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[摘要]根据卤制食品加工废水水质的特点，某规模化卤制食品加工厂采用了“隔油+气浮+ABR+缺氧+好氧+化学除磷”的组合工艺对废水进行处理。介绍了该组合工艺的流程，主要设计参数和运行效果。经过一年多的运行记录，系统运行稳定，COD去除率为98.82%，SS去除率为87.56%，氨氮去除率为90.52%，总磷去除率为97.80%，动植物油去除率为98.88%，各项指标均满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级排放标准。
[关键词]卤制食品废水；隔油；气浮；ABR；化学除磷
卤制品是中国的传统食品。由于其拥有的稳定消费基础，近年来，我国卤制品行业保持着非常良好的增长势头。卤制品制作过程中不同工艺段会产生不同类型的废水，废水成分复杂，属于高含盐高浓度有机废水，若不妥善处理直接排放，会对周边的水环境造成严重的影响。
1项目概况
华东地区某规模化卤制食品加工厂是一家生产卤制家禽，卤制素菜、卤制水产等的食品企业。其废水主要来源于食品解冻水、腌制废水、卤制废水以及车间冲洗水。该废水中主要含有油脂、碎肉、骨渣、辣椒、香料、以及盐卤等污物质，成分较为复杂，浓度波动较大，属于高浓度、高含盐、高油脂的有机废水。根据环评要求，该厂的废水处理后出水应满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级排放标准。
2废水设计进出水质
由于分期建设，该食品加工厂废水最大排放量为600m3/d，预处理段设计处理能力为600m3/d，后续生化段为分两期施工，一期设计处理能力为400m3/d，二期设计处理能力为200m3/d；按24小时连续运行设计。废水水质波动较大，属于可生化的高浓度有机废水，其主要污染因子为COD、SS、总磷、氨氮、动植物油等，原水水质及设计出水水质如下表所示。
3工艺设计
本项目的废水属于高浓度有机废水，直接采用厌氧或好氧生物处理工艺都难以达到排放要求。与单一的厌氧法、好氧法相比，组合工艺具有以下优点[1]：(1)厌氧工艺能去除废水中大量的有机物，降低后续好氧工艺的有机负荷，使得好氧工艺段的污泥产量也相应降低，构筑物占地面积也减小；(2)厌氧工艺作为前处理工艺能起到均衡作用，减少后续好氧工艺负荷的波动，使好氧工艺的曝气量大幅降低且稳定，既节约能源又方便运行管理；(3)厌氧工艺作为前处理工艺能明显改善废水的可生化性，使废水中的有机物在好氧过程降解更彻底；在一些组合工艺中，好氧处理过程对厌氧代谢物的降解也有效地推动了有机物厌氧处理过程的进行。因此，本项目采用组合工艺对废水进行处理。
3.1预处理工艺
为避免油污堵塞管道，在车间将高含油废水分流就近通过隔油设备进行预处理，随后与其他生产废水一起自流至格栅池。该废水中含有多种悬浮物，包括碎屑、骨渣、香料等，通过设置机械格栅进行清理，由于污水中的悬浮物颗粒较小，设置粗细两道格栅，粗格栅栅隙为5mm，细格栅栅隙为1mm，可有效截留掉废水中粒径大于1mm的悬浮物。格栅池出水进入提升井，再从提升井泵入隔油沉淀池，利用重力作用达到浮油与废水分离目的以及部分悬浮物沉淀去除的目的。隔油池设置刮渣机，将隔油池漂浮在表面的浮油刮至集油池内待处置，为防止冬天集油板结，在集油槽和集油池内设置蒸汽加热装置，沉渣通过排渣泵排至污泥浓缩池浓缩。隔油沉淀池出水进入调节池，以减少后续处理设施的冲击负荷。调节池采用间歇曝气方式[2]：一方面均匀水质水量起水解酸化的作用，将大分子有机物降解为小分子有机物以减轻后续生化段的处理负荷；另一方面还可降解部分氨氮。调节池出水经泵提升至一体化气浮设备，首先调节pH值至7~8之间，再投加PAC和PAM进行混凝反应后，通过气浮作用将废水中污染物质从水中分离出来，可大大降低SS、动植物油，并去除一部份COD和总磷，有利于后续生化处理[3]。为确保气浮系统浮泥从水中有效分离，刮渣系统采用可调节行车式刮泥系统。共设置二套气浮机组，可串联使用，以保证预处理效果。考虑到工厂用水突发情况，本系统设置应急事故池一座，可贮存一天污水量，避免突发污染事故。
3.2生物处理工艺
