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吉林农业大学硕士学位论文 屠宰废水污染治理及中水回用工艺研究 屠宰废水污染治理及中水回用工艺研究 摘要 屠宰厂废水是我国较大的一类工业废水，水量小而分散，以有机污染物为主，浓度变 化大，对处理工艺和运行有一定的要求。本文介绍了屠宰废水的来源、水质和水量；总结 了近十几年来国内外屠宰废水处理领域的技术发展和应用状况，简单介绍了国外目前已用 于生产的常见几种处理流程，及其处理效率、出水水质等；着重介绍了国内应用较广泛的 处理工艺，讨论了生物处理、自然生态处理、化学处理的特点以及工艺的组合应用，分析 了各工艺的进水水质要求、处理效率、处理成本以及各工艺的优缺点、局限性。从我国现 阶段的情况看，屠宰废水处理应朝着高效、节能、资源化、易于管理的方向发展。 本实验以吉林鸿大牧业有限公司屠宰废水为研究对象，对具有相同生产工艺的德惠德 大肉鸡屠宰车间排放的屠宰废水进行采样监测。因生产周期性影响着排污的规律性，为了 得到代表性的废水样，根据排污情况在屠宰车间排放口进行周期性采样。在一个工作日内， 每隔四小时采一个样，共取6 个水样，对样品进行测定，取平均值作为屠宰废水的水质数 据。根据水质数据、企业用水情况、对比国内外各种处理方法的优缺点，在北方地区，尤 其是经济不发达的北方地区，考虑到气温低占地要求小，运行费用要求低等因素，设计出 两套污水处理及中水回用措施方案。分别对出水水质、处理效果、基建费用、运行费用及 处理吨水成本进行分析、对比论证，得出了一套优选方案，即： 肉鸡屠宰废水采用沉淀隔油气浮水解酸化接触氧化消毒处理工艺， 单位处理成本1 2 5 元m 3 废水。处理后的水一部分进入中水回用设施进行处理，中水采用 砂滤高效气浮双氧水再消毒并去除过高有机物，提高溶解氧工艺，单位处理成本 0 8 0 元m 3 中水。经过上述两套工艺处理后，单位处理成本2 0 5 元m 3 中水。这部分中水 可以回用到待宰舍地面冲洗、车间地面清洗和厂区道路清扫、绿化用水。 中水处理成本远低于工业用水的成本，这样不仅降低了企业的生产成本，而且为节约 用水提供了一套切实可行的方案。 此工艺可在吉林省内的屠宰企业推广，达到开发能源，变废为宝，又促进农业养殖屠 宰业的发展，是一项具有生态平衡、良性循环的可持续发展工程。屠宰废水的处理及资源 化的经验对于城市和养殖屠宰业粪便污染的治理有着较好的参考价值，是屠宰行业节能降 耗一个好的途径，具有较高的社会效益。 关键词：屠宰废水，废水治理，工艺流程，中水回用，处理成本 吉林农业大学硕士学位论文 屠宰废水污染治理及中水回用工艺研究 s t u d yo ns l a u g h t e r h o u s ew a s t e w a t e rp o l l u t i o nc o n t r o la n d r e c l a i m e dw a t e rr e u s et e c h n o l o g y a b s t r a c t s l a u g h t e r h o u s ew a s t e w a t e rh a sal a r g ep r o p o r t i o ni nt h ei n d u s t r yw a s t e w a t e r ，t h ep o l l u t i o ni ss c a t t e ra n d m o s to ft h ep o l l u t a n ti so r g a n i c ，t h ea m o u n ti ss m a l la n dd e n s i t yc h a n g eal o t ，s oi ti sn o t e a s yt od e a lw i t h t h i sc o n t e x ti n t r o d u c et h eo r i g i n 、q u a l i t ya n dq u a n t i t yo fs l a u g h t e r h o u s ew a s t e w a t e r , s e v e r a la b o a r dp r o c e s s f l o w - p a t h 、e f f i c i e n c ya n de f f l u e n tq u a l i t yr e s p e c t i v e ；p o p u l a r l yi n t e r n a lp r o c e s sf l o w p a t kw es u m m a r i z et h e d e v e l o p m e n to f t r e a t m e n tt e c h n o l o g ya n da p p l i c a t i o ni ns l a u g h t e r h o u s ew a s t e w a t e rf o rd e c a d e s ，w od i s c u s s t h ef e a t u r eo f b i o l o g yp r o c e s sa n dn a t