二级曝气生物滤池BAF工艺在屠宰废水处理中的应用王伟

第36卷第5期2011年5月环境科学与管理ENVIRONMENTALSCIENCEANDMANAGEMENTVol.36No.5May2011收稿日期:2011－03－09基金项目:国家自然科学基金(50808128);黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11531298)作者简介:王伟(1979－)，女，黑龙江鸡西人，毕业于北京工业大学环境与能源工程学院，博士学位，现任黑龙江工程学院土木与建筑工程学院讲师，主要从事污水生物处理及过程控制的研究。文章编号:1674－6139(2011)05－0067－04二级曝气生物滤池(BAF)工艺在屠宰废水处理中的应用王伟1，王明刚2，邵纯红1，王彦龙2(1．黑龙江工程学院土木与建筑工程学院，黑龙江哈尔滨150050;2．北京建工金源环保科技发展有限公司，北京100101)摘要:屠宰废水有机物浓度和色度较高，水质和水量波动较大。采用连续流二级曝气生物滤池(BAF)处理东北某肉业集团公司屠宰加工废水，在进水COD浓度为3000～3200mg/L，BOD5为1000～1200mg/L，SS=1000～1200mg/L的情况下，对系统的处理性能进行研究。结果表明，当气/水比为2:1时，二级BAF去除污染物效果最好，此时，系统对COD、BOD5、氨氮、TN和SS总的去除率分别为87.11%、87.78%、91.1%、51.0%和92.1%。BAF工艺表现出了较强的处理能力和抗冲击负荷能力，出水能够连续稳定地满足国家《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB13457－92)二级排放标准。关键词:曝气生物滤池;屠宰废水;处理性能中图分类号:X703．1文献标识码:BApplyingTwoStageBiologicalAeratedFilter(BAF)ProcesstoTreatMeatPackingWastewaterWangWei1，WangMinggang2，ShaoChunhong1，WangYanlong2(1．HeilongjiangInstituteofTechnology，Harbin150050，China;2．BeijingBCEGGoldenSourcesE．P．D．Co．，Ltd．，Beijing100101，China)Abstract:Meatpackingwastewaterischaracterizedwithhighorganiccontentratio，highchromaticitycolor，andinconstantqualityandquantity．TwostageBAFprocessisintroducedtotreatthewastewaterofmeatpackingfactoryinnortheastandthetreatmentperformanceisinvestigatedbytheCODconcentration，BOD5andSSis3000～3200mg/L，1000～1200and1000～2000mg/L，respectively．Theresultsshowthatthebestremovalefficiencywasachievedwhentheratioofgastowaterwas2:1．TheremovalefficiencyofCOD，BOD5，ammonia，TNandSSwere87.11%、87.78%、91.1%、51.0%and92.1%，respectively．TheBAFprocessshowsthestrongcapacitytotreatthewaterwithsuddenlychangedquality．Thequalityofeffluentsatisfiedthesecondstandardof＜MeatpackingWastewaterDischargeStandards＞(GB13457－92)steadily．Keywords:biologicalaeratedfilter;meatpackingwastewater;treatmentperformance屠宰废水是常见的一种食品加工废水，一般废水有机污染物浓度较高，且含有脂肪、蛋白质、油脂等大分子有机物和毛发、动物内脏等杂物，废水悬浮物浓度较高，水量变化较大［1－3］。实际工程运行表明，屠宰废水主要污染指标COD一般均在1000mgL以上，属高浓度有机废水。如不加以处理，对周边水环境的污染将是非常严重的。目前，屠宰废水处理方法可分为以下几类:厌氧－好氧处理工艺;混凝－SBR处理工艺;两段SBR处理工艺;深井曝气;水解酸化－接触氧化工艺等［4］。上述几种屠宰废水的处理工艺，在正常运行一般可达到国家排放标准，但均存在占地面积大，停留时间长，基建投资高等问题，如何解决这些问题是工程设计者和研究者们的课题。为克服上述缺点，本工程采用占地面积较小、投资较省的二级曝气生物滤池来处理屠宰废水。工程建设投产之后，为验·76·第36卷第5期2011年5月王伟等·二级曝气生物滤池(BAF)工艺在屠宰废水处理中的应用Vol.36No.5May2011证对屠宰废水处理的有效性，在调试、运行阶段，对处理效果进行对比和研究，以确定该工艺的可行性，并为屠宰废水的处理提供有价值的参考资料。1工程概况本工程的施工地点为黑龙江省某肉业公司厂区内。该厂生产废水主要为屠宰废水、熟食加工生产废水和生活污水。屠宰加工废水是含有动物油脂、肉屑等污染物的中等浓度的有机污水，其特点是动物油脂、悬浮物和有机物浓度均较高。进水水质经过分析测试，得出水质指标数值为:CODcr为3000～3200mg/L，BOD5为1000～1200mg/L，SS为1000～1200mg/L，pH为6～9，NH3－N为50～55mg/L。处理此种类型的污水，通常必须采用物化和生化相结合的处理工艺。