气浮装置出水至中间水池并通过泵提升进入厌氧折流板反应器(ABR反应器)。厌氧折流板反应器工艺的最大特点在于它在反应器当中设置了多个上下折流板，从而在水流方向上形成了依次串联的隔室，使得其中的微生物种群沿长度方向的不同隔室实现产酸相和产甲烷相的有效分离，从而实现了在单个反应器中进行两相或者多相的运行。而且研究表明，在这种两相工艺当中，由于产酸菌集中在第一相产酸的反应器中，因而产酸菌和产甲烷菌的活性分别比只有单相运行工艺的高出4倍，并且能够使得不同微生物种群在各自合适的条件下更好地生存，从而便于有效的科学管理、稳定运行和提高处理效果[3]。ABR具有不短流、不堵塞、无需搅拌、易启动的特点。在专性厌氧微生物的作用下，将污水中的有机固体及不易生物降解的大分子有机物分解为小分子溶解性有机物，使污水的COD浓度进一步降低，并有效提高污水的可生化性，大大降低后续生化反应阶段的负荷，提高生化反应的效率；小部分通过泵提升至缺氧池，作为反硝化脱氮时碳源补充剂。ABR池的出水自流至缺氧池，在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将来自好氧池回流混合液中带入大量硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气释放至空气，在该阶段中BOD5浓度下降，硝酸盐浓度也大幅度下降。缺氧池的出水自流至生物接触氧化池。生物接触氧化兼有活性污泥法和生物膜法的优点，同时具有脱氮、除磷作用，还可减少污泥膨胀的发生[5]。生物接触氧化法的比表面积要高于生物滤池、生物转盘、低于生物流化床，但它不存在生物流化床能耗高、操作复杂的缺点，由于它的流速相对低，更容易使微生物在填料表面附着生长[6]。池中设有半软性填料。部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中。好氧环境中，氨氮在硝化菌作用下生成硝酸盐氮和亚硝酸盐氮后浓度下降，水体中的磷酸盐浓度也随着聚磷菌的过量摄取而迅速下降。好氧池出水进入二沉池，经澄清后上清液排放至化学除磷池，由于出水对总磷浓度要求较高，生物除磷难以稳定达到该水平，通过投加化学除磷剂，进一步去除水中磷酸盐的含量。化学除磷池出水进入清水池，一部分作为回用水用于厂区绿化等，小部分进入景观池。其余的水达标排放。
3.3污泥处理工艺
隔油沉淀池、一体化气浮机、化学除磷池产生污泥排入剩余污泥池；二沉池以及ABR池产生的生化污泥自流排入生化污泥池，生化污泥池内进行浓缩后，部分通过泵提升回流至缺氧池，剩余排入剩余污泥池。在剩余污泥池经搅拌混合后，抽至叠螺式污泥脱水机进行脱水至含水率80%，脱水后的干污泥外运，滤液回流至调节池继续处理。
4主要构筑物及设备
4.1预处理
(1)格栅池。钢砼结构，1座，设计尺寸：6.3m×0.8m×2.7m。设置回转式粗细格栅各一套，粗格栅栅隙5mm，细格栅栅隙1mm，格栅宽度500mm；功率0.55kw/台。(2)提升池。钢砼结构，1座，设计尺寸：6.5m×4.5m×4.7m，配置液位控制器1套；提升泵2台(一用一备)，Q=50m3/h，H=13m，N=4.0kw。(3)隔油沉淀池。钢砼结构，2座，采用平流式隔油池，设计停留时间4.5h，设计尺寸：9.4m×3.0m×4.7m。配置排渣泵4台(两用两备)；Q=20m3/h，H=10m，N=1.5kw；配置行车式刮渣机2台，N=1.1kw，行走速度1m/min。(4)集油池。钢砼结构，1座，设计尺寸：6.3m×3.0m×4.7m。配置蒸汽加热装置1套；排油泵2台(一用一备)，Q=10m3/h，H=15m，N=1.5kw。(5)预曝气调节池。钢砼结构，1座，设计停留时间16h，设计尺寸：(15.2m×4.5m+16.7m×2.0m)×4.7m。底部设置曝气装置一套；罗茨鼓风机二台(一用一备)，变频电机，Q=8.5m3/min，P=49KPa，N=15kw；提升泵2台(一用一备)，Q=30m3/h，H=10m，N=2.2kw；电磁流量计一台，口径DN80，范围：0~50m3/h。(6)应急事故池。钢砼结构，1座，设计尺寸：15.2m×9.7m×4.7m。设计停留时间24h，底部设置曝气装置一套。(7)高效混凝气浮装置。钢制内衬不锈钢，2套串联使用。单套处理能力30m3/h，功率8.15kw，外形尺寸6.0m×2.0m×2.5m。每套气浮装置配套设备含加压溶气系统1套，刮渣机1套，加药装置3套。气浮池反应端投加碱调节pH值至8左右，再投加PAC、PAM进行化学混凝气浮。(8)中间水池。钢砼结构，1座，设计尺寸：11.5m×2.2m×4.7m。设置提升泵2台，(一用一备)；Q=25m3/h，H=15m，N=3.0kw；电磁流量计1台，口径DN65，范围：0~40m3/h；液位控制器1套；蒸汽加温装置一套。