u r a le c o l 画e a lp r o c e s sa n dc h e m i c a lp r o c e s s ，a p p l i c a t i o no f c o m b i n a t i o n p r o c e s s ，w ea l s oa n a l o g yt h ed e m a n d so fi n f l u e n tq u a l i t y ，e f f i c i e n c y ，c o s t ，v i r t u e sa n dl i m i t s t h ee x p e r i m e n ts t u d i e do nt h es l a u g h t e r h o u s ew a s t e w a t e ro fj il i n h o n gd aa n i m a lh u s b a n d r yc o m p a n y l t d a n dm o n i t o r e dt h es l a u g h t e r h o u s ew a s t e w a t e rf r o maw o r k s h o po fd eh u id ed ac h i c k e np r o c e s s i n g f a c t o r yw h i c hh a st h es a m ep r o d u c t i o n 瞰e s s w et o o ks a m p l e se v e r yf o u rh o u r se v e r y d a ya n dw em o n i t o r e d 6s a m p l e sa n dt o o kt h ea v e r a g ea ss l a u g h t e r h o u s ew a s t e w a t e rq u a l i t yp a r a m e t e r t h e nw ed e c i d e dt w op r o c e s s f l o w - p a t h sa c c o r d i n gt oq u a l i t ya n dq u a n t i t ya n dt e m p e r a t u r ea n de r e t h e nw ee h o o s e dt h eb e s to ft h et w o p r o c e s sf l o w - p a t h t h ef l o wd i a g r a mo fc h i c k e np r o c e s s i n gw a s t ew a t e rt r e a t m e n ti sb e l o w ：s e d i m e n t a t i o na n do i ls e p a r a t i o n t a n k 一f l o a t a t i o n t a n k 一一h y d r o l y s i s a n d a c i d i f i c a t i o nt a n k - c o n t a c t o x i d a t i o n t a n k - d i s i n f e c t i n gt a n k t h ec o s to ft h et r e a t m e n ti s1 2 5 y u a n m 3 t h e np a r to ft h ee f f l u e n ti sr e t r e a t e d i nr e u s eo fr e c l a i m e dw a t e rs y s t e m ，t h ef l o wd i a g r a mi sb e l o w ：s a n df i l t r a t i o nt a n k 一a d v a n c e dn o a t a 畸彻 t a n k j - h y d r o g e np e r o x i d el i q u o rd i s i n f e c t i n gt a n k ，w ea l s or e m o v a le x o r b i t a n to r g a n i c sa n de n h a n c et h e a m o u n to fd oo ft h ew a s t e w a t e r t h ec o s to ft h er e c l a i m e dw a t e rs y s t e mt r e a t m e n ti s0 8 0 y u a n m 3 t h et o t a l c o s ti s2 0 5 y u a n m 3 t h e nw ec a nu s et h ee f f l u e n ta g a i n c o s t0 fm er e c l a i m e dw a t e rt r e a t m e n ti sm u c hl o w e rt h a nt h ei n d u s t r yw a t e r w ec a nr