí)體，為保障后段缺氧池進(jìn)水的ｍ（ＢＯＤ）／ｍ（ＴＮ）比值，促使反硝化地充分進(jìn)行，將缺氧池進(jìn)水改為分段進(jìn)水。

２.１.３物理改造與過程調(diào)控

在Ａ／Ｏ生物脫氮工藝中，硝化液回流比對(duì)系統(tǒng)的脫氮效果影響很大，過程調(diào)控如圖２所示。同時(shí)回流量又受缺氧池池容限制，故此，經(jīng)工藝整合與池體功能改造，對(duì)現(xiàn)有缺氧池進(jìn)行了一次擴(kuò)容，增加約１.４倍池容。對(duì)于尚缺池容，提出將二沉池上清液回流以稀釋和改善缺氧池運(yùn)行環(huán)境，如降低大量硝化液回流攜帶的缺氧池溶氧過高等來彌補(bǔ)。

２.２ 除磷工藝改造

鑒于原有生物系統(tǒng)對(duì)磷更多地體現(xiàn)在同化作用脫除，工藝改造上主要依托化學(xué)除磷技術(shù)，而限于化學(xué)除磷系統(tǒng)混合程度、反應(yīng)時(shí)間、接觸均化、分離效果等影響及工人運(yùn)行水平的差異，化學(xué)除磷投加難以做到精準(zhǔn)，作為保障體系，在尾水增設(shè)吸附法以保障出水達(dá)標(biāo)。

能夠用于化學(xué)除磷的金屬藥劑大部分為鋁鹽、鐵鹽與鈣鹽。以改造后二沉池出水（ＴＰ＝２.９７ｍｇ／Ｌ）為測(cè)試水樣對(duì)目前常用的三種除磷劑不同投加量下的除磷效果實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表１與圖３。

考慮作用效果及價(jià)格、來源等因素，優(yōu)化工藝擬選用聚合硫酸鐵（ＰＦＳ）作為除磷劑，如圖３試驗(yàn)結(jié)果中，除磷效果在投加適量的前提下可以達(dá)到９０％以上。

３、改造后系統(tǒng)脫氮除磷的效果

系統(tǒng)改造完成后，經(jīng)過３個(gè)月的調(diào)試運(yùn)行，處理水質(zhì)達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)要求。表２為２０１８年４月１５日至６月２０日對(duì)系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果。

４、結(jié)語(yǔ)

在提標(biāo)改造中，施以工程層面改造并擴(kuò)充了缺氧池池容，增設(shè)了化學(xué)除磷設(shè)施，工藝優(yōu)化方面主要有以下幾點(diǎn)：

１）提高了生化系統(tǒng)反應(yīng)溫度，尤其改善了冬季對(duì)氮的脫除效果；

２）對(duì)缺氧段采用分段進(jìn)水的形式，改善了反硝化反應(yīng)外源物質(zhì)條件；

３）過程調(diào)控并優(yōu)化了回流液內(nèi)循環(huán)功能；

４）經(jīng)過化學(xué)除磷劑的篩選，驗(yàn)證了鐵鹽對(duì)除磷效果的影響。經(jīng)為期３個(gè)月的調(diào)試運(yùn)行，證實(shí)上述改造效果良好，問題指標(biāo)ＴＮ與ＴＰ均可達(dá)標(biāo)外排。（來源：山西國(guó)環(huán)環(huán)境工程有限公司）