（环境科学专业论文）屠宰废水处理工艺过程的研究.pdf

大连交通大学i ：学硕十学何论文 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 i g ho i lc o n t e n t ，h i g hc a r b o na n dh i g hp h o s p h o r u st h a n n i t r o g e n ，a n do t h e rt h a nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n te n t e r p r i s e sa sar e s u l to fp r o c e s s i n g t e c h n o l o g ya n ds oo n ，f o rt h i sa r t i c l ed a l i a ns l a u g h t e r h o u s ew a s t e w a t e rp r o c e s sd e s i g n ，i nt h e s p i r i to fs t r e a m l i n i n gt h ed e s i g no fp r a c t i c a li d e a so nt h ed a l i a ns l a u g h t e r h o u s ew a s t e w a t e ro f ap r o p o s e d t h r e ed i f f e r e n tc r a f tw e r ed e s i g n e d ：c o - c o a g u l a t i o nf l o t a t i o n s b r ，c o - c o a g u l a t i o n f l o t a t i o n s b b rs y s t e ma n dc o c o a g u l a t i o nf l o t a t i o n - b i o c o n t a c to x i d a t i o ns y s t e m c o c o a g u l a t i o nf l o t a t i o ns y s t e m ：t h er e s u l t so ft h es t u d yo nt h es t a b l et i m es h o w e dt h a t w h e nt h eg a s l i q u i dp u m pp r e s s u r ew a s0 5 5m p a ，t h es t a b l et i m ew a st h el o n g e s t t h e p r e s s u r eo fg a s l i q u i dp u m pw a s0 5 5m p a t h ed i a m e t e ro fm i c r o b u b b l ew a sf i g u r e do u t a b o u t3 5 - - 4 5 z mb ym e a n so fs t o k e s 7e x p r e s s i o ni nt h ep r e s s u r eo f0 5 5m p a g o tt h eb e s t d o s a g e so fo r t h o g o n a lt e s ti nb r e a k e r s ：f e s 0 4w a s2 0 9 l ，t h ew a s t e w a t e rp hv a l u eo fa d d i n g a l k a l i n ew a s t el i q u i dw a s8 ，a n dp a mw a s1 0m l ，a n dg o tt h eb e s tf l o wr e c y c l er a t i o5 0 t h e s ep a r a m e t e r sw e r eu s e di nt h ec o a g u l a t i o n f o t a t i o ns y s t e m w h e nc o dw a s2 o 3 0 x 1 0 3m e l , s sw a s0 6 1 0 x 1 0 m e l , n h a + nw a s0 1 5 0 2 x 1 0 j m r l , t h e e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a tt h ea v e r a g ec o d ，s sa n dn i q 4 十一ng r e a s er e m o v a lr a t ew a s b e y o n d8 0 ，9 0 ，6 0 r e s p e c t i v e l y ，a n dt h es h o c kr e s i s t a n c e so fe x p e r i m e n t sw e r ea l s o d o n e t h ee x p e r i m e n t a lr e s e a r c ho ft a n n e r yw a s t e w a t e rb ys e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ( s b r ) s h o w e dt h a tr e l i a b l ea n ds t a b l et r e a t m e n tr e s u l t sc o u l db ea c h i e v e d t h em e t h o do fd r a i n i n gi n t h et o pa n di n f l u e n ti nt h eb o t t