水解酸化工艺对肉类加工废水后续A/O处理工艺效果影响的研究

黎英杰

（广州市番禺环境工程有限公司，广东 广州 511400）

1 肉类加工厂废水处理现状分析

肉类加工废水约占全国工业废水排放总量的6%、农副食品加工业废水排放总量的36.7%，是我国重要的工业废水之一。肉类加工废水不含重金属、有毒物质，而蛋白质和油脂的含量极高，是废水处理中比较典型的有机废水。肉类加工废水中的N、P为主要的营养有机物。其中，N主要以有机物或铵盐的形式存在，P主要以磷酸盐的形式存在，N和P是导致水体富营养化的重要因素。当N、P进入地表水时，藻类生长速度会迅速提高，引起水体缺氧，逐渐形成水体富营养化，直接影响水体的感观，且对水中生物有毒害作用。

目前国内处理肉类加工废水的成功案例已经有很多，但这些项目存在的问题也很多，大致包括以下几种：（1）企业生产规模小，间歇排水，厂址位于市区，部分企业往往没有配置废水处理设备，而是直接排放废水。（2）废水处理工艺相对简单，针对性差，导致废水处理设施不能正常运转。（3）有废水处理设施，但是项目运行费用高。（4）实际运行技术和维护管理技术不当[1-2]。因此，本项目拟根据目前同类项目的水质参数和实际处理效果，研究肉类加工废水处理工艺中生化处理工艺的选择，以得出可靠的组合工艺，最终达到能稳定且高效处理该类废水的目的。

2 肉类加工厂废水处理工艺原理

水解处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法，是指有机物在进入微生物细胞前、在胞外进行的生化反应[3-4]。水解酸化-好氧生物处理工艺中水解的主要目的是将原有废水中的非溶解性有机物转化为溶解性有机物，特别是要将工业废水中难生物降解的有机物转化为易生物降解的有机物，从而进一步提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解处理方法主要用于低浓度且难降解废水的预处理。

3 肉类加工厂废水处理工艺流程图

本项目主要是通过研究不同生化处理工艺对肉类加工废水预处理后的后续水质的影响，使肉类加工废水经过生化处理后的水质能够满足后续处理工艺的要求，得到运行经济、处理高效且效果稳定的组合工艺，为日后同类项目的实施提供设计及建设依据。

本项目经过实验研究及数据表明，实际设计及工程中所选取的该成果形成的组合工艺及运行参数，可以用于处理肉类加工废水，并且能够有效地保证出水水质满足相关要求[5]，其工艺流程见图1。

图1 肉类加工厂工艺流程结构图

4 水解酸化+A/O工艺与A/O工艺对肉类污水处理效果的对比分析

本项目的研究是根据实际案例进行试验，以200 ppm的PAC及6 ppm的PAM投加量处理后的气浮工艺出水作为原水，分别进入水解酸化-A/O组合反应器与A/0反应器中，设定进水水质相同，总停留时间为15 h（A/O反应器各停留时间为厌氧段2 h，好氧段13 h；水解酸化-A/O组合反应器各停留时间为水解酸化5 h，厌氧段2 h，好氧段8 h）、水温均为36 ℃，分析两套生化装置在处理肉类加工废水时对CODCr和NH3-N的处理能力，选择更适合肉类加工废水二级生化处理的工艺[6]。在实验开始前将两组反应器注满混凝-气浮工艺处理完的出水，每隔60 min分别取样分析水中CODCr和NH3-N的值。不同反应时间的具体变化如图2所示。

图2 水解酸化+A/O工艺与A/O工艺CODCr对比分析图

由图2可知，在前7 h时间内，水解酸化+A/O工艺比A/O工艺对有机污染物的去除量大，从第8 h开始，A/O对有机污染物的小时去除量逐渐好转，趋势基本与水解酸化+A/O无异，但具体去除量仍有一定差距。最终，两组工艺对有机污染物的去除趋势基本一致，一直到设计反应终点，水解酸化+A/O工艺比A/O工艺对有机污染物的去除效果要好，其对比分析图见图3。

由图3可见，在前11 h时间内，两组工艺基本对废水中的氨氮有没有任何去除迹象。自12 h起，两组工艺中的废水氨氮浓度开始下降，但水解酸化+A/O工艺对氨氮的去除效果无论从氨氮浓度的下降趋势还是终点浓度都要比A/O工艺好，其对比分析图见图4。

