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水處理技術“零汙泥排放”好氧生物處理工藝
原標題：水處理技術“零汙泥排放”好氧生物處理工藝
好氧生物處理
活性汙泥處理係統是當前汙水處理領域應用最廣泛的處理技術之一。普通活性汙泥法處理屠宰廢水很難達到處理要求，普遍存在以下困難：汙水排放量季節性變化幅度大，難以滿足連續流曝氣池對水流穩定性的要求;全年均可發生汙泥膨脹難以防治;剩餘汙泥量大、含水率高，沉澱脫水性能差，汙泥處置費用高;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。針對普通活性汙泥法存在的問題，一些新的處理工藝開發和成功應用到屠宰廢水的處理領域。
序批式活性汙泥係統(SBR)
SBR(SequencingBatchReactor)工藝適應當前好氧生化處理工藝的發展趨勢，屬簡易、高效、低耗的汙水處理工藝，廣泛地應用於屠宰廢水的處理中。其主要優點有：
流程簡單，無二沉池和汙泥回流設備，節省了大量用地和設備。投資省，運行費用低，比普通活性汙泥法節省基建投資30%，運行費用可降低10~20%。不易發生汙泥膨脹，出水水質好;剩餘汙泥性質穩定，便於濃縮和脫水。自動控製，反應池中交替處於好氧、缺氧和厭氧狀態，具有較強的脫氮除磷能力。耐衝擊負荷能力強，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廢水，已在亞洲、北美和歐洲等很多國家廣泛應用於小型汙水領域。很多屠宰場的水量少，且間斷排放，采用SBR工藝，既可節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現，通過控製溶解氧的濃度可使約50%的氮通過同步硝化反硝化去除，而控製這種脫氮過程對減少處理費用，提高出水水質有重要意義。
隨著SBR工藝的蓬勃發展，許多SBR改進工藝被開發出來。CASS工藝在SBR反應器前部增加了一個生物選擇器，由於實現了連續進水，在屠宰廢水的處理中也得到了廣泛的應用。此工藝剩餘汙泥性質穩定，產生的剩餘汙泥量隻有傳統活性汙泥法的60%左右。
AB法
AB法是生物吸附活性汙泥法的簡稱，處理係統分為負荷截然不同的A段(AdsorptionStage)和B段(Bio-aerationStage)。A段和B段的回流係統嚴格分開，互不相混，形成二種不同的微生物類群。A段汙泥負荷高可達2~6kgBOD5/(kgMLSS.d)，對廢水主要起生物吸附作用：而B段負荷較低，不大於0.3kgBOD5/kgMLSS.d，對廢水主要起生物氧化作用。AB法特別適用於屠宰廢水懸浮有機物濃度高、水質水量變化較大的特點，一般不設初沉池，對BOD5、CODCr、SS、P和NH3-N的去處率一般均高於常規活性汙泥法，且可節省基建投資約20%、能耗15%左右。
氧化溝
氧化溝對水質、水溫、水量的變動有較強的適應性，汙泥齡長，可以產生硝化反硝化反應，有脫氮功能。汙泥產率低，汙泥穩定，勿需消化。表1給出了國外采用氧化溝工藝處理屠宰廢水的參數與除汙染效果。
生物濾池
好氧生物膜法主要用於去除汙水中溶解性有機汙染物，小型生物處理係統采用生物膜法有節能、強化抗衝擊能力、少維護、管理簡單等優點。研究與應用較多的是生物濾池、生物轉盤等。生物濾池曾是屠宰廢水最基本的處理方法之一，其特點是耐衝擊負荷，效果穩定，一般采用兩級串聯運行。由於屠宰廢水中蛋白質含量很高，微生物大量繁殖易使濾池堵塞，因此濾池前需有其他預處理設施。
水解酸化-好氧生物處理
針對屠宰廢水中含有大量高分子有機物的特點，為提高好氧生物處理效果、縮短廢水停留時間、減少反應池容積，研究者在好氧生物處理前加入酸化處理，開發出酸化-好氧生物處理工藝[2，6，8]。酸化過程的設置將動物性複雜大分子有機物降解成小分子溶解性有機物和有機酸，為後續好氧反應器提供優質的底物，提高了整個處理係統的抗衝擊負荷能力和穩定性;同時類似於消化池的固體降解過程實現了汙水酸化和汙泥消化的集中處理，汙泥產量低。
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、占地麵積和能耗比傳統活性汙泥工藝減少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，廢水各項主要汙染物去除率均達90%以上。