o mw a sf e a s i b l e t h eb e s tr a t i oo fd r a i n i n gw a s3 5 a e r a t i o n t i m ea n da e r a t i o nq u a n t i t yh a ss t r o n gi n f l u e n c eo nt r e a t m e n te f f i c i e n c y w h e nm l s sw a s b e t w e e n4g la n d6g l t h er e m o v a lr a t eo fc o dw a sh i g h t h ed r a f tp a r a m e t e ro ft h e r e a c t o r ：t h et i m eo fi n f l u e n t ( e f f l u e n t ) w a s1 o h ，a e r a t i o n6 0h ，s e t t l e1 5h w h e nt h ec o d a n dn i - h + - nc o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n tw a t e rw a si nl e v e lo f5 0 0 - 6 0 0m r la n d7 0 - 8 0m g l t h e r e m o v a lr a t e so fc o da n dn h 4 + - nw e r e9 0 a n d8 5 r e s p e c t i v e l y t h ee x p e r i m e n t a l r e s e a r c ho ft a n n e r yw a s t e w a t e rb yb i o c o n t a c to x i d a t i o np r o c e s s ，t h ee f f e c tw a ss t a b l e w h e n t h ec o da n dn h 4 + - nc o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n tw a t e rw a si nl e v e lo f2 0 3 0 x 1 0 3m g l , 0 1 5 0 2 x 1 0 m e l , t h ep r o c e s sw a se a s y t or u na n dw a sas t r o n g e rs u i t a b l es t r e s s a c c o r d i n g t ot h es h o c kr e s i s t a n c e s s e q u e n c eb a t c hb i o f i l mr e a c t o r ( s b b r ) t r e a t m e n ts l a u g h t e r h o u s e e dw a s t ew a t e rb yt h e f o l l o w i n gp a r a m e t e r s ：t h et i m eo fi n f l u e n t ( e f f l u e n t ) w a s1 0h ，a e r a t i o n4 0h ，s e t t l e1 0h i n t h ea m o u n to fa e r a t i o no 0 8m 3 h ，m l s so p t i o n2 0 4 0e li sa p p r o p r i a t e ，t h ei n i t i a lp h v a l u ei nt h e7 。5t o8 。5 i st h eb e s tt oc h o o s et h eb e s td r a i n a g ef o im o r et h a n1l2 w h e nt h e i i 摘要 c o da n dn h 4 + - nc o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n tw a t e rw a si nl e v e lo f5 0 0 - 6 0 0m g la n d7 0 , - 一8 0 m e , m ；a tt h i st i m en h 4 + - nl e s st h a n1 5m e t e , c o dl e s st h a n7 0m g li nt h ep r o c e s se f f l u e n t s b b ri m p a c ts y s t e mp e r f o r m a n c e k e yw 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 ；c o a g u l a t i o n - f l o t a t i o ns y s t e m ；s b r ；s b b r ； b i o - c o n t a c to x i d a t i o np r o c e s s 大连交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解太蓬塞通太堂有关保护知识产权及保 留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的 知识产权单位属太蓬塞通太堂，本人保证毕业离校后，发表或使用 论文工作成果时署名单位仍然为太整塞通太堂。学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查 阅和借阅。 