某食品工业污水处理厂工艺设计 （ABR工艺及后续好氧生物氧化工艺）
摘要：主要为某食品工业污水处理厂工艺设计。根据食品工业污水有机物质、悬浮物含量高且处理出水水质要求去除率高，本设计采用厌氧-好氧处理路线，废水首先通过厌氧处理装置，大大去除进水有机负荷，获得沼气，并使出水达到好氧处理可接受的浓度，再进行好氧处理后达标排放。该工艺污水处理流程为：格栅→沉砂池→ABR→SBR→消毒池→出水，污泥处理流程为：剩余污泥→污泥浓缩池→污泥脱水房→泥饼外运。通过此工艺的处理，出水水质将达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级排放标准。
关键词：厌氧-好氧、ABR、SBR、污泥处理
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1.绪论
地球表面上水的覆盖面积约占四分之三。水是宝贵的自然资源，是人类生活、动植物生长和工农业生产不可缺少的物质。水是一切生命机体的组成物质，是生命发生、发育和繁衍的源泉。生产和生活用水，基本上都是淡水。地球上全部地面和地下的淡水量总和仅占总水量的0.63％。随着社会发展和人们生活水平的提高，生产和生活用水量在不断上升。而且随着工农业的迅速发展和人口增长，排放的废污水量也急剧增加，使许多江、河、湖、水库，甚至地下水等都遭受不同程度的污染，使水质下降。而水质的优劣直接关系到工农业生产能否正常进行，关系到水生生物的生长，更关系到人体的健康，因此，水质的优劣极为重要。
1.1设计目的和意义
食品工业是以农、牧、渔、林业产品为主要原料进行加工的工业，食品工业作为中国经济增长中的低投入、高效益产业正在引人注目地发展、扩大，这种扩大对中国的经济发展无疑有促进作用，但从环境保护的角度来讲，食品工业污水对环境的影响也要引起有关方面的高度重视。
由于食品工业原料广泛，制品种类繁多，排出废水的水量、水质差异很大，废水中主要污染物有：①漂浮在废水中固体物质，如茶叶、果皮、碎肉、禽羽等。②悬浮在废水中的物质有油脂、蛋白质、淀粉、胶体物质等。③溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等。④原料夹带的砂泥及其他有机物等。⑤致病菌等。食品工业废水的特点是有机物质和悬浮物含量高，易腐败，一般无大的毒性，其危害主要是使水体富营养化，以致引起水生动物和鱼类死亡，促使水底沉积的有机物产生臭味，恶化水质，污染环境。
食品工业污水主要来源于原料处理、洗涤、脱水、过滤、各种分离精制、脱酸、脱臭和蒸煮等食品和加工生产过程，污水中含有大量的蛋白质、有机酸和碳水化合物。由于有很多浮游生物的工艺，水中溶解性有机物增加很快，容易生成腐殖物，并伴有难闻气体，同时这些污水中铜、亚铅、锰、铬等金属离子含量较多，细菌、大肠菌群也常超过国家排放标准，所以食品工业污水要经过处理后才能排放。
1.2水质概述
设计水量Q=5000m3/d
进水mg/l 出水mg/l
（二级排放标准）
BOD5 800 30
CODcr 1500 150
SS 450 150
1.3适用工艺
使用工艺有UASB工艺、厌氧接触法、AF、ABR工艺。
1.4确定工艺
本设计采用ABR工艺+SBR工艺。
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2.工艺流程
2.1 可行工艺
UASB（上流式厌氧生物反应器）
集厌氧消化与三相分离（沼气、污水、污泥于一体），结构紧凑，在适宜的条件下，反应器内可培养出颗粒泥浆，污泥浓度高，可达20～40g/l，有机容积负荷大，水力停留时间短，克服了传统厌氧反应器效率低、体积大的缺点。
厌氧接触法
采用污泥回流，能保证在消化池内拥有大量的微生物，大大缩短了水力停留时间，并且使得厌氧消化池的容积负荷有所提高。其特点如下：①消化池内污泥浓度较高，一般为10～15g/L,耐冲击能力强；②消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时，一般为2～10kgCOD/m3·d，水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温下，普通消化池为15～30d,而接触法小于10天；③可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在堵塞问题；④混合液经沉淀后，出水水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备。
AF
构造类似于一般的生物滤池，污水从池底进入，从池顶排出，滤池中微生物量较高，微生物附着在滤料表面生长，平均停留时间可长达100d左右，可达较高的处理效果。其特点如下：①COD容积负荷为2～16kgCOD/m3·d，且耐冲击负荷能力强；②废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而有机物去除速率快；③微生物附着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备；④启动或停止行动后再启动比前述厌氧工艺法时间短。
ABR
