广东某食品有限公司的主要产品为鸡、鸭的卤制品，其废水主要来源于原料解冻清洗废水、杀菌蒸煮废水、腌制废水、卤制废水以及车间容器冲洗排水，日均产生废水450 m³。该废水中主要含有血液、碎肉、骨渣、油脂、辣椒、香料残渣、胶体物以及盐卤等污染物，成分较为复杂，若未经过处理或不达标排放，将严重破坏周围的生态环境并威胁人类身体健康^〔1〕。

该公司原有的废水处理设施由于生化负荷过高，导致出水NH₃-N含量超标，难以满足广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)中表2第1时段一级标准的排放要求。因此，需对该公司污水处理工程进行优化改造。

原工程采用隔油—气浮—ABR池—好氧池工艺，废水处理工程规模为480 m³/d，进出水水质见表1，原废水处理工艺流程见图1。

结合原工艺流程、出水水质及工程现场情况，分析认为主要存在以下问题：

(1)原生产线排水未经初步过滤，浮渣等不溶性固体杂质较多，排水系统极易堵塞，导致后续处理水量水质波动较大；

(2)调节池曝气量不足，致使池内废水异味较大，悬浮物沉淀较多，溶解氧较低；

(3)系统中C、N、P比例失调，ABR池和好氧池内生化菌生长不良，好氧池内气水比不当，ABR池污泥回流比过低，生化系统处理效果欠佳，出水NH₃-N超标；

(4)现场运行人员缺乏专业知识和系统培训，对污水站的日常运行管理不到位，无法在系统失衡时做出正确有效的补救措施。针对原工艺生化处理部分脱氮效果较差的问题，将生化处理主体工艺改造为A²/O生物脱氮除磷工艺。改造后的废水处理工艺流程如图2所示。

将整个污水处理系统分为3部分：预处理、生化处理、其他构筑物及设备设施，主要改造内容：

(1)生产线排水系统安装人工筛网，将不溶性固体杂质从废水中分离出来，避免堵塞排污管网。

(2)调节池内增加曝气管，充分搅拌混合废水，防止悬浮物沉淀积累，稳定废水浓度，在去除废水异味气体的同时还可以增加废水中的溶解氧，提高废水的可生化性。而且曝气搅拌比机械搅拌维护量小，一次投资少，更容易实现。

(3)隔油池、初沉池、提升池和气浮装置等前端预处理设施按利旧考虑，同时应加强对设备的日常维护以保证运行处理效果。

(1) ABR池3个反应室中第1、2分室保留作厌氧池，在厌氧菌作用下，废水中的有机物发生水解、酸化和甲烷化。另外，经气浮处理后的污水与二沉淀池排出的含磷回流污泥(外回流比为75%)同步进入厌氧池释放磷，同时部分有机物进行氨化。

ABR池第3分室改作缺氧池，主要功能是脱氮，池内循环混合液(内回流比为200%)中的亚硝酸盐氮及硝酸盐氮在反硝化菌作用下生成氮气释放。

(2)原好氧池1和原好氧池2分隔出来的部分池体改造为接触氧化池，池内有机污染物被好氧微生物生化降解，BOD₅、COD、SS随之下降。好氧环境中，NH₃-N在硝化菌作用下生成NO₃^--N、NO₂^--N后浓度下降，同时磷随高磷污泥的排出而被去除。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^〔2〕。

接触氧化池采用间歇曝气、连续进水运行方式，一定程度上减少曝气时间，降低能耗，节约成本^〔3〕。

(3)原好氧池2分隔出来的余下部分池体改造为曝气生物滤池。曝气生物滤池(BAF)是一种兼具生物氧化和截留悬浮固体功能的生物膜法工艺，具有基建投资少、占地面积少、管理方便、运行费用低、耐冲击负荷能力强、系统稳定性好等特点^〔4〕。二沉池出水经曝气生物滤池处理可进一步降低COD、悬浮物和氨氮，保障出水水质稳定，极大减弱原水水质波动大的负面影响。