e d u c ee n t e r p r i s e s p r o d u c t i o nc o s ta n dp r o v i d ep l a n sf o rs a v i n gw a t e rt h r o u g h i t w es h o u l dp o p u l a r i z et h ep r o c e s st ot r e a ts l a u g h t e r h o u s ew a s t e w a t e rb e c a u s et h ep r o c e s sc a l lp r o m o t e t h ed e v e l o p m e n to fa g r i c u l t u r ea n da q u a c u l t u r e ，i ti se c o l o g i c a lb a l a n c ee n g i n e e r i n ga n da l s os u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n te n g i n e e r i n g t h ee x p e t i e n c eo ft h ef f e a t m e n ta b o u ts l a u g h t e r h o u s ew a s t e w a t c ri sag o o d r e f e r e n c et ot h et r e a t m e n to fc i v i la n da q u a c u l t u r ef e c e sa n dh a v eah i g hs o c i a lv a l u e k e y w o r d s ：s l a u g h t e r h o u s ew a s t e w a t e r , t r e a t m e n t , p r o c e s sf l o w - p a t k r e u s eo fr e c l a i m e dw a t e r ，c o s to ft h e t r e a t m e n t 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得吉林农业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文储躲闺 签字日期：跏驴年月二日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解吉林农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意吉林农业大学可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 导师签名：赵f 3 当j 毡签字日期：佃扩年夕月侈绍 吉林农业大学硕士学位论文 屠宰废水污染治理及中水回用工艺研究 1 前言 屠宰废水是我国最大的有机污染源之一。随着经济的发展和人民生活水平的提高，肉 类食品加工业将会有更大发展，若不进行处理，其对环境污染还有不断加剧的趋势。据调 查研究n 1 ，我国生猪日屠宰量5 0 0 - 5 0 0 0 头的屠宰厂已有1 0 0 0 多家，估计每年排放废水量约 3 0 亿m 3 左右，约占全国工业废水量的6 。如果屠宰废水不经处理直接排入地表水体，大量 的悬浮物和有机物将迅速消耗水体的溶解氧，使水体水质恶化，影响正常的生活和生产用 水，同时废水中的致病菌进入水体，将会成为某些疾病的传染源。因此，屠宰废水的治理 以及再利用对保护水体环境和人类健康具有十分重要的意义。 1 1 屠宰废水的来源、水质和水量 1 1 1 来源 屠宰厂的生产工序一般如下： 畜禽一圈一围一圈一匝固 以上每一道工序几乎都要排放废水，宰前，待宰圈每天排出粪便冲洗水；屠宰车间要 排出含血污和粪便以及地面冲洗水；烫毛时要排出含大量畜禽毛的高温水；解剖车间排出 含肠胃内容物的废水。现在的一般屠宰厂也从事油脂提取，因此炼油废水也成为屠宰废水 的一个重要组成部分，此外屠宰厂还有来自车间卫生设备、锅炉、办公楼等地的生活污水。 1 1 2 水量 屠宰厂排出的废水量一般变动都较大，这是屠宰厂的共性。它主要体现在以下三方面： 第一：不同的屠宰厂由于工艺上的差异。现有资料表明噜1 ，每屠宰一头猪排水量约为 0 2 4 2 3 m 3 ，但大多数工厂在0 6 川8 3 m 3 头猪左右。 第二：屠宰厂的生产一般是非连续性的，每日只有一班或两班生产，所以废水量在一 日之中的变化较大。在时变化系数上，一般屠宰厂的是变化系数也大，可达2 0 ，这样， 最大时流量与最小时流量之比可能超过3 0 口1 ； 卤 吉林农业大学硕士学位论文屠宰废水污染治理及申水回用工艺研究 第三：屠宰生产一般具有明显的季节性，即有所谓淡、旺季。有些厂在淡季时甚至停 产。所以屠宰废水的流量在一年之中变化是很大的。 1 1 3 水质 屠宰废水来自牧畜、禽类、鱼类宰杀加工，是我国最大的有机污染源之一。