新鄉(xiāng)市鼎昌機(jī)械有限公司
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屠宰及肉類加工廢水處理工藝
某大型食品集團(tuán)以肉類加工為主，是一家集生豬飼養(yǎng)、生豬屠宰加工、低溫冷藏、熟食加工為一體的肉食品加工企業(yè)。企業(yè)總投資人民幣20 303 萬元，計劃年屠宰加工200 萬頭生豬，產(chǎn)生廢水6 000 m3/d。生產(chǎn)廢水主要來源于屠宰前沖洗活性牲畜產(chǎn)生的廢水、屠宰過程中產(chǎn)生的沖淋廢水、熱燙廢水以及清洗廢水；煉油加工廢水；肉制品加工車間排出的原料肉解凍水、殺菌水、車間、設(shè)備沖洗水、消毒水。根據(jù)該企業(yè)加工廢水的性質(zhì)特點(diǎn)及處理要求，采用UASB+接觸氧化工藝處理廢水，處理后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
1、廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
廢水產(chǎn)生有明顯的不連續(xù)性，每個季節(jié)以及每天的不同時段都不相同，節(jié)假日產(chǎn)生量較大，廢水中含有大量的血污、骨屑、肉屑、內(nèi)臟、腸容物以及糞便等污染物，固體懸浮物含量較高，有機(jī)物濃度高，油脂含量大，廢水呈紅褐色并有腥臭味，屬于較典型的有機(jī)污水，可生化性好。廢水處理設(shè)計**大進(jìn)水量為6 000 m3/d，平均水量為250 m3/h。處理后達(dá)到肉類加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 13457－92）中畜類屠宰加工一級排放標(biāo)準(zhǔn)。具體進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。
2、 工藝流程及特點(diǎn)
2.1、工藝流程對于易生物降解的有機(jī)廢水，生物處理是**有效和經(jīng)濟(jì)的處理方法之一，也是肉類加工廢水處理采用**普遍的主體工藝。本項(xiàng)目廢水有機(jī)物含量高，易生物降解，B/C 比達(dá)到0.5，可生化性好，因此采用生物工藝處理是**有效**經(jīng)濟(jì)的方法[4]。同時廢水采取必要的預(yù)處理及物化處理，盡量降低進(jìn)入生物處理構(gòu)筑物的懸浮物和油脂含量，確保生化處理的正常運(yùn)行。
工藝流程如圖1 所示。
表1 進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
廢水**先經(jīng)過粗細(xì)兩道格柵，粗格柵設(shè)在進(jìn)水口處，以去除廢水中較大漂浮物，細(xì)格柵設(shè)置在提升泵房后，用以攔截廢水中的碎毛發(fā)和部分懸浮物，格柵出水經(jīng)提升泵提升進(jìn)入平流隔油沉淀池，一方面可以除掉漂浮的油脂、油塊，另一方面又可以使大部分不溶于水、密度大于水的雜質(zhì)沉淀下來。沉淀池出水自流進(jìn)入曝氣調(diào)節(jié)池內(nèi)，調(diào)節(jié)水量，通過曝氣充分混合均勻水質(zhì)，同時進(jìn)行預(yù)曝氣。廢水隨后進(jìn)入氣浮池內(nèi)，通過投加適當(dāng)?shù)乃巹┗炷图訅喝軞鈿飧。顾械姆稚⒂?、溶解油及其他部分雜質(zhì)、SS 得到很好的去除。氣浮池出水進(jìn)入UASB 厭氧池進(jìn)行生化處理，通過微生物作用將復(fù)雜的有機(jī)大分子物質(zhì)降解為簡單的有機(jī)物。廢水經(jīng)UASB 后自流進(jìn)入接觸氧化池，有效去除COD 和NH3-N。氣浮池、UASB 厭氧池、接觸氧化池剩余污泥進(jìn)入儲泥池濃縮后，在污泥脫水車間用帶式濃縮脫水一體機(jī)進(jìn)行壓濾脫水，干污泥定期外運(yùn)處置，儲泥池上清液和壓濾液回流到廠區(qū)污水系統(tǒng)進(jìn)行再處理。
2.2、工藝特點(diǎn)UASB 反應(yīng)器配水采用脈沖布水器進(jìn)水布水，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）加大進(jìn)液管的瞬時流量，防止管道堵塞，提高孔口出流速度，消除污泥層溝流的發(fā)生，使廢水與厭氧污泥充分混合傳質(zhì)；
