某大型食品集團以肉類加工為主，是一家集生豬飼養、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。企業總投資人民幣20 303 萬元，計劃年屠宰加工200 萬頭生豬，產生廢水6 000 m3/d。生產廢水主要來源于屠宰前沖洗活性牲畜產生的廢水、屠宰過程中產生的沖淋廢水、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、設備沖洗水、消毒水。根據該企業加工廢水的性質特點及處理要求，采用UASB+接觸氧化工藝處理廢水，處理后達到排放標準。
1 廢水水質及排放標準
廢水產生有明顯的不連續性，每個季節以及每天的不同時段都不相同，節假日產生量較大，廢水中含有大量的血污、豬毛、骨屑、肉屑、內臟、腸容物以及糞便等污染物，固體懸浮物含量較高，有機物濃度高，油脂含量大，廢水呈紅褐色并有腥臭味，屬于較典型的有機污水 ，可生化性好。廢水處理設計最大進水量為6 000 m3/d，平均水量為250 m3/h。處理后達到肉類加工工業水污染物排放標準（GB 13457－92）中畜類屠宰加工一級排放標準。具體進水水質及排放標準如表1 所示。
2 工藝流程及特點
2.1 工藝流程
對于易生物降解的有機廢水，生物處理是最有效和經濟的處理方法之一，也是肉類加工廢水處理采用最普遍的主體工藝。本項目廢水有機物含量高，易生物降解，B/C 比達到0.5，可生化性好，因此采用生物工藝處理是最有效最經濟的方法[4]。同時廢水采取必要的預處理及物化處理，盡量降低進入生物處理構筑物的懸浮物和油脂含量，確保生化處理的正常運行。工藝流程如圖1 所示。
表1 進水水質及排放標準
廢水首先經過粗細兩道格柵，粗格柵設在進水口處，以去除廢水中較大漂浮物，細格柵設置在提升泵房后，用以攔截廢水中的碎毛發和部分懸浮物，格柵出水經提升泵提升進入平流隔油沉淀池，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、密度大于水的雜質沉淀下來。沉淀池出水自流進入曝氣調節池內，調節水量，通過曝氣充分混合均勻水質，同時進行預曝氣。廢水隨后進入氣浮池內，通過投加適當的藥劑混凝和加壓溶氣氣浮，使水中的分散油、溶解油及其他部分雜質、SS 得到很好的去除。氣浮池出水進入UASB 厭氧池進行生化處理，通過微生物作用將復雜的有機大分子物質降解為簡單的有機物。廢水經UASB 后自流進入接觸氧化池，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入儲泥池濃縮后，在污泥脫水車間用帶式濃縮脫水一體機進行壓濾脫水，干污泥定期外運處置，儲泥池上清液和壓濾液回流到廠區污水系統進行再處理。
2.2 工藝特點
UASB 反應器配水采用脈沖布水器進水布水，具有以下優點：（1）加大進液管的瞬時流量，防止管道堵塞，提高孔口出流速度，消除污泥層溝流的發生，使廢水與厭氧污泥充分混合傳質；（2）在脈沖進水時，可使UASB 反應器內反應物CH4和CO2迅速移出反應器；（3）能加快顆粒污泥的形成，特別是在前期調試階段甲烷產生量較少時更加適用。
本工程在UASB 反應器后加設沉淀池，其中設置污泥回流設施，其主要優點為：（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；（3）當偶爾發生大量飄泥時，提高了可見性，能夠及時回收污泥保持工藝的穩定性；（4）回流污泥可作進一步分解，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：（1）BOD 容積負荷高，污泥生物量大，相對而言處理效率較高，而且對進水沖擊負荷（水力沖擊負荷及有機濃度沖擊負荷）的適應力強；（2）處理時間短，因此在處理水量相同的條件下，所需設備較小，因而占地面積小；（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生膨脹的菌種（如球衣細菌等），在接觸氧化法中，不僅不產生膨脹，而且能充分發揮其分解氧化能力強的優點；（4）可以間歇運轉。當停電或發生其它突然事故導致長時間的停車后，微生物為適應環境的不利條件，它和原生動物一樣都可進入休眠狀態，一旦環境條件好轉，微生物又重新開始生長代謝；（5）維護管理方便，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，運轉十分方便。
3 主要構筑物及設計參數
3.1 預處理工藝
3.1.1 格柵
在進水口處設兩道人工清渣格柵，每道分別設置2 臺格柵互為備用，以去除廢水中的較大漂浮物，減輕后續處理單元的負荷。粗格柵采用循環齒耙清污機，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。細格柵采用轉鼓式格柵除污機，柵條間隙為1 mm，柵前水深0.9 m，格柵傾角35°，轉鼓直徑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 質量濃度分別高達600、4 000 mg/L，很難利用生物的方法直接去除，經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 預曝氣調節池
屠宰加工廢水水質和水量在各個時間段變化相差很大，為使后續生化處理系統平穩正常運行，設置調節池控制水量和水質的波動。調節池尺寸為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。池內設有曝氣設備，起到攪拌作用，同時進行預曝氣，防止夏季池內產生臭味。
