第三章 废油加工废水处理的现场中试研究
经过实验室小试实验研究，对于废油回收加工废水的水质情况、预处理要求、厌氧及好氧的生化处理情况有了一定的研究成果。由于该厂已处于开发区中心，政府已安排好迁址，但在新厂建设期间，公司仍保持原厂址内的稳定生产，但厂内的废水处理系统不能满足处理要求，因此根据实验结果，公司领导商议后决定，利用系统原有废水处理系统，新增 UASB 系统、并对原设施的运行进行调整，达到每天处理 100吨废水的中试处理系统，以进一步验证处理工艺和负荷等，为新厂新建废水处理系统做参考，同时更好的为原厂址内的生产活动服务。
3.1 污水处理系统介绍
该公司原有一套污水处理系统，废水先进行处理（包括隔油、调节、水解酸化等预处理设施），再经 SBR 处理，出水经过气浮后，直接排放，但由于原水浓度较高，水量大，对于 SBR 的冲击负荷过大，原系统基本无法正常使用，且原厂址的出水指标要求执行《国家污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级排放标准，因此出水基本无法达标，严重制约了生产的正常进行。
经过公司领导决定在原有系统的基础上，通过增加部分构筑物，能实现处理量100m3/d,进水 CODcr 浓度在 6000mg/L 左右，最终出水 CODcr 小于 100mg/L 的目标。
3.2 中试废水
中试试验废水为厂方提供的工艺废水，主要来源生产废水，车间及仓库地面冲洗水，洗桶废水等。【1】
3.3 中试系统
3.3.1 中试流程
该废水中试处理工艺流程见图 3-1:原废水经隔油后，进入调节池，再用泵抽至气浮池，气浮池出水投加石灰，混合后进入沉淀池，清液进入水解酸化池，污泥进入污泥池。水解酸化池采用水泵将后面的泥水混合物打至第一沟内回流，部分泥水混合物打至后面的沉淀池，进行泥水分离，污泥回流至水解池，清液溢流至中间水池，在中间水池内投加营养物质，并采用蒸汽加热控制水温至 35 度左右。中间水池的废水用泵调至一级厌氧，出水自流到二级厌氧，厌氧出水进入好氧曝气池内，曝气池的泥水混合液用泵提升至二沉池，进行泥水分离后，出水流至气浮池进行深度处理，污泥自回流至曝气池进水口处，以保证曝气池内的污泥浓度。气浮池出水流至氧化槽，投加化学药剂，确保出水达标排放。
3.3.2 中试设备
本中试研究设计构建物参数如表 3-2:
3.4 中试过程
3.4.1 厌氧系统的运行
厌氧系统的运行主要对一级新建的 UASB 进行，有效容积 200m3,二级只做为厌氧沉淀池考虑。厌氧系统运行可以分为三个阶段：启动阶段，负荷提升阶段和稳定运行阶段。
（1）启动期厌氧系统的启动主要目的有两个：一是升高 UASB 反应器内温度，至 35℃左右，以确保中温运行；二是使加入反应器的厌氧污泥恢复活性，以低负荷开始启动，反应器的负荷控制在 1.0kgCOD/（m3·d）左右。
在此期间内，UASB 系统进水通过回流水调节，控制浓度控制在 4000~6000mg/L,进水量约在 30~50m3/d,进水方式为间歇进水，容积负荷控制在 1.0 kgCODcr/（m3·d）左右，中间水池的水温控制在（35±2）℃。启动期约有 20 天，期间一段时间的进出水 CODcr 及去除率变化情况如图 3-5:从图 3-5 可知，控制进水 CODcr 浓度在 4000~6000mg/L 之间，容积负荷在1.0kgCODcr/（m3·d）左右，CODcr 去除效率能达到 85%以上，说明 UASB 已完成启动，污泥已进入良好状态。
（2） 提升负荷期根据以往经验，UASB 运行的一个阶段应该是进水 COD 低于 5000mg/L,故提升负荷时，考虑的是先增加处理水量以达到增加负荷的目的，前期是增加进水时间，后期是通过同时增加原水进水量及回流量调节总水量，使 UASB 运行负荷达到 4~5kgCODcr/（m3·d）。
负荷提升用了近2月时间，期间进出水CODcr浓度与去除率的变化情况如图3-6:由图 3-6 可知，进水容积负荷从 1.0 逐步升高至 4. 5kgCODcr/（m3·d）时，进水 COD众 4000~6000mg/L 提升到 8000mg/L 左右，进水量从 30~50m3/d 逐步增加到90~110m3/d,去除效率一直能维持在 80%以上。
在试验过程中，出现一次进水 CODcr 超过 10000mg/L 以上的现象，这主要是由于生产副产品--甘油泄露，进入废水调节池内，但系统没有出现大的波动，仍能稳定运行。
（3） 稳定运行期在经过负荷提升期的运行后，UASB 的运行负荷已达到 4~5kgCODcr/（m3·d），全部废水也处理完，故厌氧系统一直维持在些负荷下运行。
此期间内一段时间的进出水CODcr浓度、容积负荷与去除率的变化情况如图3-7:由上图可知，进水浓度一般 6000~8000mg/L 之间，处理水量仍维持在 100m3/d左右，容积负荷稳定在 4~5kgCODcr/（m3·d），出水 CODcr 在 1500mg/L 左右，运行非常稳定。
（4）产沼气率的确定在中试过程中，也核算了下沼气产率情况。从理论计算，每去除 1kgCODcr 可产生标准状态下的甲烷 0.34m3,但沼气产量和甲烷在沼气中的浓度有关，一般情况下，也不会对甲烷含量进行测量，故只是根据实际检测估算沼气的产率，供沼气利用及实验研究参考。