图3 水解酸化+A/O工艺比A/O工艺NH3-N对比分析图

由图4可见，在前5 h时间内，水解酸化+A/O工艺对废水中的动植物油去除量及去除率为整个设计流程中最大的，自6 h起，废水中的动植物油浓度基本保持不变或去除趋势不明显。对于A/O工艺，全设计流程对动植物油的去除效果不明显，整体趋势较为平缓，设计反应终点废水中动植物油的浓度较高，且与水解酸化+A/O工艺的效果相比差距较大。

图4 水解酸化+A/O工艺比A/O工艺对动植物油去除率对比分析图

由以上数据及图表可知，对于肉类加工废水的处理，水解酸化+A/O工艺处理有机污染物、氨氮及动植物油的效果要优于A/O工艺。经进一步分析得知，由于水解酸化+A/O工艺在前端设置了水解酸化工艺，该工艺能将部分难降解的大分子有机物转化为易生物利用的小分子物质，因而在一定程度上优化了废水的可生化性，对于后续好氧段微生物加速利用有机物奠定了基础。同理，酸化细菌对含油物质有一定的分解作用，因此水解酸化+A/O工艺的反应过程能大大降低废水中的残留油分[7]，所以才会出现水解酸化+A/O工艺的好氧段通过较短的反应时间，对有机物的去除效果反而优于A/O工艺的现象。通过对A/O工艺好氧区前端的观察，发现溶解氧含量较低、少量污泥与油份混合经气泡上浮，经污泥采样并置于光学显微镜上观察发现，部分污泥外部包裹了油分，污泥中丝状菌数量增多，由此确定含油物质对污泥微生物种群的构成影响较大，因而影响了对废水的处理效果。经水解酸化+A/O工艺对有机污染物及动植物油的联合处理后，往往对后续废水中的有机污染物处理效果更佳，后期的自养型硝化细菌转变为优势种群的时间节点更加靠前，废水处理更早进入硝化段去除氨氮，废水最终出水氨氮浓度更低。因此，可以解释为什么水解酸化+A/O工艺对氨氮的处理优于A/O工艺。

综上所述，在整体构筑物设置有效停留时间不变的基础上，设置水解酸化段工艺对处理肉类加工废水具有更好的处理效果[8]。

5 总结

水解酸化工艺对肉类加工废水后续A/O处理工艺的运行成本低，效果显著。水解酸化工艺有几大特点：①水解酸化工艺是将厌氧发酵阶段过程控制在水解与产酸阶段；②水解酸化对各类有机物的去除远高于传统初沉池，因而可降低后续构筑物的负荷[9-10]；③利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质，使污水更适宜于后续的好氧处理，可以用较短的时间和较低的电耗完成净化过程；④出水BOD/COD值有所提高，增加了污水的可生化性；⑤可在一定程度上将废水中的有机氮转化为氨氮，提高后续硝化及反硝化段工艺的脱氮效率。

肉类加工废水在水解酸化后，联合A/0组合工艺，通过水解酸化池、厌氧池、一级好氧池及二级好氧池等，不仅保证了水解酸化环节可以针对一级物化处理工艺出水中去除不完全的油性物质进行进一步处理，还可以将废水中的大分子有机物分解成小分子有机物，一方面，便于后续微生物的生物分解用，另一方面，能够降低后续生化处理设施的负荷。相对于单纯的A/O工艺，水解酸化联合A/O的生化处理效果更好，能够更有效地防止曝气搅拌时废水中的油性物质与活性污泥结合，避免活性污泥缺氧并浮到水面，同时提高了好氧段的氧利用率，从而提高了生化处理的效果[11-12]。因此，水解酸化联合A/O组合工艺更适用于肉类加工废水的生化处理。

肉类加工废水经过一级物化处理（气浮）和生化处理（水解酸化+A/O）流程后，可以有效降低废水中的COD、SS、BOD、氨氮和动植物油含量，减缓后续工艺的运行负荷，提高出水水质的稳定性。经过处理后，出水水质能够达到进入一般后续污水处理厂的条件，为后续处理提供保障，甚至经调整参数后，可达到出水排放至一般水体的要求，降低了废水污染环境的风险。