（2）在脈沖進(jìn)水時，可使UASB 反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物CH4和CO2迅速移出反應(yīng)器；
（3）能加快顆粒污泥的形成，特別是在前期調(diào)試階段甲烷產(chǎn)生量較少時更加適用。
本工程在UASB 反應(yīng)器后加設(shè)沉淀池，其中設(shè)置污泥回流設(shè)施，其主要優(yōu)點(diǎn)為：
（1）污泥回流可加速污泥的積累，縮短啟動周期；
（2）去除懸浮物，改善出水水質(zhì)；
（3）當(dāng)偶爾發(fā)生大量飄泥時，提高了可見性，能夠及時回收污泥保持工藝的穩(wěn)定性;
（4）回流污泥可作進(jìn)一步分解，可減少剩余污泥量。
接觸氧化法與其它生物處理方法比較，具有如下特點(diǎn)：
（1）BOD 容積負(fù)荷高，污泥生物量大，相對而言處理效率較高，而且對進(jìn)水沖擊負(fù)荷（水力沖擊負(fù)荷及有機(jī)濃度沖擊負(fù)荷）的適應(yīng)力強(qiáng)；
（2）處理時間短，因此在處理水量相同的條件下，所需設(shè)備較小，因而占地面積??；
（3）能夠克服污泥膨脹問題。生物接觸氧化法同其它生物膜法一樣，不存在污泥膨脹問題，容易在活性污泥法中產(chǎn)生膨脹的菌種（如球衣細(xì)菌等），在接觸氧化法中，不僅不產(chǎn)生膨脹，而且能充分發(fā)揮其分解氧化能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；
（4）可以間歇運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)停電或發(fā)生其它突然事故導(dǎo)致長時間的停車后，微生物為適應(yīng)環(huán)境的不利條件，它和原生動物一樣都可進(jìn)入休眠狀態(tài)，一旦環(huán)境條件好轉(zhuǎn)，微生物又重新開始生長代謝；
（5）維護(hù)管理方便，不需要回流污泥。由于微生物是附著在填料上形成生物膜，生物膜的剝落與增長可以自動保持平衡，所以無需回流污泥，運(yùn)轉(zhuǎn)十分方便。
3、 主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)
3.1 預(yù)處理工藝
3.1.1 格柵
在進(jìn)水口處設(shè)兩道人工清渣格柵，每道分別設(shè)置2 臺格柵互為備用，以去除廢水中的較大漂浮物，減輕后續(xù)處理單元的負(fù)荷。粗格柵采用循環(huán)齒耙清污機(jī)，柵條間隙為3 mm，柵前水深1 m，格柵傾角75°，格柵寬度0.8 m。細(xì)格柵采用轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機(jī)，柵條間隙為1 mm，柵前水深0.9 m，格柵傾角35°，轉(zhuǎn)鼓直徑1 200 mm，功率1.5 kW。
3.1.2 隔油沉淀池及污泥池因本工程廢水中含動物油、SS 質(zhì)量濃度分別高達(dá)600、4 000 mg/L，很難利用生物的方法直接去除，經(jīng)過隔油沉淀池的初步分離作用，能去除大量顆粒油，同時去除部分懸浮物。隔油沉淀池有效水深3.5m，設(shè)計流量400 m3/h，總表面積372 m2，水力停留時間為3.2 h。污泥池平面尺寸為4.0 m×10.0 m，配備2臺污泥螺桿泵，1 用1 備。
3.1.3 預(yù)曝氣調(diào)節(jié)池屠宰加工廢水水質(zhì)和水量在各個時間段變化相差很大，為使后續(xù)生化處理系統(tǒng)平穩(wěn)正常運(yùn)行，設(shè)置調(diào)節(jié)池控制水量和水質(zhì)的波動。調(diào)節(jié)池尺寸為23.7m×17 m，有效水深7 m，有效容積為2 700 m3，水力停留時間為9 h。池內(nèi)設(shè)有曝氣設(shè)備，起到攪拌作用，同時進(jìn)行預(yù)曝氣，防止夏季池內(nèi)產(chǎn)生臭味。