屠宰废水 一般呈红褐色，有难闻的腥臭味，其中含有大量的血污、油脂质、毛、肉屑、骨屑、内 脏杂物、 未消化的食物、 粪便等污物，固体悬浮物含量高。 屠宰废水有机物含量高，可生化性好，但其中高浓度有机质不易降解，处理难度 较大。屠宰废水中的营养物主要是氮、磷、其中氮主要以有机物或铵盐形式存在，而磷 主要以磷酸盐的形式存在。屠宰废水的污染负荷一般都随着屠宰加工深度的增加而增加， 同时，与其他工业污染相似，一般小厂比大厂的污染负荷要高。不同的屠宰厂，由于生产 和加工工艺的不同，废水水质不尽相同，即使是同一屠宰厂，不同加工阶段的废水水质也 有很大的差异。据统计。川，屠宰厂废水水质一般为：c o d 伢6 0 0 - - - - 6 0 0 0 m g l 、b o d 。3 0 0 3 0 0 0m g l 、s s4 0 0 , - 一2 7 0 0 m g l ，p h 6 2 6 9 。除p h 值外，其余指标均有较大的变动幅 度。这些指标的高低，主要取决于屠宰厂对血液的回收量和内脏整理车间对食物和粪便的 处置方法。目前，英国、瑞典等国已成功地开始了屠宰废水中蛋白质的回收位1 ，这对降低 其污染指标无疑是有益的。 1 2 国外屠宰废水治理技术 国外近2 0 年的资料表明n 1 ，尽管屠宰废水的处理工艺多种多样，但主体构筑物大多数 采用生物处理。目前已经用于生产和已研究成功的生物处理工艺有：活性污泥法( 包括纯 氧活性污泥法) 、高负荷生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、氧化沟、氧化塘、流化床、 u a s b 以及厌氧接触工艺等。化学处理工艺有絮凝沉淀。物理处理工艺有气浮、沉淀、离心 分离等，以下是国外常见的几种处理流程。 1 2 1 化学生物流化床工艺哺1 在废水生物处理工艺中，生物流化床技术是一种新型的生物膜法工艺，是继流化床技 术在化工领域广泛应用后于2 0 世纪7 0 年代初发展起来的。其载体在流化床内呈流化状态， 使固( 生物膜) 、液( 废水) 、气( 空气) 三相之间得到充分接触，颗粒之间剧烈碰撞，生 物膜表面不断更新，微生物始终处于生长旺盛阶段嗨1 。 该工艺的特点：带出体系的微生物较少； 小，不会因为生物量的累积而引起体系阻塞； 面积较大；b o d 容积负荷高；占地面积小。 2 基质负荷较高时，污泥循环再生的生物量最 生物量的浓度较高并可以调节；液一固接触 吉林农业大学硕士学位论文屠宰废水污染治理及中水回用工艺研究 该工艺处理流程见下图： 废一臣丑一圈一圈一 圈一 好氧流化床 上 二沉池 该流程中，流化床的容积负荷达8 5 9 8 5 k gb o d 。l n 3 d ，水力停留时间仅8 8 3 0 8 m i n ，回流比1 6 。b o d 。去除率7 1 - - - - 9 4 ，油脂去除率2 9 - - - - 8 4 忉。 1 2 2 浮选生物法伽 该工艺的处理流程见下图： 废一匦卫一圈一圈一 圈一圈一 浮选池 上 生物处理 利用该工艺处理6 0 0 0 m 3 d 的屠宰废水，各项指标的去除率均达到较高水平，其中，b o d 。 去除率8 0 ，c o d 。，去除率8 5 ，s s 去除率9 0 ，总氮、总磷的去除率也分别达至u 7 5 和9 0 以 上m 。 1 2 3 厌氧附着膜膨胀床工艺n 们 j e w e l l 等人( 1 9 7 4 年) 研究和开发了厌氧附着膜膨胀床工艺( a n a e r o b i ca t t a c h e d f il me x p a n d e db e dp r o c e s s ) ，其与流化床的区别在于载体的膨胀程度，以填料层高度 计，膨胀床的膨胀率约为1 0 2 0 ，流化床则为2 0 7 0 。b r u c ej a l d e r m a n e t a l n 通过对比厌氧膨胀床、滴滤池、活性污泥法等工艺的费效比，发现对于小型污水厂 而言，厌氧膨胀床加后续滴滤池的设计是最经济的选择，耗能最少，污泥产率最低。 该工艺的处理流程见下图： 吉林农业大学硕士学位论文屠宰废水污染治理及中水回用工艺研究 废圈一囤 厌氧附着膜膨胀床 上 出水 二沉池 该工艺处理水量5 0 0 m 3 d ，厌氧附着膜膨胀床容积负荷达8 k gc o d m 3 d ，水力停留时间 2 7 h ，c o d 去除率7 5 , - - , 8 0 ，出水水质良好n 。 1 2 4 厌氧滤池工艺n 幻 厌氧滤池的主要优点是：处理能力较高；滤池内可以保持很高的微生物浓度；不需另 设泥水分离设备，出水s s 较低；设备简单、操作方便等。它的主要缺点是；滤料费用较贵； 滤料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚。堵塞后，没有简单有效的清洗方法。因此，悬 浮物高的废水不适用。 该工艺的处理流程见下图： 废一圈一圈一圈一圈 该流程c o d 和s s 去除率分别为8 9 和6 2 5 ，油脂去除率5 0 ，该运行经验表明，屠宰废水 的预处理相当重要，主要是去除悬浮物和油脂，为后续生物处理创造条件。 