(方法措施)屠宰廢水處理技術的現狀及進展

屠宰廢水處理技術的現狀及進展我國大部分城市已基本上實現了禽畜的定點集中屠宰，同時隨著人們生活水平的不斷提高，屠宰場的規(guī)模也在不斷擴大，屠宰廢水的排放量越來越大，而環(huán)保部門要求具有一定規(guī)模的屠宰場都必須建立專門的廢水處理站。一般屠宰廢水的水質具有以下特點：屠宰廢水一般呈紅褐色，有難聞的腥臭味,其中含有大量的血污、油脂質、毛、肉屑、骨屑、內臟雜物、未消化的食物、糞便等污物，固體懸浮物含量高。屠宰廢水有機物含量高，可生化性好其中高濃度有機質不易降解，處理難度較大，宰廢水中的營養(yǎng)物主要是氮、磷，其中氮主要以有機物或銨鹽形式存在，而磷主要以磷酸鹽的形式存在。以下就近年來國內外屠宰廢水處理的研究成果進行分析和評論。1 化學法常用于處理屠宰廢水的化學法主要有水解、混凝沉淀等，此法一般作為廢水的預處理，也可作為廢水的最終處理。1.1 堿性水解和酶水解該法使用堿性物質或酶水解以減少廢水中的脂肪顆粒，常作為屠宰廢水的預處理。通常采用石灰、NaOH、脂脂肪酶、細菌酶等，其中石灰經濟實用但是會產生大量的廢渣；用NaOH進行預處理時，控制NaOH的質量濃度在150-300mgL范圍內，可使平均脂肪顆粒降到處理前脂肪顆粒(Din)的737；用胰脂肪酶進行預處理效果最佳，胰脂肪酶PL-250可使脂肪顆粒粒徑最大降到處理前廢水中脂肪顆粒的603，而且胰脂肪酶更適用于水解牛剛S肪；用細菌酶處理，細菌酶的使用量較多時才能達到明顯的水解效果1。但是用堿性水解處理屠宰廢水會導致廢水的pH值出現波動，難以控制，使后續(xù)生物氧化法等工藝不易正常運行。1.2 混凝處理常用的混凝劑有鋁鹽、鐵鹽等，其中聚合硫酸鐵混凝處理屠宰廢水效果較好2，為減少鋁鹽的使用量，也可用聚合氯化鋁(PAC)和聚乙烯銨混合作為混凝劑3。在聚合硫酸鐵的合成中，加入任意比例的鋁鹽和一定比例的硅酸鹽，以及少量的聚丙烯酰胺生成一種新混凝劑CPFA-CS此復合無機高分子混凝劑具有較寬的pH值和溫度適用范圍，用它作為混凝劑處理屠宰廢水，CODcr，和色度去除串分別可達75和95以上，一次混凝處理即可達到或接近廢水綜合排放標準4。單純的混凝處理存在一個明顯的問題就是屠宰工序中產生的血水難以除去，并且同時產生大量的污泥和廢渣。所以如果在使用混凝劑處理前先對屠宰廢水進行適當變性處理，再采用硫酸亞鐵和氧化鈣復合混凝劑處理，出水CODcr，的質量濃度可以降到197.4mg/L，有較好的處理效果5,且此法簡便、高效，有較好的環(huán)境效益，但是該法處理的廢水限于CODcr，的質量濃度小于1000mgL的廢水?；炷ㄌ幚韽U水處理成本低，低溫下具有較好的處理效果，此法多用于處理濃度較低的廢水,或作為高濃度廢水預處理，以降低后續(xù)的生物處理的負荷。2 生物法據屠宰廢水水質特點知其具有較好的可生化性，且在有機物含量、有機元素種類和pH值等方面都較適合于采用生物法進行處理6。因此目前在屠宰廢水處理技術的選擇上生物法是經濟有效的處理方法。2.1 好氧生物處理法傳統(tǒng)的活性污泥法CODcr去除率一般為80%左右，BOD5為907，處理后的廢水一般難以達到廢水綜合排放標準，而采用序批間歇活性污泥法(簡稱SBR法)可大大突破這一界限。SBR法用于宰雞廠廢水處理，CODcr去除率可達到95%以上7。屠宰廠的廢水經預沉池、厭氧、SBR反應等工藝處理后，出水水質可優(yōu)于（GB8978-1996)一級排放標準8。在SBR法的基礎進行改造后出現了二段SBR法，其特點是系統(tǒng)設兩段SBR池串聯，分別培養(yǎng)出適宜于不同有機物的專性菌，從而使不同種類的有機物在不同的生化條件下都得到充分降解。該法對水質水量的變化適應能力強，運行靈活，抗沖擊能力強，出水的水質穩(wěn)定，易實現自動化控制9。