3.1.4 氣浮池對于粒徑小于60 μm 的油粒及細(xì)小的懸浮固體，很難在隔油池中上浮出來或下沉到水底，設(shè)計采用**淺層氣浮裝置，集凝聚、氣浮、撇渣、沉淀、刮泥為一體，池子較淺，整體呈圓柱形，結(jié)構(gòu)緊湊。氣浮池采用圓形鋼制一體化設(shè)備，設(shè)計流量300 m3/h，池徑7.0 m，**大處理能力160 m3/h，功率1.5 kW，撇渣功率1.1 kW。投加PAC、PAM 混凝劑，進(jìn)行混凝氣浮，設(shè)計PAC 加藥量為60 mg/L，PAM加藥量為5 mg/L。
3.2 生化處理工藝
3.2.1 UASB 反應(yīng)器UASB 反應(yīng)器采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，通過配水、反應(yīng)、三相分離過程，使水中的有機(jī)物與顆粒污泥充分接觸，產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，從而去除水中COD、BOD5同時增強(qiáng)廢水的可生化性。設(shè)計2 座并列池子，每座設(shè)計3 格，單格平面尺寸9.25 m×9.25 m，設(shè)計流量300 m3/h，有效容積3 291.4 m3，實(shí)際水力停留時間16.5 h，有效水深8.0 m，設(shè)計采用脈沖進(jìn)水。設(shè)計使用脈沖布水器6 個，水量1 200 m3/d，三相分離器Ⅰ型18 個，Ⅱ型24 個，Ⅲ型12 個，集水罐18 個（長11.2 m），水封罐6 個（型號Φ1 500mm×3 000mm），氣水分離器2 個。
3.2.2 接觸氧化池廢水經(jīng)過UASB 處理后，BOD5、COD 已大大降低，但還達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，在接觸氧化段對原水中的BOD5、COD 進(jìn)一步降解，同時去除廢水中的氨氮。設(shè)計接觸氧化池1 座，分為4 格，有效容積3 695 m3，流量300 m3/h，停留時間17.8 h，池內(nèi)采用組合填料2 145 m3，Φ150 mm×80 mm，微孔盤式曝氣池2 530個，Φ260 mm，處理能力2.5 m3/h。
3.3 深度處理
廢水經(jīng)二沉池加藥沉淀后進(jìn)入消毒接觸池，使用復(fù)合二氧化氯發(fā)生器消毒裝置，通過精密計量泵自動控制，在消毒池入水口處投加二氧化氯進(jìn)行消毒，消毒池有效容積200 m3，出水檢測大腸桿菌小于5 000 個/L。
3.4 污泥處理
3.4.1 儲泥池污水處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的浮渣和生物污泥通過自流或用污泥泵打入儲泥池，混合后的污泥通過污泥處理間的螺桿泵抽吸至脫水機(jī)房進(jìn)行壓濾脫水。儲泥池平面尺寸為10.0 m×12.0 m，有效容積580 m3。采用間歇排泥，污泥停留時間24 h。
3.4.2 污泥脫水本工程污泥選用帶式濃縮脫水一體機(jī)（BSD-PD1500S7）對污泥進(jìn)行脫水，數(shù)量1 臺，帶寬2 000 mm，生產(chǎn)能力40～60 m3/h，脫水前加入PAM 絮凝劑沉降污泥，改進(jìn)污泥脫水性能。進(jìn)泥平均含水率≤97.8%，脫水后泥餅含水率≤80%，PAM加藥量3～8 kg/t。
4 、調(diào)試和運(yùn)行效果
本工藝調(diào)試內(nèi)容主要是UASB 池厭氧顆粒污泥的形成和接觸氧化池生物膜的培養(yǎng)馴化，其目的是選擇、培養(yǎng)適應(yīng)實(shí)際水質(zhì)的微生物；確定符合進(jìn)水水質(zhì)水量的運(yùn)行控制參數(shù)?？紤]到培菌費(fèi)用的節(jié)省和便于集中人力、物力，計劃整個培菌過程分3 個階段進(jìn)行。第1 階段：先對1 組UASB 池和1#、2# 組接觸氧化池進(jìn)行活性污泥培養(yǎng)；第2 階段：第1 組UASB 池厭氧污泥顆粒污泥形成后，以及1#、2# 組接觸氧化池生物膜掛膜成功后，進(jìn)行第2 組UASB 池，3#、4# 組接觸氧化池的培菌工作；第3 階段：穩(wěn)定運(yùn)行調(diào)試；**后進(jìn)入連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行。