1 2 5 塔式滤池工艺m 1 该工艺的处理流程见下图： 废一圈一圈一圈一固 该工艺中塔式滤池的水力负荷为4 3 m 3 m 2 d ，b o d 和s s 去除率分别为8 4 矛1 3 7 7 n 。 1 2 6 氧化塘工艺m 1 该工艺的处理流程见下图： 4 吉林农业大学硕士学位论文屠宰废水污染治理及中水回周工艺研究 该流程的运行结果表明，氧化塘能承受较大的水力负荷和有机负荷的波动，出水水质 较好。 1 3 国内屠宰废水治理技术与应用进展 国内屠宰废水处理的工艺很多，应根据进水水质的特点、处理要求并综合考虑经济、 管理因素选择最适合的处理工艺，注意不同工艺的组合使用。我国目前屠宰废水的处理多 以小水量废水处理站为主，现从生物处理、自然生态处理、化学处理等几个方面进行简述。 1 3 1 生物处理 据屠宰废水水质特点知其具有较好的可生化性，且在有机物含量、有机元素种类和 p h 值等方面都较适合于采用生物法进行处理n 6 | ，因此目前在屠宰废水处理技术的选择上 生物法是经济有效的处理方法。 1 3 1 1 好氧生物处理 活性污泥法是当前污水处理领域应用最广泛的技术之。普通活性污泥法处理屠宰废 水很难达到处理要求，普遍存在以下困难“ ：屠宰厂的水量变化大，难以满足连续流曝气 池对水流稳定性的要求；易发生污泥膨胀：剩余污泥量大、处置费用高；难以满足脱氮要 求。c o d c r 去除率一般为8 0 左右，b o d 。的去除率为9 0 ，处理后的废水一般难以达到废水 综合排放标准，针对普通活性污泥法存在的问题，一些新的处理工艺开发并成功应用于屠 宰废水的处理。 ( 1 ) 序批式活性污泥系统( s b r ) s b r ( s e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ) 工艺适应当前好氧生化处理工艺的发展趋势，简 易、高效、低耗，广泛地应用于屠宰废水的处理中。其主要优点有n 钔： 流程简单，无二沉池和污泥回流设备； 比普通活性污泥法可节省基建投资3 0 、运行费用1 0 2 0 ； 吉林农业大学硕士学位论文屠宰废水污染治理及中水回用工艺研究 不易发生污泥膨胀，具有较强的脱氮除磷能力；剩余污泥性质稳定，便于浓缩和脱 水： 耐冲击负荷能力强。 s b r 间歇运行的特点很适合处理流量变化大的屠宰厂废水，已在很多国家广泛应用于 小型污水领域n 引。此工艺处理屠宰废水c o d c r 、b o d 。的去除率分别达到8 0 、9 0 以上，氨 氮去除率达8 0 一- 9 0 。j k e l l e r 3 等人在研究s b r 处理屠宰废水脱氮的过程中发现，通过 控制溶解氧浓度可使约5 0 的氮通过同步硝化反硝化去除，而控制这种脱氮过程对减少处 理费用，提高出水水质有重要意义。c a s s i 艺是s b r 改进工艺，它在反应器前部增加了一个 生物选择器，实现了连续进水，剩余污泥性质稳定，泥量只有传统活性污泥法的6 0 左右 2 l 】 o s b r 法处理屠宰废水是一种较为经济有效的方法，但由于屠宰废水含有大量的油脂、 血水，碳氮比和碳磷比大，氮、磷相对不足，此时易产生油性泡沫而使污泥松散和指数 增高，易出现高粘性膨胀而导致污泥流失问题；为获得较高的脱氮效果，s b r i 艺必须设 有搅拌装置，且不可避免存在污泥上浮现象；另外该方法对油、s s 、色度的去除效果并 不理想，必须辅以一定的前、后处理工序盟约， 因此气浮除油脂成为s b r 法处理屠宰废水 时所必须的处理单元；废水经过s b r 法处理后，其中氨氮含量仍然很高，必要时可在该工 序后辅以化学方法除去。 ( 2 ) a b 法 a b 法是生物吸附活性污泥法的简称，a 段污泥负荷可高j 船 6 k g b o d 5 ( k g m l j s s d ) ，对废水 主要起生物吸附作用：而b 段负荷较低，不大于0 3 k g b o d s k g m l s s d ，主要起生物氧化 作用乜。a b 法特别适用于屠宰废水悬浮有机物浓度高、水质水量变化大的特点，一般不设 初沉池，对b o d 。、c o d c r 、s s 、p 和n h 。一n 的去处率一般高于常规活性污泥法，且可节省基 建投资约2 0 、节省能耗1 5 左右心钊。 ( 3 氧化沟 氧化沟对水质、水温、水量的变动有较强的适应性，污泥龄长，可以产生硝化反硝化 反应，有脱氮功能。污泥产率低且稳定，勿需消化。表1 幽1 给出了国外采用氧化沟工艺处 理屠宰废水的参数与除污染效果。 6 吉林农业大学硕士学位论文屠宰废水污染治理及中水回用工艺研究 ( 4 ) 水解酸化一好氧生物处理 针对屠宰废水高分子有机物浓度高的特点，研究者在好氧生物处理前加入酸化处理， 开发出酸化一好氧生物处理工艺乜射。酸化过程中动物性复杂大分子有机物降解成小分子溶 解性有机物，为后续反应提供优质的底物，提高了好氧处理效果及整个系统的抗冲击能力 和稳定性；同时类似于消化池的固体降解过程实现了污水酸化和污泥消化的集中处理，污 泥产量低。张森林啪1 对酸化一s b r i 艺的研究表明( 见表2 ) ，在保证处理效果的同时，总 投资、占地面积和能耗比传统活性污泥工艺降低。万秀林等啦7 1 采用兼氧一a b i 艺低温处理 屠宰废水也取得良好的处理效果，废水各主要污染物去除率均达9 0 以上。 