其中有效的预处理措施是处理达标的重要前提，适当的生物处理工艺是处理达标的可靠保障。环保部门要求北大荒肉业厂区废水经过处理后达到国家《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB13457－92)二级排放标准。设计中出水水质:BOD5＜50mg/L，CODcr＜120mg/L，SS＜100mg/L，pH=6～8.5。2工艺系统介绍本项目工程所采用的工艺系统流程如图1所示。其中预处理系统由超细回转格栅、调节池、气浮设备组成，经过预处理的污水可以大大提高生化处理的效率。生物处理系统由以下厌氧工艺单元、好氧工艺单元、反冲洗水池组成。厌氧工艺是在无氧和氧化剂存在的条件下，利用厌氧细菌的代谢作用将大分子有机物转化为小分子有机物乃至甲烷、CO2和水等简单化合物的过程。好氧工艺是在有氧存在的条件下，利用好氧细菌将有机物代谢为CO2和水等的过程。污水经过主体反应单元处理后，还需要进行消毒，以消灭大肠杆菌等病原微生物。图1废水处理工艺流程图3调试运行结果3．1预处理部分出水水质有效的预处理措施是处理达标的重要前提，适当的生物处理工艺是处理达标的可靠保障，在本工程中，污水在进入二级BAF之前，首先经过格栅和气浮等处理单元进行预处理，预处理出水水质见表1。表1预处理单元对污染物的去除效果(平均值)项目超细回转格栅气浮设备厌氧池CODcr进水(mg/L)3085．63085．61823．4出水(mg/L)3085．61823．4614．4去除率(%)040．966．3BOD5进水(mg/L)1163．41163．4720．5出水(mg/L)1163．4720．5359．7去除率(%)038．150．1SS进水(mg/L)1168．21043．7105．1出水(mg/L)1043．7105．1105．1去除率(%)10．789．90NH3－N进水(mg/L)52．352．350．0出水(mg/L)52．350．049．9去除率(%)04．40．2TN进水(mg/L)62．662．660．2出水(mg/L)62．660．258．8去除率(%)03．82．33．2二级BAF净化效果3．2．1对COD的去除效果图2二级BAF进出水COD的浓度系统调试结束进入稳定运行后，对连续流二级BAF进出水COD浓度进行考察，结果见图2和图3。一级BAF出水COD平均浓度均为132.19mg/L，二级BAF出水COD平均浓度为84.36mg/L，且一级BAF和二级BAF出水的COD去除率均较为稳定，并且保持在较高水平。由于一级BAF中主要进行碳污染物的去除，且大部分的碳源污染物均以易降解基质的形态存在，所以一级BAF对COD的去·86·第36卷第5期2011年5月王伟等·二级曝气生物滤池(BAF)工艺在屠宰废水处理中的应用Vol.36No.5May2011除相对二级BAFCOD去除率要高，平均去除率在78.49%。二级BAF主要目的是脱氮，而且污水中的大部易降解有机物已在一级BAF中被去除了，因此二级BAF中COD的去除率较低，平均去除率为41.49%左右。图3二级BAF的COD去除率3．2．2对BOD5的去除效果连续流二级BAF进、出水BOD5浓度及去除效率随时间的变化曲线见图4和图5。一级BAF中BOD5平均进水浓度为359.72mg/L，二级BAF平均出水浓度分别为51.20mg/L、44.61mg/L，可见一级BAF中BOD5去除效果较好，平均去除率达到了85.76%，而且出水水质稳定，但在二级BAF中BOD5的去除率很低，平均去除率只有12.85%。分析原因认为，在一级BAF充分曝气供氧的情况下，大部分易生物降解的有机污染物已被好氧微生物氧化分解，而进入二级BAF中的易降解有机基质浓度很低，很难被好氧微生物利用，所以在有限的水力停留时间内，去除率较低。经二级BAF系统处理后BOD5总的去除率为87.78%。图4二级BAF进出水BOD5的浓度3．2．3系统对NH3－N的去除效果图6和图7表示系统运行稳定后，二级BAF进水、出水NH3－N浓度及去除率随时间的变化曲线。图5二级BAF的BOD5去除率图中可以看出:一级BAF对氨氮的平均去除率为61.18%，且出水水质较稳定;二级BAF主要为脱氮阶段，此阶段氨氮去除率较高，达到72%以上．经测得在二级BAF的生物膜中硝化菌数量较多，使废水中的氨氮得以充分硝化，系统出水氨氮浓度均在5mg/L以下。系统对氨氮总的去除率可以达到91.1%。图6二级BAF进出水氨氮的浓度图7二级BAF的氨氮去除率变化3．2．4对TN的去除效果图4－8和图4－9为系统稳定运行后，二级BAF进水、出水TN浓度及其去除率随时间的变化情况。图中可以看出，一级BAF对TN的去除率较低，TN的平均去除率中有12.1%左右由一级BAF·96·第36卷第5期2011年5月王伟等·二级曝气生物滤池(BAF)工艺在屠宰废水处理中的应用Vol.36No.5May2011完成;TN的去除主要是发生在二级BAF中，这是因为二级BAF中气水比控制在2:1时，反应器底部主要进行氮的硝化作用，随着硝化作用的进行，反应器中上部溶解氧浓度降低，生物膜内部的缺氧和厌氧层厚度增加，在生物膜外部发生硝化作用的同时，内部的缺氧及厌氧层也进行着反硝化作用。在二级BAF中TN的去除率约为60.0%。而系统对TN总的去除率可达51.0%。图8二级BAF进出水TN的浓度变化图9二级BAF的TN去除率变化3．2．5对SS的去除效果经过预处理后污水中大部分的SS已经去除，所以进入二级BAF系统中的SS没有太大的悬浮颗粒，平均进水浓度为105.1mg/L。在一级BAF中SS平均去除率分别为68.7%。在生物处理阶段，分析认为，SS去除率主要与水力负荷有关，进水负荷较大时，出水携带的SS也较多，去除率降低，而本工艺的进水SS较稳定，所以去除率稳定。经过二级BAF再次过滤截留后，出水SS稳定，基本介于7.2～9.2mg/L之间，平均出水浓度为8.3mg/L，表明连续流两段BAF对SS具有良好的去除效果。4结论在屠宰废水的处理中，进水水质CODcr为3000～3200mg/L，BOD5为1000