水解酸化工藝對肉類加工廢水后續A/O處理工藝效果影響的研究

黎英杰

（廣州市番禺環境工程有限公司，廣東 廣州 511400）

1 肉類加工廠廢水處理現狀分析

肉類加工廢水約占全國工業廢水排放總量的6%、農副食品加工業廢水排放總量的36.7%，是我國重要的工業廢水之一。肉類加工廢水不含重金屬、有毒物質，而蛋白質和油脂的含量極高，是廢水處理中比較典型的有機廢水。肉類加工廢水中的N、P為主要的營養有機物。其中，N主要以有機物或銨鹽的形式存在，P主要以磷酸鹽的形式存在，N和P是導致水體富營養化的重要因素。當N、P進入地表水時，藻類生長速度會迅速提高，引起水體缺氧，逐漸形成水體富營養化，直接影響水體的感觀，且對水中生物有毒害作用。

目前國內處理肉類加工廢水的成功案例已經有很多，但這些項目存在的問題也很多，大致包括以下幾種：（1）企業生產規模小，間歇排水，廠址位于市區，部分企業往往沒有配置廢水處理設備，而是直接排放廢水。（2）廢水處理工藝相對簡單，針對性差，導致廢水處理設施不能正常運轉。（3）有廢水處理設施，但是項目運行費用高。（4）實際運行技術和維護管理技術不當[1-2]。因此，本項目擬根據目前同類項目的水質參數和實際處理效果，研究肉類加工廢水處理工藝中生化處理工藝的選擇，以得出可靠的組合工藝，最終達到能穩定且高效處理該類廢水的目的。

2 肉類加工廠廢水處理工藝原理

水解處理方法是一種介于好氧和厭氧處理法之間的方法，是指有機物在進入微生物細胞前、在胞外進行的生化反應[3-4]。水解酸化-好氧生物處理工藝中水解的主要目的是將原有廢水中的非溶解性有機物轉化為溶解性有機物，特別是要將工業廢水中難生物降解的有機物轉化為易生物降解的有機物，從而進一步提高廢水的可生化性，以利于后續的好氧處理。考慮到后續好氧處理的能耗問題，水解處理方法主要用于低濃度且難降解廢水的預處理。

3 肉類加工廠廢水處理工藝流程圖

本項目主要是通過研究不同生化處理工藝對肉類加工廢水預處理后的后續水質的影響，使肉類加工廢水經過生化處理后的水質能夠滿足后續處理工藝的要求，得到運行經濟、處理高效且效果穩定的組合工藝，為日后同類項目的實施提供設計及建設依據。

本項目經過實驗研究及數據表明，實際設計及工程中所選取的該成果形成的組合工藝及運行參數，可以用于處理肉類加工廢水，并且能夠有效地保證出水水質滿足相關要求[5]，其工藝流程見圖1。

圖1 肉類加工廠工藝流程結構圖

4 水解酸化+A/O工藝與A/O工藝對肉類污水處理效果的對比分析

本項目的研究是根據實際案例進行試驗，以200 ppm的PAC及6 ppm的PAM投加量處理后的氣浮工藝出水作為原水，分別進入水解酸化-A/O組合反應器與A/0反應器中，設定進水水質相同，總停留時間為15 h（A/O反應器各停留時間為厭氧段2 h，好氧段13 h；水解酸化-A/O組合反應器各停留時間為水解酸化5 h，厭氧段2 h，好氧段8 h）、水溫均為36 ℃，分析兩套生化裝置在處理肉類加工廢水時對CODCr和NH3-N的處理能力，選擇更適合肉類加工廢水二級生化處理的工藝[6]。在實驗開始前將兩組反應器注滿混凝-氣浮工藝處理完的出水，每隔60 min分別取樣分析水中CODCr和NH3-N的值。不同反應時間的具體變化如圖2所示。

圖2 水解酸化+A/O工藝與A/O工藝CODCr對比分析圖

由圖2可知，在前7 h時間內，水解酸化+A/O工藝比A/O工藝對有機污染物的去除量大，從第8 h開始，A/O對有機污染物的小時去除量逐漸好轉，趨勢基本與水解酸化+A/O無異，但具體去除量仍有一定差距。最終，兩組工藝對有機污染物的去除趨勢基本一致，一直到設計反應終點，水解酸化+A/O工藝比A/O工藝對有機污染物的去除效果要好，其對比分析圖見圖3。

由圖3可見，在前11 h時間內，兩組工藝基本對廢水中的氨氮有沒有任何去除跡象。自12 h起，兩組工藝中的廢水氨氮濃度開始下降，但水解酸化+A/O工藝對氨氮的去除效果無論從氨氮濃度的下降趨勢還是終點濃度都要比A/O工藝好，其對比分析圖見圖4。