表2s b r 屠宰废水实验和工业装置全流程运行结果均值 1 3 1 2 厌氧生物处理 一般地，厌氧生物处理c o d c r 浓度大于1 0 0 0 m g l 的中高浓度工业废水具有优势雎8 1 ，可 以回收生物能，低能耗，容积负荷率高，对环境的要求低，剩余污泥稳定，产量仅为好氧 系统的1 1 0 1 6 ；投资费用低、管理简易，有广阔的应用潜力。 与好氧法相比，厌氧法在获得同样高的b o d s 去除率条件下具有成本低、产生的淤泥 7 吉林农业大学硕士学位论文屠宰废水污染治理及中水回用工艺研究 少、稳定、易脱水、占地面积小、操作方便，且产生的甲烷可作为燃料再利用的优点。 但常用的u a s b 、a f 、a s b r 等高效厌氧反应器受废水中悬浮固体及其油脂、脂肪浓度的影响 较大晒1 。如果废水中含有的氨氮浓度较高，或者厌氧分解有机物过程产生的氨氮较多， 使得水质达不到相应的排放标准，就必须采用组合工艺。 ( 1 ) 普通厌氧消化池 普通厌氧消化池，又称传统或常规消化池，已有百余年的历史，最早出现的消化池依 次是化粪( 腐化) 池和双层沉淀池。它们的共同特点是废水分别由沉淀池底和中层排出， 所产的沼气从池顶排出。优点：结构简单，可以直接处理悬浮物、固体含量较高或颗粒较 大的废液。缺点：缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装置，消化池中难以保持大量的活 性微生物，水力停留时间长，管理不便啪1 。 厌氧消化池处理屠宰废水的成本低，操作和维护简便，有机物去除率高；但反应速率 慢，水力停留时间长，占地面积大，对温度要求高，低于2 1 效率将会大大下降，大型厌 氧消化系统一旦由于低温而瘫痪就很难恢复1 。因而此工艺不适合用于土地紧张或常年温 度偏低的地方。 ( 2 ) 厌氧序批式活性污泥系统( a s b r ) a s b r 主要特征是以序批式间歇的方式运行。通常由一个或几个a s b r 反应器组成。a s b r 有一个完整的运行操作周期按次序应分为四个阶段：进水期、反应期、沉降期和排水期。 单个a s b r 反应器就是一个能顺利完成运行周期的处理系统口。对于间歇排放的废水，只要 排水间歇期足够长，使进水、反应、沉降、排水等一连串操作能够完成，用一个反应器就 能达到处理要求对于连续徘放的废水，则用几个反应器轮流接纳废水，分批进行处理。 as b r 较其他厌氧处理工艺具有不需要脱气和回流设备，有机物和s s 去除率高的优势， 因而被誉为屠宰废水处理中很有发展前途的工艺d 2 l 。消化产生的生物气可用于系统搅拌， 或作为能源直接利用。d i 。m a s s e 口3 1 研究表明as b r 处理屠宰废水的适宜条件是：间歇搅 拌，温度2 5 3 5 。c ，反应时间2 4 h ，污泥负荷0 2 o 5 k g ( k g m l s s d ) ，在此条件下c o d c r 和s s 的去除率分别达n 9 8 和9 1 。 ( 3 ) 高效厌氧反应器 上世纪7 0 年代以来，厌氧反应器在研究和应用方面取得了长足进步。特别是水力停留 时间( h r t ) 与生物固体停留时间( s r t ) 的分离而导致高效反应器的研制和推广，使污水 厌氧处理技术成为污水生物处理两大技术之一。从已开发的反应器系统来看，升流式厌氧 污泥床( u a s 6 ) 、膨胀颗粒污泥床( e g s b ) 、内循环( i c ) 反应器、厌氧折流板反应器( a b r ) 及其衍生的其它系统应用最广。这些反应器内部能自然生成具有出色降解有机物能力的和 优越沉降性能的厌氧颗粒污泥。 近年来用高效厌氧生物反应器处理屠宰废水成为热点。通过强化传质和提高污泥浓度 吉林农业大学硕士学位论文 屠宰废水污染治理及中水回用工艺研究 高效厌氧反应器可在短时间内得到良好的去除效果，较传统厌氧消化池其最大的优势是负 荷能力高、水力停留时间短、占地小。国内应用于屠宰废水的工艺主要有制：上流式厌氧 污泥床( u a s b ) 、厌氧滤池( a f ) 、厌氧流化床( a f b ) 、厌氧折流床反应器( a b r ) 、厌氧固 定膜反应器( a f f r ) 、内循环反应器( i c ) 等。 u a s b 反应器结构紧凑、简单、负荷能力高，因而广受青睐。a y o o bt o r k i a n 实验表明 u a s b 处理屠宰废水在1 3 - - 一3 0 k g c o d m 3 d 负荷下，c o d c r 去除率为7 5 - - - 9 0 。然而u a s b 也存在一些问题，如污泥易流失，颗粒污泥难于形成，系统难于启动等。针对这些问题， 研究人员不断采用新的方案改进u a s b 的性能口引。i r u i z 和r a f a e lb o r j a 等人分别将u a s b 与a f 串联使用处理屠宰废水，使反应器同时具有u a s b 和a f 的特点。利用a f 保持生物量和耐 冲击负荷的优点，减轻了对u a s b - - 相分离器的性能要求，提高了系统抗负荷冲击的能力。随 着系统附着生物量从0 5 9 v s s l 增至5 9 v s s l ，c o d c r 的去除率也升至9 0 2 9 3 4 。 