SBR法處理屠宰廢水是一種較為經濟有效的方法，但由于屠宰廢水含有大量的油脂、血水，碳氮比和碳磷比大，氮、磷相對不足，此時易產生油性泡沫而使污泥松散和指數增高，易出現高粘性膨脹而導致污泥流失問題；為獲得較高的脫氮效果，SBR工藝必須設有攪拌裝置，且不可避免存在污泥上浮現象；另外該方法對油、SS、色度的去除效果并不理想，必須輔以一定的前、后處理工序10，因此氣浮除油脂成為SBR法處理屠宰廢水時所必須的處理單元；廢水經過SBR法處理后，其中氨氮含量仍然很高，必要時可在該工序后輔以化學方法除去。2.2 生物膜法序批式生物膜法具有良好的反硝化脫氮功能，水力條件好，抗沖擊負荷強，生物濃度高，可適合世代時間較長的消化菌生長。在相同運行條件下，生物膜系統(tǒng)處理效果優(yōu)于活性污泥系統(tǒng)，其CODcr，BOD5和油脂去除率分別可達97%，99%和8210-11，出水水質可達廢水綜合排放二級標準。達到相同的污染物去除率時，生物膜系統(tǒng)的運行管理更方便，且克服了活性污泥系統(tǒng)存在的一些問題，例如，該方法不會存在污泥流失問題，不需要設置攪拌裝置即可達到脫氮效果，且不存在污泥上浮現象。但序批式生物膜法對油脂、SS、色度的去除有限，故要設除油脂池和濾柱10。2.3 其它好氧處理法 采用好氧生物處理有機廢水，需要足夠的供氧量，但是傳統(tǒng)的供氧方式難以滿足較高濃度的有機廢水對氧的需求。20世紀80年代國外學者在總結深井曝氣和生物接觸氧化法各自的憂缺點的基礎上，開發(fā)了壓力生物接觸氧化法。此法通過提高反應器(壓力生物器，配有空壓機等壓力裝置)內的壓力，加快了氧的轉移速率，適合處理中濃度有機廢水12。此法具有反應速度快，占地面積小，基建費用低，運行管理方便及出水水質穩(wěn)定等優(yōu)點。 采用規(guī)模為25L的深井曝氣設備對屠宰廢水進行處理，結果表明在最佳操作條件下曝氣8h，CODcr,BOD5,懸浮物，動植物油平均去除率分別可達82-83，81.09，85.2，94.54。處理費用估算僅0.15元m3，能耗較普通活性污泥法節(jié)約4050，占地節(jié)省50，處理費用節(jié)省50以上，是一種高效低能耗處理屠宰廢水的較佳方法13。在廢水水溫較高，氣候溫和的環(huán)境下，采用喜溫好氧處理屠宰廢水效果較好運行溫度維持在52時，CODcr去除率達93以上14。3 厭氧生物處理厭氧生物處理法主要用于處理高濃度有機廢水在屠宰廢水的處理中使用很多種改進了的厭氧法，針對屠宰廢水的各種處理工藝的特點、處理對象特點，各種厭氧法的處理效果和優(yōu)缺點如下表1。表1 各種厭氧生物處理的比較 工藝名稱有機負荷/（kgCODcrm-3d-1）COD去除率/%優(yōu)缺點厭氧固定膜反應器15885-95間歇操作簡單，但當有機負荷率過大時，去除效果不很理想厭氧序批式反應器（ASBR)16340水力停留時間對系統(tǒng)性能影響較大膨脹顆粒污泥床（EGSB)反應器171567污泥中不會發(fā)生脂肪堆積的現象升流式厭氧污泥床(UASB)反應器181-590CODcr去除率高，但單個UASB處理達不到屠宰廢水排放標準厭氧濾池（AF)192-380-85耐沖擊負荷，但比USBR處理效果差雙UASB回流反應器201.877-82處理效果較好與好氧法相比，厭氧法在獲得同樣高的BOD5去除宰條件下具有成本低，產生的淤泥少、穩(wěn)定、易脫水，占地面積小，操作方便，且產生的甲烷可作為燃料再利用的優(yōu)點。但常用的UASB，AF，ASBR等高效厭氧反應器受廢水中懸浮固體及其油脂、脂肪濃度的影響較大。如果廢水中含有的氨氮濃度較高，或者厭氧分解有機物過程產生的氨氮較多，使得水質達不到排放標準，就必須采用如下敘述的組合工藝。