4.1、 UASB 反應(yīng)器調(diào)試UASB 反應(yīng)器采用附近城市污水處理廠的厭氧脫水污泥，在中溫條件下（33～41 ℃）啟動，啟動濃度不低于10 kg/m3，啟動1 組（3 格）UASB 池使用厭氧污泥120 t，另一組使用第1 組馴化成熟的厭氧污泥。UASB 反應(yīng)器接種厭氧污泥之后先用清水浸泡接種污泥2～3 d，再用稀釋的處理廢水活化接種污泥7～10 d，再開始向反應(yīng)器中進(jìn)料，進(jìn)行厭氧反應(yīng)器的初次啟動。厭氧反應(yīng)器啟動初期進(jìn)水采用間歇脈沖進(jìn)水，pH 控制在6.8～7.2 之間，初始的COD 污泥負(fù)荷率選用0.10 kg/(kg·d)，當(dāng)觀察到氣體產(chǎn)量增加并正常運(yùn)行后，每周增加約16%，但不大于0.6 kg/(kg·d)，初期保持較高的水力負(fù)荷（q>0.5 m3/(m2·h)）。
4.2、 接觸氧化池調(diào)試接觸氧化池采用附近城市污水處理廠的好氧脫水污泥，投加活性污泥14 t，投加濃度約為1 000mg/L，投加完畢后，靜態(tài)悶曝24 h，每班排除部分上清液，開進(jìn)水泵1 臺1 h，即每班150 m3，一天3 班，共進(jìn)水450 m3/d，此階段不排泥，此后逐步加大處理負(fù)荷，同時進(jìn)行進(jìn)、出水水質(zhì)及反映活性污泥性能指標(biāo)的測定，包括SV、MLSS、SVI、COD、BOD5等。隨著微生物培養(yǎng)時間的增加，檢測到污泥中有大量活躍的原生動物和少量的后生動物，此時SVI＝80～100 mL/g，SV＝18%～20%，ρ(MLSS)＝1 200～1 800mg/L，表明活性污泥培養(yǎng)基本成功。此過程大概持續(xù)30～40 d 左右。
4.3、 運(yùn)行效果采用UASB+接觸氧化工藝處理該肉類加工企業(yè)的屠宰生產(chǎn)廢水能有效地去除水中的COD、BOD5、SS 及NH3-N，排放廢水達(dá)到肉類加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 13457－92）中畜類屠宰加工一級排放標(biāo)準(zhǔn)。處理效果如表2 所示。
5 、經(jīng)濟(jì)效益分析
廢水處理工程占地面積7 582m2，總投資為2 000萬元，其中構(gòu)筑土建費(fèi)用和設(shè)備等直接投資費(fèi)用為1 260 萬元，設(shè)計費(fèi)、調(diào)試費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)等間接投資740萬元。電費(fèi)為0.71 元/ m3，藥劑費(fèi)為0.45 元/m3；廢水處理站定員7 人，人工費(fèi)每人按50 元/d 計，則人工費(fèi)為0.06 元/ m3；污泥處置費(fèi)用為0.5 元/ m3，不計折舊及維修費(fèi)用，則運(yùn)行費(fèi)用為1.72 元/m3。表2 污水處理主要單元出水水質(zhì)及去除率
6 結(jié)論工藝中設(shè)有曝氣調(diào)節(jié)池對廢水水質(zhì)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而避免了水質(zhì)水量的變化對后續(xù)生物處理單元造成較大的沖擊，可以保證處理系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運(yùn)行。UASB 及接觸氧化池具有較強(qiáng)的抗沖擊能力，可以隨時正常運(yùn)行而菌種不受影響，整個工藝運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡單。采用UASB+接觸氧化工藝處理該企業(yè)屠宰及肉類加工廢水是可行的，**終出水水質(zhì)可完全達(dá)到肉類加工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)肉類加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 13457－92）中畜類屠宰加工一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
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