在中试过程中，对 UASB 产生的沼气进行了收集，并通过沼气流量计计量后送至公司内的生物质锅炉进行助燃，通过计算，去除 CODcr 量与产沼气量的关系如下图：通过计算，该废水通过中温 UASB 处理，在 4~5kgCODcr/（m3·d）负荷下运行，沼气产率约为 0.5m3/kgCODcr去除左右。
（5）运行过程问题及解决方法1）厌氧出水带泥问题对于厌氧反应器的运行，最难控制的就是出水带泥，也称“污泥流失”、“跑泥”等。在该 UASB 的运行过程中，也出现过出水带泥的情况，在负荷发生突然变化或者天气气温突变时，特别出现，污泥大量上浮，随出水流到后面的构筑物内，出现此现象时，就需特别小心 ,否则就容易导致 UASB 内污泥量大量减少，污泥负荷突然增加，极易出现酸化现象。因此，通常做法就是在厌氧反应器后续设置二级厌氧或者厌氧沉淀池，保证 UASB 出水所携带的污泥能够沉淀于其中，并通过污泥泵进行污泥回流，将厌氧污泥回至 UASB 内，同时防止厌氧出水带泥过多进入好氧，而影响好氧的运行。在本系统设计时，就考虑到厌氧反应器肯定会出现污泥流失现象，故设计了厌氧污泥外回流装置，把原有的一座罐体设计成二级厌氧，主要起到对一级 UASB 出水再进行低负荷运行，一方面进一步通过厌氧降低废水中的有机物，同时保证 UASB出水中夹带的厌氧污泥截留在其中，并设置了污泥回流泵，能够把其底部的污泥回流至一级 UASB 内。在 UASB 调试期，出水带泥量较大，基本是每天早、中、晚进行污泥回流三次，每次半小时，以二级厌氧出水带 SV 不高于 10%为基准控制污泥回流泵的开启。随着污泥的驯化、负荷的提升，UASB 运行逐步趋于稳定，出水带泥量越来越少，故污泥回流泵的开启也随之调整，保证厌氧污泥只在厌氧系统内循环，而没有流失去好氧。
2）温度控制问题系统中设计的 UASB 为中温运行，众所周知，厌氧处理温度越高，反应速率越快，每提高 10 度，反应速率会增加一倍。中温一般是指在 30~42℃，所以在运行过程中尽可能把温度提高，但如果控制过高，则容易出现操作不当而超过 42℃的情况，造成污泥环境温度过高而死亡。因此，系统设计时，控制 UASB 进水的中间水池水温为 39℃左右，这样，就能保证 UASB 反应器内的温度在 35±2℃。如果出现气温非常低的情况，则需增加中间水池的水温，以确保反应器内的环境温度。同时，反应器的保温也是控制温度的一大要素。
3.4.2 好氧系统的运行
好氧池由原有的 SBR 池改造而成，把 SBR 的进水、曝气方式改为连续，与厌氧系统的运行相配合，在原 SBR 池边上建设一座钢制的二沉池。因原 SBR 池是半地下式的，地面上只有 2 米高，而新建的二沉池只能于地面以上，直径 2.5 米，高 3 米，因此，二沉池池面高于曝气池，故在气池内安装泥水混合液提升泵，将曝气池内的泥水提升至二沉池内，进行泥水分离，上清液自流入后续的气浮池处理，底部好氧污泥自回流至曝气池前端。
好氧系统的运行采用二级厌氧反应器出水直接接入，通过前段厌氧系统的处理量的增加，同步增加好氧系统的处理负荷，出水泵入二沉池沉淀，污泥回流。
（1）好氧系统的运行分析好氧系统运行情况如下图：由上图可知，几个月运行下来，好氧系统的出水CODcr基本维持在300~400mg/L,能够能够达到《污水排入城市下水道水质标准 CJ3082-1999 污染物排放标准》。
（2）好氧系统运行过程中出现的问题1）厌氧系统出水波动较大，出水 CODcr 会在 800~2000mg/L 之间变化，这导致好氧的负荷波动频繁，故曝气池内的污泥浓度极易出现波动，SV 和曝气量控制都较难，但只要分析到位，能及时预测水质的波动，好氧的运行仍能维持稳定；2）厌氧有时会出现出水带泥量较大的现象，一量进入好氧曝气池内，则会使曝气池突然溶解氧不够，池内呈现黑色，需要几天时间才能恢复，一时遇到此问题，就需及时调整曝气量，减少进水负荷，尽快将曝气池内污泥恢复正常；3）曝气池内的泥水混合液采用泵提升进入二沉池，提升泵的选择有很大关系，如果转速过快，则会导致污泥被打碎，不易沉淀，影响其污泥活性等，同时回流量也需要及时根据二沉池出水带泥情况进行随时调整。
3.5 本章小结
利用调节--水解--厌氧 UASB--曝气--二沉池工艺现场进行餐饮废油加工废处理的中试研究，主要结论如下：
1、该工艺运行较稳定，能保证整体出水达到排放要求2、厌氧 UASB 在 35±2℃下运行，控制进水在 10000mg/L 以下，容积负荷达到4~5kgCODcr/（m3·d）时，CODcr 去除效率能够稳定在 80%左右。
3、 UASB 厌氧反应过程中，产生大量的沼气，其产率可达到 0.50m3/kgCODcr去除，沼气用于锅炉助燃，能取得一定的经济效益。
4、 在厌氧系统运行过程中，针对污泥流失问题进行污泥回流，在 UASB 后端建议建设一座厌氧沉淀池，以确保厌氧污泥不流失，且不影响后续好氧的运行。
5 、厌氧出水采用连续运行的曝气池进一步处理，厌氧出水 CODcr 在800~2000mg/L,二沉池出水 CODcr 仍能维持在 500mg/L 以下。