注：工藝參數：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濃度在大於1，000mg/l的中高濃度工業廢水具有優勢，一些研究認為，對CODCr濃度小於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，對環境的要求低;剩餘汙泥產量僅為好氧係統的1/10~1/6且非常穩定;投資費用低、管理簡易，有廣闊的應用潛力。
普通厭氧消化池
普通厭氧消化池是美國和澳大利亞處理屠宰廢水最廣泛的的方法之一。厭氧消化池處理屠宰廢水的成本低，操作和維護簡便，有機物去除率高，但其反應速率慢，水力停留時間長，占地麵積大，對溫度要求高，低於21℃其效率將會大大下降;且大型厭氧消化係統一旦由於低溫而使係統癱瘓就很難恢複[10]。所以普通厭氧消化工藝不適合在土地緊張或常年溫度偏低的地方選用。
厭氧序批式活性汙泥係統(ASBR)
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備，有機物和SS去除率高的優勢，因而被譽為屠宰廢水處理中很有發展前途的工藝。ASBR消化過程中產生的生物氣可用於係統的攪拌，也可作為能源直接用於處理過程。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℃，反應時間24h，汙泥負荷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%。
高效厭氧反應器
近年來隨著高效厭氧生物反應器的研究深入，運用高效厭氧生物反應器處理屠宰廢水成為熱點。高效厭氧反應器通過強化傳質和提高汙泥濃度成功地實現了在很短的時間內達到良好的去除效果，高效厭氧反應器較傳統厭氧消化池最大的優勢是負荷能力高、水力停留時間短、占地小。
國內外應用高效厭氧反應器處理屠宰廢水的主要有：上流式厭氧汙泥床(UASB)、厭氧濾池(AF)、厭氧流化床(AFB)、厭氧折流床反應器(ABR)、厭氧固定膜反應器(AFFR)、內循環反應器(IC)等。
UASB反應器以其結構緊湊、簡單、無需攪拌和填料載體，負荷能力高等優點而廣受青睞。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，如汙泥易流失，顆粒汙泥難於形成，係統難於啟動等。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串聯使用處理屠宰廢水，使反應器同時具有UASB和AF反應器的特點。利用AF保持生物量和耐衝擊負荷的優點，減輕了對UASB三相分離器的固液分離性能要求，提高了係統抵禦有機負荷、水力負荷和溫度變化衝擊的能力。隨著係統附著生物量從0.5gVSS.L-1增至5gVSS.L-1，CODCr的去除率也升至90.2~93.4%。ClaudiaE.T.Caixeta通過使用一種新型高效三相分離器也達到了提高UASB耐負荷衝擊能力和處理效果的目的。AF處理屠宰廢水的穩定性好，在有機負荷為20～25kgCOD/m3.d時，CODCr的去除率可達80～90%，但是AF極易堵塞，必須定時衝洗。R.delPozo利用AFFR處理屠宰廢水，係統采用波紋管狀填料，即使處理高固體濃度的廢水也不易堵塞，對間歇運行的適應性優於UASB，有機負荷8kgCOD/m3.d時，CODCr去除率達85～95%。IC反應器也是近二十年來發展起來的高效厭氧反應器，鄧良偉采用IC工藝實驗得出屠宰廢水總磷的去除率可達53.8%，CODCr去除率80.3%，BOD5去除率達97.6%，SS去除率為78%。
厭氧生物的預處理
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厭氧係統，會大大降低厭氧反應的速度和甲烷的產量，進入UASB還會引起汙泥上浮和流失。因此在進入厭氧係統前對屠宰廢水進行去除SS和油脂的預處理是十分必要和有效的，而最常用的方法就是氣浮。N.T.Manjuanth在UASB前采用壓力氣浮作為預處理單元，結果表明氣浮可以去除原水50%的汙染物，同時氣浮後厭氧處理的反應速率及產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、硫化物等還原性汙染物還較多，沒有脫氮能力，有時出水的BOD5偏高，還需進一步處理。更多工業廢水處理問題，可以搜索亚洲线精品一区二区三区八戒水處理官網或者關注亚洲线精品一区二区三区八戒水處理微信公眾號，與水處理專家進行一對一谘詢。
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