c l a u d i ae t c a i x e t a 使用一种新型高效三相分离器也达到了提高u a s b 耐负荷冲击能力 和处理效果的目的m 1 。a f 处理屠宰废水的稳定性好，在有机负荷2 0 - 一2 5 k g c o d m 3 d 时， c o d c r 去除率可达8 0 - 9 0 ，但是a f 极易堵塞，必须定时冲洗。r d e lp o z o 利用a f f r 处 理屠宰废水，对间歇运行的适应性优于u a s b 。i c 反应器也是近二十年来发展起来的高效厌 氧反应器，邓良伟采用i c 工艺处理屠宰废水总磷的去除率可达5 3 8 。 ( 4 ) 厌氧生物处理的预处理 屠宰废水中含有的大量的s s 和油脂，进入厌氧系统前对屠宰废水进行去除s s 和油脂的 预处理是十分必要的。否则会大大降低厌氧反应速度和甲烷产量，进入u a s b 还会引起污泥 上浮和流失。因此在n t m a n j u a n t h 在u a s b 前采用压力气浮作为预处理单元口7 1 ，气浮可 以去除原水中5 0 的污染物，后续处理的反应速率及产甲烷量均有所提高。厌氧处理出水 中n h 3 - n 、硫化物等还原性污染物较多，没有脱氮能力，有时出水的b o d 5 偏高，还需进一 步处理。 1 3 2 自然生态处理 自然生态处理是自然条件下通过环境生物净化废水的一种方法，目前已成为研究与应 用的热点，其中对稳定塘、土地处理、人工湿地的研究与应用最多。它们的共同特点是能 耗低，管理简便，运行费用低，有利于废水的综合利用。 1 3 2 1 稳定塘工艺 稳定塘是一种利用天然净化能力的生物处理构筑物的总称。主要利用菌藻的共同作用 处理废水中的有机污染物。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修 简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点，在我国， 特别是在缺水干旱的地区，是实施污水的资源化利用的有效方法，所以稳定塘处理污水近 o 吉林农业大学硕士学位论文屠宰废水污染治理及中水回用工艺研究 年来成为我国着力推广的一项新技术1 。 屠宰废水在进入氧化塘处理前，必须经预处理，否则悬浮物和有机物浓度过高，氧化 塘的处理效果不理想口9 1 。通常在氧化塘正常运行的条件下c o d c r 的有效临界点为6 2 6 m g l ， 一旦超过临界点氧化塘中植物受伤，净化作用降低。采用厌氧塘、兼性塘和好氧塘串联系 统处理屠宰废水，从建造和运行角度而言是最经济的，并且处理效果令人满意。除了开始 运行时有些气味外，不会产生其他问题。 1 3 2 2 土地处理 利用土地及其土壤一植物系统对污染物的净化能力，对污水进行处理。土壤是一个处 于半稳定状态的物质体系，对外界环境条件变化及外来物质具有缓冲能力。污水通过土壤 一植物系统的物理、化学、生物等方面的作用，其中的有害毒物可以得到处理；处理后的 水肥可用以促进农作物、草场或树木正常生长。 土地处理的类型地面漫流。用喷洒或其他方式将污水有控制地排入土地。此方法 适用于处理高浓度的有机废水和城市污水。灌溉。氧化塘的出水，经喷洒或自流排放到 土地上，灌溉农作物。灌溉的主要方式有喷灌、漫灌和垅沟灌溉。渗滤。地面不种植物， 使污水渗滤回注地下水。土壤质地以粗砂、砂土或砂壤上为宜。渗水池一般间歇地接受污 水，以保持高渗透率。 土地处理的效率土地处理系统的效率随处理方式不同，对污染物去除率也不相同。 例如对微生物去除率，漫流、灌溉和渗滤均为9 8 以上h 们；对生化需氧量( b o d 。) 的去除 率，漫流为9 2 ，灌溉为9 8 ，渗滤为8 5 9 9 ；对总氮的去除率，漫流为7 0 9 0 ，灌溉为8 5 以上，渗滤为5 0 以下；对金属的去除率，漫流为5 0 以上，灌溉为9 5 以上，渗滤为5 0 9 5 。 土地处理的机理h ( 1 ) 病原微生物的去除。经1 至数米的土壤过滤，可去除细菌和病毒，仅在l c m 表土 中的去除率就高达9 2 9 7 。一般肥沃、干燥和具有好气条件的土壤，病原微生物在其 中的生存期和残留率比在贫瘠、潮湿和具有厌气条件的土壤中短和小。 ( 2 ) b o d 的去除。大部分有机物在1 0 1 5a m 的表土去除( 主要是被异养型微生物氧 化降解) 。有机物的种类不同，其降解速度也不相同。若污水量或b o d 负荷超出土壤净化能 力，则难降解的有机物易累积，并产生硫化亚铁沉淀，堵塞土壤孔隙，降低净化能力。 ( 3 ) 氮和磷的去除。污水中的氮包括有机氮、氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。有机 氮容易氧化为其他形态的氮。好气的亚硝酸盐氮可氧化为硝酸盐氮，通过作物吸收或反硝 化作用去除h 刳；厌气的硝态氮( 1 0 8 0 ) 经反硝化作用还原为亚硝酸盐氮，最后转化 为氮气。 l o 吉林农业大学硕士学位论文屠宰废水污染治理及中水回用工艺研究 污水中的磷以正磷酸形式存在。在酸性条件下磷形成磷酸铝、铁沉淀，在碱性环境中 磷形成磷酸钙沉淀，并通过植物吸收等途径去除。