4 組合工藝處理為了既獲得更好的處理效果，又可以降低處理成本，屠宰廢水的處理往往采用多種方法相結合的工藝。下面敘述幾種典型的組合工藝。加壓生物接觸氧化混凝沉淀組合工藝，該工藝適合處理中濃度的屠宰廢水，試驗結果表明，生物反應器壓力平均為300kPa，進水(CODcr)約為11001700mgL，(BOD5)約為600900mgL，BOD5容積負荷(以BOD5計)平均7.6k/g(m3d)，出水先經過加壓生物接觸氧化處理后，提高廢水中的溶解氧和有機物的降解速率，再經混凝沉淀后可達到現有企業(yè)的二級排放標準2。該工藝處理中濃度廢水效率較高，但處理成本高，難于維護與管理。二段高速上流式厭氧污泥床(UASB)法和溶解空氣浮選升流式厭氧污泥床(DAF-UASB)法是在單個UASB法上的改進工藝，適合處理含高濃度懸浮固體、脂肪顆粒和油脂的屠宰廢水。二段高速上流式厭氧污泥床(UASB)法的第一階段為使用蕈凝劑淤泥的UASB(即UASBf)反應器，可以去除脂肪顆粒、油脂等不溶解的CODcr,第二階段為使用粒狀淤泥的UASB(即UASBa)反應器，去除溶解性的CODcr，此法CODcr，去除率可達90以上。水解酸化生物吸附再生接觸氧化工藝，該工藝特別適合于處理高濃度、水質水量變化較大的廢水。在進水(CODcr)為15004000mgL的條件下，CODcr去除率可達95以上，該法采用AB兩段組合工藝，A段負荷高，污泥絮體具有較強的吸附能力和良好的沉降性能，抗沖擊負荷能力很強，對有毒物質的影響具有很大的緩沖作用，但是污泥量較高，需采取相應的污泥處理措施，B段二沉池出水中的少量難沉降的脫落生物膜通過氣浮處理進一步去除，以提高出水水質12。CAF渦凹氣浮-SBR法采用機械格柵去除了大部分固體污染物，避免了大塊固體顆粒影響氣浮、曝氣工藝，大大降低了后續(xù)工藝的處理負荷，然后機械過濾把關，保證了出水穩(wěn)定達標，再經過氣浮池和SBR塔。該工藝綜合了CAF和SBR的優(yōu)點，CAF氣浮系統(tǒng)操作彈性大，抗沖擊負荷能力強，出水穩(wěn)定，對于污染物濃度較小的原水，僅采用CAF系統(tǒng)即可滿足水質的排放要求，可以在一定時間內運行SBR塔，節(jié)省運行維護費用，采用該工藝處理的廢水CODcr去除率達80-9022。升流式厭氧污泥床過濾器(UASBAF)序批式活性污泥法(SBR)工藝，該工藝是適用于水質波動較大、蛋白質含量高的廢水處理。其中升流式厭氧污泥過濾器是將升流式厭氧污泥床(UASB)和厭氧濾池(AF)組合為一體的反應器，適應于間歇進水的屠宰廢水，容積負荷(以CODcr計)為0.1140346kg(m3d)；而SBR為序批式活性污泥法，在同一池內按進水、反應、沉淀、排水分階段周期進行，耐水量水質沖擊負荷。SBR非常適應于屠宰廢水每天有規(guī)律地間歇排放的特點。有機物先經過UASBAF厭氧消化后，分解生成的氨氮經過SBR后去除率達68.623。該工藝具有工藝流程簡單、耐沖擊負荷、運行管理簡便、工程造價省和運行費用低等特點，適合于小型肉類加工廠的屠宰廢水處理工程。5 屠宰廢水處理技術的應用分析考慮屠宰廢水水質特點，對比各種處理方法的優(yōu)缺點，得出目前屠宰廢水最經濟有效的處理技術為：以生物法為主，輔助必要的物理、化學等方法作預處理。例如以采用生物處理法為主體的二級SBR法工藝路線處理效果較好。在北方地區(qū)，尤其是經濟不發(fā)達的北方地區(qū)，考慮到氣溫低，占地要求小，運行費用要求低等因素，深井曝氣法為首選方法。 厭氧生物處理成本低，但不能較好地去除氨氮，故對于出水水質要求較高的情況下，通常經過厭氧處理后，還需進行好氧處理或采用化學法去除氨氮才能達到水質排放要求。好氧法不僅可以獲得很高的CODcr去除率，而且還可以去除氮、磷，但成本很高，所以對