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)國家號召，要求國考劣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）≤１０ｍｇ／Ｌ、ρ（ＴＰ）（以Ｐ計）≤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―兩級氣浮―調(diào)節(jié)―厭氧―缺氧―好氧―ＭＢＲ膜―消毒”運行處理后，出水對比達(dá)標(biāo)水質(zhì)，ＴＮ、ＴＰ超標(biāo)，需進(jìn)行針對性的工藝改造。

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，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)特點又與企業(yè)生產(chǎn)相對應(yīng)，水質(zhì)隨之波動大，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)場測量核實，確系原設(shè)計水溫與底物濃度等與生產(chǎn)實際不符，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，但工藝運行并非針對除磷的厭氧－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)有工人運行水平之后，切實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（℃）時的最大比生長速率，ｄ－１；μｍ２０為標(biāo)準(zhǔn)溫度（２０℃）時的最大比生長速率，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，同時考慮企業(yè)生產(chǎn)過程中現(xiàn)有熱源為冬季低溫儲備熱，并盡可能對廢水管道與設(shè)施做保溫或封閉處理。經(jīng)現(xiàn)場檢測，在調(diào)試運行期間改造后的生化處理系統(tǒng)溫度可維持在２７℃～３５℃。魏等人在實驗中表明當(dāng)溫度高于１９.８℃時，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工藝運行特點并結(jié)合工藝實體，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，硝化液回流比對系統(tǒng)的脫氮效果影響很大，過程調(diào)控如圖２所示。同時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，對現(xiàn)有缺氧池進(jìn)行了一次擴(kuò)容，增加約１.４倍池容。對于尚缺池容，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)時間、接觸均化、分離效果等影響及工人運行水平的差異，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）為測試水樣對目前常用的三種除磷劑不同投加量下的除磷效果實驗結(jié)果見表１與圖３。

考慮作用效果及價格、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個月的調(diào)試運行，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日對系統(tǒng)的檢測結(jié)果。

４、結(jié)語

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：

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

２）對缺氧段采用分段進(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，驗證了鐵鹽對除磷效果的影響。經(jīng)為期３個月的調(diào)試運行，證實上述改造效果良好，問題指標(biāo)ＴＮ與ＴＰ均可達(dá)標(biāo)外排。（來源：山西國環(huán)環(huán)境工程有限公司）