该反应器中使用一系列垂直安装的折流板使被处理的废水在反应器内沿折流板作上下流动，借助于处理过程中反应器内产生的气体使反应器内的微生物固体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉积运动，生物固体被有效地截留在反应器内。其特点如下：①工艺构造设计简单；②不需要特殊考虑的气固液三相分离器；③反应器内水流的多次上下折流作用，提高了污泥微生物体与被处理废水间的混合接触，稳定了处理效果，促进了颗粒污泥的形成和生长；④反应器内的微生物相有明显的种群配合和良好的沿程分布；⑤可长期运行而不需要排泥；⑥能在高负荷条件下有效地截留活性微生物固体。
2.2 工艺比较:（厌氧处理装置）
厌氧接触法适合有机浓度高、悬浮物浓度高的废水处理，但对接触池中的污泥浓度要求很高。且需要进行脱气处理，悬浮物的积累同样会影响污泥的分离，同时悬浮物的积累会引起污泥中细胞物质比例的下降，从而会降低反应器处理效率。而AF法虽处理能力高，滤池可以保持很高的微生物浓度，不需另设泥水分离设备、操作方便。但是其缺点在滤料费用较高，滤料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚，堵塞后，没有简单有效地清洗方法，因此不宜处理高SS浓度的污水。
ABR反应器实际上是一种UASB串联而成的反应器，ABR与UASB相比有更强的生物固体截留能力，主要表现在ABR对进水中高浓度的SS具有很好的适应性和处理效果。UASB其进水SS含量限制在4000～5000mg/L以下，否则整个处理工艺将难以甚至无法正常进行，而ABR处理含高浓度SS的废水时，即使SS浓度高达数万mg/l也不会造成反应器堵塞的问题。ABR工艺可在一个反应器内实现一体化的两相或多相处理过程，而对UASB而言，要实现两相或多相厌氧处理，则需要两个或两个以上的反应器，因而ABR污水生物处理技
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术的运行更为灵活方便，投资费用更低，本设计厌氧处理采用ABR工艺。 后续好氧处理工艺：
有机废水经厌氧处理，出水的BOD5/CODCr会降低，出水可生化性较原水差。采用一般好氧生物处理方法（活性污泥法和生物膜法），处理厌氧处理出水，其CODCr去除率约只有60﹪，而处理同等浓度的原有机废水，CODCr可达80﹪。还有A-B法活性污泥工艺、氧化沟活性污泥法、SBR法等均能对不易生化降解有机废水或厌氧处理出水有较好的处理效果。
以上方法中，SBR法具有特别显著的特点：首先由于采用间歇运行，运行周期每一阶段有适应基质特征的优势菌群存在；污泥不断内循环，排泥量少，生物固体平均停留时间长；沉淀和排水时水流处于静止状态，故处理效果优于一般活性污泥法。其次由于进水、曝气、沉淀、排水等工序在一个池内进行，省去了沉淀池和污泥回流设施，故其工程投资和占地面积均小于一般活性污泥法。本设计好氧处理采用SBR法工艺。
2.3 工艺流程图
污水 格栅 沉砂池 ABR SBR 出水 泥饼外运 脱水 污泥浓缩池 剩余污泥
3．主要设备
3.1 各构筑物概况及作用
3.1.1 格栅
格栅一般斜置在进水泵站集水井的进口处。它本身的水流阻力并不大，只有几厘米，阻力主要产生于筛除的污物堵塞栅条。是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的设备。 3.1.2 一次污水泵
提升泵用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。 3.1.3 深砂池
深砂池的设置目的就是去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行。旋流深砂池是利用机械力控制水流流态与流速、加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。 3.1.4 ABR
ABR反应器内的折流板对污泥起到良好的阻滞作用，并可在反应器的各隔室内维持一定的污泥浓度（污泥浓度可达79g/L）。ABR反应器内的污泥与被处理废水间的良好混合接触，有效容积利用率高因而利于污泥絮体及颗粒污泥的形成和生长，使反应器内厌氧微生物在自然地形成良好的种群配合的同时，可在较短的时间内形成具有良好沉淀性能的絮凝性污泥和颗粒污泥。 3.1.5 SBR
SBR的一个完整操作过程包括：进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期。在
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反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度及低浓度基质的环境中，反应器也相应地形成厌氧—缺氧—好氧的交替过程，使其不仅具有良好的有机物处理效能，而且具有良好的除氮脱磷效果。 3.1.6 污泥浓缩池
污泥浓缩池是降低污泥含水率，减少污泥体积的有效设备。采用间歇重力式浓缩池，采用静压排泥。
3.1.7 污泥脱水机房
将污泥含水率降低到80﹪以下，脱水后的污泥具有固体特性，成泥块状，能装车运输，便于最终处置和利用。
4.各构筑物设计计算
4.1 格栅
4.1.1 设计参数
栅前水深h=0.4m, 过栅流速v =0.8m/s 格栅间隙b=0.02m, 格栅倾角α=60° 栅条宽度s=0.01m
Qmax?5000m3/d?0.0579m3/s 4.1.2 设计计算 （1）计算草图
栅条工作平台进水αα1α
图3.1 格栅
（2）格栅的间隙数量n
n?Qmaxsin?0.0579?0.866??9（条）
b?h?v0.02?0.4?0.85