曝气生物滤池运行一段时间后，填料上附着的生物膜不断增厚，必然导致滤床孔隙率降低，氧传递速率减小，影响微生物的繁殖，表现为水头损失增加、出水水量减小、水质恶化。因此，必须定期对滤池进行反冲洗，使滤料上多余的增厚微生物膜以及截留在滤层中的脱落微生物膜和固体物质冲洗出滤池外，以保证废水处理时滤层中的水、气正常流通，保证滤池运行的连续性和有效性^〔5〕。

(1)二沉池、清水池、污泥池及附属设备设施均按利旧考虑，同时应加强对设备的日常维护以保证运行处理效果。

(2)鼓风机房利旧，但由于调节池增加了曝气管数量，相应供风量增大，鼓风机房的罗茨风机应重新选型，以供应好氧池和调节池鼓风曝气所需的空气。

(3)增设混合循环泵调节混合循环液的内回流。

(4)增设反洗泵用以清洗曝气生物滤池。

该优化改造工程中涉及的改造构筑物参数和新增设备如表2、表3所示。

该工程经优化设计改造并进行为期2个月的调试后，污水处理设施运行稳定，处理效果良好，运行效果如图3、图4所示。

由图3可知，系统原水COD为3 200~5 200 mg/L，水质波动较大，经隔油—调节—气浮有效去除废水中的油脂和悬浮物，减轻后续生化处理负荷，预处理出水COD为1 430~2 150 mg/L，平均去除率为51.56%；A²/O工艺缺氧段可将废水中的悬浮物和可溶性有机物水解为有机酸，大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性有机物转化成可溶性有机物，随后在好氧段被微生物生化降解，A²/O段出水COD为178~238 mg/L，平均去除率为89.04%；废水进入曝气生物滤池后，经反应器内填料所附生物膜的微生物氧化分解、滤料及生物膜的吸附截留和沿水流方向形成的食物链分级捕食而去除大部分有机物，BAF段出水COD为53~78 mg/L，平均去除率为65.98%。

由图4可知，系统原水NH₃-N为85~135 mg/L，预处理部分对氨氮的去除效果较差，NH₃-N出水为77~112 mg/L，平均去除率仅为14.34%；A²/O工艺厌氧段将废水中部分有机物氨化，NO₃^--N、NO₂^--N在缺氧段反硝化菌作用下生成氮气，A²/O段出水NH₃-N为16.8~24.2 mg/L，平均去除率为78.06%；曝气生物滤池通过生物膜内部微环境和缺氧反硝化达到脱氮目的，BAF段出水NH₃-N为6.1~9.1 mg/L，平均去除率为61.32%。

结合图3、图4和环境监测部门监测的清水池排口水质，可知出水中COD为53.0~78.0 mg/L，SS为6.0~18.6 mg/L，NH₃-N为6.1~9.1 mg/L，TP为0.10~0.45 mg/L，动植物油质量浓度为1.5~8.5 mg/L，pH为7.05~7.44，均达到《水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)中表2第1时段一级排放标准，也满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920— 2002)中道路清扫及绿化的水质要求。

该废水优化改造工程总投资为26.67万元，其中设备购置费为18.54万元，安装工程费(包括原有池体改造)为4.75万元，其他工程费用(含设计费、调试费等)为3.38万元。

工程实际运行费用主要包括电费、药剂费、维护费以及人工费(见表4)，与同类型废水的其他处理工艺相比经济性良好。

工程经优化改造后，主体工艺为A²/O生物脱氮除磷工艺，二沉池后设置曝气生物滤池进一步保障出水水质。整体工艺对COD和NH₃-N的去除率分别可达98.2%、92.8%，各项出水指标均达广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)中表2第1时段一级排放标准，满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920—2002)中道路清扫及绿化的水质要求。该工艺运行稳定，处理效果良好，水处理成本约为1.27元/m³。