水處理技術(shù)“零污泥排放”好氧生物處理工藝
文章作者: 宏森環(huán)保
好氧生物處理
活性污泥處理系統(tǒng)是當前污水處理領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛的處理技術(shù)之一。普通活性污泥法處理屠宰廢水很難達到處理要求，普遍存在以下困難：污水排放量季節(jié)性變化幅度大，難以滿足連續(xù)流曝氣池對水流穩(wěn)定性的要求;全年均可發(fā)生污泥膨脹難以防治;剩余污泥量大、含水率高，沉淀脫水性能差，污泥處置費用高;脫氮除磷的效率僅20%左右，難以滿足高氮屠宰廢水的除氮要求。針對普通活性污泥法存在的問題，一些新的處理工藝開發(fā)和成功應(yīng)用到屠宰廢水的處理領(lǐng)域。
序批式活性污泥系統(tǒng)(SBR)
SBR(SequencingBatchReactor)工藝適應(yīng)當前好氧生化處理工藝的發(fā)展趨勢，屬簡易、高效、低耗的污水處理工藝，廣泛地應(yīng)用于屠宰廢水的處理中。其主要優(yōu)點有：
流程簡單，無二沉池和污泥回流設(shè)備，節(jié)省了大量用地和設(shè)備。投資省，運行費用低，比普通活性污泥法節(jié)省基建投資30%，運行費用可降低10~20%。不易發(fā)生污泥膨脹，出水水質(zhì)好;剩余污泥性質(zhì)穩(wěn)定，便于濃縮和脫水。自動控制，反應(yīng)池中交替處于好氧、缺氧和厭氧狀態(tài)，具有較強的脫氮除磷能力。耐沖擊負荷能力強，高峰負荷在正常負荷的2.5倍情況下仍能獲得穩(wěn)定處理效率。
SBR間歇運行的特點使其很適合處理流量變化大甚至間歇排放的工業(yè)廢水，已在亞洲、北美和歐洲等很多國家廣泛應(yīng)用于小型污水領(lǐng)域。很多屠宰場的水量少，且間斷排放，采用SBR工藝，既可節(jié)省基建費用又可靈活操作。SBR工藝處理屠宰廢水CODCr、BOD5的去除率可分別達到80%、90%以上，而且有較好的脫氮除磷效果，氨氮去除率可達80%~90%。J.Keller等人在研究SBR處理屠宰廢水脫氮的過程中發(fā)現(xiàn)，通過控制溶解氧的濃度可使約50%的氮通過同步硝化反硝化去除，而控制這種脫氮過程對減少處理費用，提高出水水質(zhì)有重要意義。
隨著SBR工藝的蓬勃發(fā)展，許多SBR改進工藝被開發(fā)出來。CASS工藝在SBR反應(yīng)器前部增加了一個生物選擇器，由于實現(xiàn)了連續(xù)進水，在屠宰廢水的處理中也得到了廣泛的應(yīng)用。此工藝剩余污泥性質(zhì)穩(wěn)定，產(chǎn)生的剩余污泥量只有傳統(tǒng)活性污泥法的60%左右。
水解酸化-好氧生物處理
對酸化-SBR工藝的研究表明，在保證處理效果的同時(見表2)，此工藝總投資、占地面積和能耗比傳統(tǒng)活性污泥工藝減少20%~30%，處理成本降低50%以上。萬秀林等人采用兼氧-AB工藝在低溫條件下處理屠宰廢水也取得良好的處理效果，廢水各項主要污染物去除率均達90%以上。
注：工藝參數(shù)：酸化池LV為4.8kgCOD/m3.d;HRT為4.0h;SBRLV為1.25kgCOD/m3.d，T為6~8h，水溫25℃。運行條件與實驗條件相近。括號中數(shù)字為推算值，運行成本(計回用水收入)0.1元/m3。
厭氧生物處理
一般地，厭氧生物處理CODCr濃度在大于1，000mg/l的中高濃度工業(yè)廢水具有優(yōu)勢，一些研究認為，對CODCr濃度小于1，000mg/l的廢水采用厭氧處理也是完全可行的[9]。同好氧處理相比，厭氧處理可以回收生物能源，無能耗或低能耗，容積負荷率高，對環(huán)境的要求低;剩余污泥產(chǎn)量僅為好氧系統(tǒng)的1/10~1/6且非常穩(wěn)定;投資費用低、管理簡易，有廣闊的應(yīng)用潛力。
ASBR較其他厭氧處理工藝處理屠宰廢水具有不需要脫氣和回流設(shè)備，有機物和SS去除率高的優(yōu)勢，因而被譽為屠宰廢水處理中很有發(fā)展前途的工藝。ASBR消化過程中產(chǎn)生的生物氣可用于系統(tǒng)的攪拌，也可作為能源直接用于處理過程。D.I.Masse研究表明ASBR處理屠宰廢水的適宜條件是：采用間歇攪拌，溫度25~35℃，反應(yīng)時間24h，污泥負荷0.2~0.5kg/(kgMLSS.d)，在此條件下CODCr和SS的去除率分別達到98%和91%。
高效厭氧反應(yīng)器
近年來隨著高效厭氧生物反應(yīng)器的研究深入，運用高效厭氧生物反應(yīng)器處理屠宰廢水成為熱點。高效厭氧反應(yīng)器通過強化傳質(zhì)和提高污泥濃度成功地實現(xiàn)了在很短的時間內(nèi)達到良好的去除效果，高效厭氧反應(yīng)器較傳統(tǒng)厭氧消化池較大的優(yōu)勢是負荷能力高、水力停留時間短、占地小。
國內(nèi)外應(yīng)用高效厭氧反應(yīng)器處理屠宰廢水的主要有：上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧濾池(AF)、厭氧流化床(AFB)、厭氧折流床反應(yīng)器(ABR)、厭氧固定膜反應(yīng)器(AFFR)、內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(IC)等。
UASB反應(yīng)器以其結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、無需攪拌和填料載體，負荷能力高等優(yōu)點而廣受青睞。AyoobTorkian實驗表明UASB處理屠宰廢水是非常有效的方法，在13～30kgCODCr/m3.d的負荷下，CODCr的去除率為75～90%。然而UASB也存在一些問題，如污泥易流失，顆粒污泥難于形成，系統(tǒng)難于啟動等。針對這些問題，研究人員不斷采用新的方案以改進UASB的性能。I.Ruiz和RafaelBorja等人分別將UASB與AF串聯(lián)使用處理屠宰廢水，使反 應(yīng)器同時具有UASB和AF反應(yīng)器的特點。
厭氧生物的預(yù)處理
屠宰廢水中含有的大量的SS和油脂，如不加以去除直接進入?yún)捬跸到y(tǒng)，會大大降低厭氧反應(yīng)的速度和甲烷的產(chǎn)量，進入UASB還會引起污泥上浮和流失。因此在進入?yún)捬跸到y(tǒng)前對屠宰廢水進行去除SS和油脂的預(yù)處理是十分必要和有效的，而較常用的方法就是氣浮。N.T.Manjuanth在UASB前采用壓力氣浮作為預(yù)處理單元，結(jié)果表明氣浮可以去除原水50%的污染物，同時氣浮后厭氧處理的反應(yīng)速率及產(chǎn)甲烷量均較未處理的原水有所提高。
厭氧處理的缺陷是出水的NH3-N、硫化物等還原性污染物還較多，沒有脫氮能力，有時出水的BOD5偏高，還需進一步處理。