4.2生化处理
(一期)(1)ABR池。钢砼结构，4座，单座设计尺寸：10.175m×4.5m×6.0m，每座池体的升流区设置填料135m3，排泥系统1套。每座ABR反应池分3个运行单元，串联运行，每个运行单元尺寸为3.2m×4.5m×6.0m，隔板(玻璃钢材质)6个，厚度为50mm，单个隔板尺寸为4.5m×6.0m。(2)缺氧池。钢砼结构，1座，设计尺寸：10.175m×3.5m×6.0m。配置潜水搅拌机两台，QJB-4.0，N=4.0kw；(3)生物接触氧化池。钢砼结构，3座，单座设计尺寸：10.175m×3.5m×6.0m。配置φ150mm×3000mm组合填料共320m3；罗茨鼓风机3台(两用一备)，NSR-150，N=22kw，变频电机；微孔曝气器260套，Ф215，溶氧效率：＞15%；在线溶氧仪3台，范围：0~10mg/L；混合液回流泵2台(一用一备)：Q=60m3/h，H=10m。(4)沉淀池。钢砼结构，1座，设计尺寸：10.175m×2.8m×6.0m。表面负荷0.80m3/m2•h，有效容积155m3。配置行车式刮泥机1台，行走速度2m/min，功率1.1kw，排泥泵2台(一用一备)：Q=20m3/h，H=10m，N=1.5kw。(5)化学除磷池。钢砼结构，1座，设计尺寸：10.175m×2.8m×6.0m。有效容积279m3，配置污泥排泥泵2台，Q=20m3/h，H=10m，N=1.5kw；水下搅拌机2台，PFS加药装置一套，斜管填料25m3。(6)排放渠。钢砼结构，1座，设计尺寸：8.0m×0.6m×0.6m。设置巴歇尔排水槽一台，5~100m3/h。
4.3污泥处理
(1)生化污泥池。钢砼结构，1座，设计尺寸：9.4m×3.15m×4.7m，有效容积120m3。配置污泥排泥泵2台(一用一备)，Q=10m3/h，H=15m。(2)剩余污泥池。钢砼结构，1座，设计尺寸：11.5m×6.0m×4.7m，有效容积285m3。配置污泥排泥泵2台(一用一备)，Q=10m3/h，H=15m；叠螺污泥脱水机一台，型号DL403。
5运行效果
系统在调试后期正值冬季，受温度影响，系统出水不稳定。由于常温厌氧菌的适宜的工作温度在25~30℃，因此调试后期利用食品厂的生产余热，采用了热补偿方法保证系统正常运行所需温度，从而保障出水的稳定性。该废水处理站目前已稳定运行一年多，对废水中的COD，动植物油、NH3-N、TP等都有良好的去除效果，出水可稳定达排放标准。在系统正常运行工况下，取各主要单元的出水进行检测。结果显示，经格栅-隔油-预曝气调节-气浮的预处理工艺后，废水的COD去除率约30%，SS去除率约78%，动植物油的去除率为91%，总磷去除率为42%，氨氮较低为17%。说明预处理工艺对SS和动植物油的去除效果非常显著，对COD、总磷和氨氮也有不同程度的去除效果。而经过ABR+缺氧+生物接触氧化的生化工艺后，除总磷外，其他指标都满足排放标准，最后通过化学除磷，使得总磷浓度下降至符合排放标准的水平。整个系统对COD、SS、氨氮、总磷、动植物油的去除率分别为：98.82%、87.56%、90.52%、97.80%、98.88%。各主要单元出水水质情况如下表所示。按处理量为400吨/天计，该废水处理的实际运行费用主要包括：药剂费0.48元/吨，电费0.75元/吨，人工费0.67元/吨(按2人计)，污泥处理费0.2元/吨，维护费0.08元/吨，运营成本合计为2.18元/吨水。
6结语
该卤味食品废水处理工程采用“格栅-隔油-曝气调节-气浮-ABR-缺氧-好氧”工艺，对废水中的COD，动植物油、氨氮、总磷等都有良好的去除效果，出水可稳定达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级排放标准，运行结果表明该工艺合理、效果显著。
作者：顾早立 单位：同济大学 环境科学与工程学院