3.1.4 氣浮池
對于粒徑小于60 μm 的油粒及細小的懸浮固體，很難在隔油池中上浮出來或下沉到水底，設計采用高效淺層氣浮裝置，集凝聚、氣浮、撇渣、沉淀、刮泥為一體，池子較淺，整體呈圓柱形，結構緊湊。氣浮池采用圓形鋼制一體化設備，設計流量300 m3/h，池徑7.0 m，最大處理能力160 m3/h，功率1.5 kW，撇渣功率1.1 kW。投加PAC、PAM 混凝劑，進行混凝氣浮，設計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 反應器
UASB 反應器采用鋼筋混凝土結構，通過配水、反應、三相分離過程，使水中的有機物與顆粒污泥充分接觸，產生劇烈反應，從而去除水中COD、BOD5同時增強廢水的可生化性。設計2 座并列池子，每座設計3 格，單格平面尺寸9.25 m×9.25 m，設計流量300 m3/h，有效容積3 291.4 m3，實際水力停留時間16.5 h，有效水深8.0 m，設計采用脈沖進水。設計使用脈沖布水器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
廢水經過UASB 處理后，BOD5、COD 已大大降低，但還達不到排放標準，在接觸氧化段對原水中的BOD5、COD 進一步降解，同時去除廢水中的氨氮。設計接觸氧化池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
廢水經二沉池加藥沉淀后進入消毒接觸池，使用復合二氧化氯發生器消毒裝置，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
污水處理系統中產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房進行壓濾脫水。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（BSD-PD1500S7）對污泥進行脫水，數量1 臺，帶寬2 000 mm，生產能力40～60 m3/h，脫水前加入PAM 絮凝劑沉降污泥，改進污泥脫水性能。進泥平均含水率≤97.8%，脫水后泥餅含水率≤80%，PAM加藥量3～8 kg/t。
4 調試和運行效果
本工藝調試內容主要是UASB 池厭氧顆粒污泥的形成和接觸氧化池生物膜的培養馴化，其目的是選擇、培養適應實際水質的微生物；確定符合進水水質水量的運行控制參數。
考慮到培菌費用的節省和便于集中人力、物力，計劃整個培菌過程分3 個階段進行。第1 階段：先對1 組UASB 池和1#、2# 組接觸氧化池進行活性污泥培養；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，進行第2 組UASB 池，3#、4# 組接觸氧化池的培菌工作；第3 階段：穩定運行調試；最后進入連續生產運行。
4.1 UASB 反應器調試
UASB 反應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，再開始向反應器中進料，進行厭氧反應器的初次啟動。
厭氧反應器啟動初期進水采用間歇脈沖進水，pH 控制在6.8～7.2 之間，初始的COD 污泥負荷率選用0.10 kg/(kg·d)，當觀察到氣體產量增加并正常運行后，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荷（q>0.5 m3/(m2·h)）。
4.2 接觸氧化池調試
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，靜態悶曝24 h，每班排除部分上清液，開進水泵1 臺1 h，即每班150 m3，一天3 班，共進水450 m3/d，此階段不排泥，此后逐步加大處理負荷，同時進行進、出水水質及反映活性污泥性能指標的測定，包括SV、MLSS、SVI、COD、BOD5等。隨著微生物培養時間的增加，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，表明活性污泥培養基本成功。此過程大概持續30～40 d 左右。
4.3 運行效果
采用UASB+接觸氧化工藝處理該肉類加工企業的屠宰生產廢水能有效地去除水中的COD、BOD5、SS 及NH3-N，排放廢水達到肉類加工工業水污染物排放標準（GB 13457－92）中畜類屠宰加工一級排放標準。處理效果如表2 所示。
5 經濟效益分析
廢水處理工程占地面積7 582m2，總投資為2 000萬元，其中構筑土建費用和設備等直接投資費用為1 260 萬元，設計費、調試費、運輸費等間接投資740萬元。電費為0.71 元/ m3，藥劑費為0.45 元/m3；廢水處理站定員7 人，人工費每人按50 元/d 計，則人工費為0.06 元/ m3；污泥處置費用為0.5 元/ m3，不計折舊及維修費用，則運行費用為1.72 元/m3。
表2 污水處理主要單元出水水質及去除率
6 結論
工藝中設有曝氣調節池對廢水水質水量進行調節，從而避免了水質水量的變化對后續生物處理單元造成較大的沖擊，可以保證處理系統正常穩定的運行。UASB 及接觸氧化池具有較強的抗沖擊能力，可以隨時正常運行而菌種不受影響，整個工藝運行穩定，操作簡單。
采用UASB+接觸氧化工藝處理該企業屠宰及肉類加工廢水是可行的，最終出水水質可完全達到肉類加工業水污染排放標準肉類加工工業水污染物排放標準（GB 13457－92）中畜類屠宰加工一級排放標準。