圖3 水解酸化+A/O工藝比A/O工藝NH3-N對比分析圖

由圖4可見，在前5 h時間內，水解酸化+A/O工藝對廢水中的動植物油去除量及去除率為整個設計流程中最大的，自6 h起，廢水中的動植物油濃度基本保持不變或去除趨勢不明顯。對于A/O工藝，全設計流程對動植物油的去除效果不明顯，整體趨勢較為平緩，設計反應終點廢水中動植物油的濃度較高，且與水解酸化+A/O工藝的效果相比差距較大。

圖4 水解酸化+A/O工藝比A/O工藝對動植物油去除率對比分析圖

由以上數據及圖表可知，對于肉類加工廢水的處理，水解酸化+A/O工藝處理有機污染物、氨氮及動植物油的效果要優于A/O工藝。經進一步分析得知，由于水解酸化+A/O工藝在前端設置了水解酸化工藝，該工藝能將部分難降解的大分子有機物轉化為易生物利用的小分子物質，因而在一定程度上優化了廢水的可生化性，對于后續好氧段微生物加速利用有機物奠定了基礎。同理，酸化細菌對含油物質有一定的分解作用，因此水解酸化+A/O工藝的反應過程能大大降低廢水中的殘留油分[7]，所以才會出現水解酸化+A/O工藝的好氧段通過較短的反應時間，對有機物的去除效果反而優于A/O工藝的現象。通過對A/O工藝好氧區前端的觀察，發現溶解氧含量較低、少量污泥與油份混合經氣泡上浮，經污泥采樣并置于光學顯微鏡上觀察發現，部分污泥外部包裹了油分，污泥中絲狀菌數量增多，由此確定含油物質對污泥微生物種群的構成影響較大，因而影響了對廢水的處理效果。經水解酸化+A/O工藝對有機污染物及動植物油的聯合處理后，往往對后續廢水中的有機污染物處理效果更佳，后期的自養型硝化細菌轉變為優勢種群的時間節點更加靠前，廢水處理更早進入硝化段去除氨氮，廢水最終出水氨氮濃度更低。因此，可以解釋為什么水解酸化+A/O工藝對氨氮的處理優于A/O工藝。

綜上所述，在整體構筑物設置有效停留時間不變的基礎上，設置水解酸化段工藝對處理肉類加工廢水具有更好的處理效果[8]。

5 總結

水解酸化工藝對肉類加工廢水后續A/O處理工藝的運行成本低，效果顯著。水解酸化工藝有幾大特點：①水解酸化工藝是將厭氧發酵階段過程控制在水解與產酸階段；②水解酸化對各類有機物的去除遠高于傳統初沉池，因而可降低后續構筑物的負荷[9-10]；③利用水解和產酸菌的反應，將不溶性有機物水解成溶解性有機物、大分子物質分解成小分子物質，使污水更適宜于后續的好氧處理，可以用較短的時間和較低的電耗完成凈化過程；④出水BOD/COD值有所提高，增加了污水的可生化性；⑤可在一定程度上將廢水中的有機氮轉化為氨氮，提高后續硝化及反硝化段工藝的脫氮效率。

肉類加工廢水在水解酸化后，聯合A/0組合工藝，通過水解酸化池、厭氧池、一級好氧池及二級好氧池等，不僅保證了水解酸化環節可以針對一級物化處理工藝出水中去除不完全的油性物質進行進一步處理，還可以將廢水中的大分子有機物分解成小分子有機物，一方面，便于后續微生物的生物分解用，另一方面，能夠降低后續生化處理設施的負荷。相對于單純的A/O工藝，水解酸化聯合A/O的生化處理效果更好，能夠更有效地防止曝氣攪拌時廢水中的油性物質與活性污泥結合，避免活性污泥缺氧并浮到水面，同時提高了好氧段的氧利用率，從而提高了生化處理的效果[11-12]。因此，水解酸化聯合A/O組合工藝更適用于肉類加工廢水的生化處理。

肉類加工廢水經過一級物化處理（氣浮）和生化處理（水解酸化+A/O）流程后，可以有效降低廢水中的COD、SS、BOD、氨氮和動植物油含量，減緩后續工藝的運行負荷，提高出水水質的穩定性。經過處理后，出水水質能夠達到進入一般后續污水處理廠的條件，為后續處理提供保障，甚至經調整參數后，可達到出水排放至一般水體的要求，降低了廢水污染環境的風險。