因此地下排水系统的出水中磷的浓度一 般为0 0 1 0 1 m g l 。 喷灌土地的方法处理屠宰废水主要应用于我国南方小部分地区h 引，系统简单、成本低， 但操作不当可能会引起地表水和地下水的污染，过量的脂肪会造成土壤堵塞，因此该方法 对废水预处理的要求较高。 1 3 2 3 人工湿地处理 人工湿地生态系统水质净化技术的基本原理是：在一定的填料上种美人蕉、富贵竹、 芦苇等特定的植物，将污水投放到人工建造的类似于沼泽的湿地上。当富营养化水流过人 工湿地时，经沙石、土壤过滤，植物根际的多种微生物活动，使水质得到净化。 人工湿地处理污水的运行成本非常低廉，一般为每吨污水0 1 - - 0 2 元，它是传统二级 处理的1 1 0 - , 1 5 。此外，基建投资也少得多，通常为每吨污水1 5 0 8 0 0 元，是传统二 级污水处理厂的1 5 - - - , 1 2 。同时，湿地植物还可以作为工业原料和生活资源。 人工湿地是利用湿地生态系统中的物理、化学和生物三者的协同作用来处理污水m 1 。 投资少、效果好、运行维护方便，但占地面积是传统污水处理厂的5 , - - - 1 0 倍。单独采用人 工湿地处理屠宰废水，难以达标，如果与物化和生物预处理结合，既可以节省投资，也可 以降低运行费用。 1 3 3 化学处理 常用于处理屠宰废水的化学法主要有水解、混凝沉淀等，此法一般作为废水的预处理， 也可作为废水的最终处理。 1 3 3 1 碱性水解和酶水解 该法使用碱性物质或酶水解以减少废水中的脂肪颗粒，常作为屠宰废水的预处理。通 常采用石灰、胰脂肪酶、细菌酶等， 其中石灰经济实用1 5 0 3 0 0 m g l 范围内，可使平均 脂肪颗粒降到处理前脂肪颗粒的7 3 左右n 引，用胰脂肪酶进行预处理效果最佳，胰脂肪酶 p l - 2 5 0 可使脂肪颗粒粒径最大降到处理前废水中脂肪颗粒的6 0 左右，而且胰脂肪酶更适 用于水解牛肉脂肪；用细菌酶处理，细菌酶的使用量较多时才能达到明显的水解效果但是 用碱性水解处理屠宰废水会导致废水的p h 值出现波动，难以控制，使后续生物氧化法等工 艺不易正常运行。 1 3 3 2 化学混凝絮凝处理 长期以来处理屠宰废水主要采用生物法，其低温下处理效果极难符合要求。为了解决 吉林农业大学硕士学位论文屠宰废水污染治理及中水回用工艺研究 这一问题，研究人员探索化学混凝絮凝处理屠宰废水的新途径，通过投加一定浓度的化学 药剂促使污水的各种颗粒沉降、胶体脱稳，对部分溶解性污染物也有一定去除能力，在很 短的时间内削减污染负荷。其优点有h 即： 工艺简单，易上马，见效快；反应时间短，构筑物占地小；混凝剂原料广泛，成本低 廉；处理效果受温度影响小；适应水量和水质的波动，能同时除臭。适应不同的处理规模。 1 3 3 3 工艺运行与药剂 化学混凝絮凝法处理屠宰废水常与气浮及沉淀单元配合使用，如在处理屠宰废水的气 浮单元操作中加入混凝剂，c o d c r 去除率可达3 2 ，- - - 9 0 。也有研究者在絮凝之后采用电气 浮代替溶气气浮，提高了气浮效率，部分有机物在电解时直接被氧化，减少了絮凝剂用量， 但普通电气浮方法的能耗大，如采用脉冲电流可大量降低电耗。 近几年来人们不断寻找廉价有效的混凝絮凝剂用于处理屠宰废水，马东奎研究表明， p f s 对屠宰废水的c o d c r 去除率最高。李亚峰试验了五种混凝剂处理屠宰废水的效果，也得 到相似的结果，见表3 ；同时，天然及改性高分子絮凝剂在屠宰废水领域的研究也取得进 展。壳聚糖、黄原胶、瓜尔胶、藻酸盐等高分子絮凝剂对屠宰废水中的脂肪酸、蛋白质、 油脂等污染物有优良好的去除效果，且对环境友好，产生的污泥能够作为动物安全饲料、 肥料和燃料来源，不会造成二次污染。因此这种天然药剂的应用将是今后药剂开发研究的 方向。 混凝剂和助凝剂的配合使用可以达到更好的处理效果。m i a g u i l a r 用硫酸铁作混 凝剂处理屠宰废水，并对5 种助凝剂进行对比研究，几种助凝剂均使悬浮物去除率达到9 5 以上，其中阴离子聚丙烯酰胺作助凝剂，悬浮物的去除率达n 9 9 。无机复盐高分子絮凝 剂和天然微生物絮凝剂的使用可降低药剂的用量。 1 3 3 4 化学处理的局限性 化学絮凝法处理屠宰废水的局限性在于：单纯投加化学药剂的化学絮凝法药剂用量 大，虽对水中的悬浮物和胶体有明显的处理效果，除磷效果好，但对可溶性有机物( 如醇 类、糖类、酸类) 处理效果较差；化学污泥产量高，比单纯的好氧法产生的剩余污泥更难 处理。此外，大量化学药剂投加到水体后对环境是否产生影响还有待考察。 o 8 卜n 9 卜 n 兮卜o 卜卜 【卜 n i 卜n o 卜 o 卜 n 卜 曲一呻一 。田一 n h n 甘一 卜g i n o 一 【= 卜一 o oo o n 卜寸i 卜n o一卜n 8 0o 0 卜 曲6 0i o n 卜 o o _ 【吲o 卜吲。卜。吲n 卜 o n no n n 甘o 卜曲曲卜0 0 卜寸n 寸o 一o 式呻【寸oo 寸 o 一呻n 甘寸no 寸o 寸【吲寸。畸o o - 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