本人授权太整銮通太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入 中国科学技术信息研究所中国学位论文全文数据库等相关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 、 又。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名：寻如 嗍：a 、鼋年6 月3 - 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电子信箱： 导师签名：埠昭 厶 日期：a 呵年“亍日 电话： 邮编： 大连交通大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本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及参考 文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得太整銮通太堂或其他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谢意。 本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不 实之处，由本人承担一切相关责任。 学位论文作者签名：习砒 喘最每e 其5 e j 1 1 选题背景、目的和意义 第一章绪论 1 1 1 选题背景 目前，我国水环境形势面临水资源短缺、污染严重、浪费惊人三大挑战。 我国人均水资源占有量很低，中国水资源总量达到2 8 万亿m 3 ，按河流径流总量我 国排在全世界第6 位，但是人口众多，人均水资源占有量只有2 2 0 0m 3 ，位于世界第1 2 1 位，相当于世界人均水平的1 4 ，是世界上公认的贫水国【1 3 1 。同时，中国的水资源在时 间和空间上分布不均匀【引，在时间上分布不均匀主要是夏秋多，冬春少，在空间上分布 不均匀主要是南多北少、东多西少。据悉，南方的国土面积占全国国土面积的3 6 5 ， 但水资源总量占到全国总量的8 0 ；北方的面积占至1 j 6 3 5 ，但是水资源总量只占到全 国的1 9 ，从而更加重了我国水资源短缺的形势。 随着经济发展和城市化水平的提高，水污染的状况不容乐观，根据最新的中国环 境状况公报【4 5 】2 0 0 7 ，我国7 大水系有6 2 受到严重污染( i v 类以下，其中劣v 类占3 0 ) ， 达不到基本的水质功能要求，低于同类水质要求，从而丧失水体使用价值。重要污染物 为石油类、n h 4 + n 、c o d m n 、c o d c r ；我国2 8 个主要湖库，仅有7 个达至1 i i i 类以上水质( 占 2 5 ) ，而已不具有使用功能水域( v 类以下) 占了7 5 ( 其中劣v 类又占了3 6 ) ，尤其是太 湖、滇池、巢湖污染严重，主要污染物为n 、p ；我国四大海域，类及劣v 类的水质占 3 0 ，主要污染物为n 和p 。这些都源于我国废水排放量大幅增加而没有得到有效治理。 由此可以看出有机污染、氮、磷污染己经成为我国水污染的主要问题。2 0 0 6 年，全国废 水排放总量为5 3 6 8 亿吨，其中，工业废水排放量2 4 0 2 亿吨，占废水排放总量的4 4 7 ； 城镇生活污水排放量2 9 6 6 亿吨，占废水排放总量的5 5 3 。废水中化学需氧量排放量 1 4 2 8 2 万吨。其中，工业废水中化学需氧量排放量5 4 1 5 万吨，占化学需氧量排放总量的 3 7 9 ；城镇生活污水中化学需氧量排放量8 8 6 7 万吨，占化学需氧量排放总量的6 2 1 。 废水中氨氮排放量1 4 1 3 万吨，工业氨氮排放量4 2 5 万吨，占氨氮排放量的3 0 0 ；生活 氨氮排放量9 8 8 万吨，占氨氮排放量的7 0 o 。工业废水排放达标率9 2 1 ，工业用水重 复利用率8 0 6 。生活污水处理率5 7 1 。 此外，由于我国社会经济发展水平、生产力水平不高，水资源利用率极低，我国万 元g d p 的耗水量是4 0 0 立方米，是世界平均水平的4 倍，是欧美等发达国家的8 倍。我们 农业灌溉用水的效率只有o 4 左右，6 0 的灌溉用水都白白跑掉了。2 0 0 0 年我国总供水 5 3 2 0 m 亿m 3 ，人均4 1 2r n 3 年人。其中生活耗水6 3 1 亿m 3 ，占2 2 ：工业耗水1 1 7 7 亿m 3 ， 占2 2 ；生态用水7 9 亿m 3 ，仅占1 5 ；农业耗水3 4 3 3 亿m 3 ，占6 4 5 ；人均生活用水才 0 1 3m 3 人天( 在世界处于较低水平) 。水资源先天性不足，再加上严重的污染和巨大的 浪费( 低效率) ，可以说我国水环境形势十分严峻。 1 1 2 选题目的和意义 水污染是我国环境污染的首要问题，有地域的广阔性，污染的普遍性和排放物的多 样性等特征。在污染控制上难度大、技术复杂、投入多、运行困难。在科技发展的今天， 随着社会经济的发展和人类文明的进步，投入大量的人力、物力从事水污染控制是十分 重要的。我国的水环境污染，特别是流域性水环境污染问题已经成为当前我国环境污染 最具代表性的问题之一。根据国家环保总局对我国水环境污染现状统计调查表明：我国的 江河、湖泊及近海流域已普遍受到不同程度的污染，总体上呈现加重的趋势，造成污染 加重的主要因素是工业废水和生活污水。我国工业废水污染主要以有机污染为主，屠宰 废水是一种非常典型的工业有机废水，水质特点是高有机物浓度、高氨氮浓度、高悬浮 物浓度，直接排放对环境造成的危害非常大，由于高浓度有机废水引发的一系列水体污 染、生态环境恶化、威胁人体健康以及阻碍相关工业发展等问题，目前世界各国特别是 包括中国在内的发展中国家尤为严重。由于采用常规的废水处理方法难以净化或无法满 足净化处理的技术和经济要求，使得这类高浓度有机废水或工业废水的净化处理已成为 现阶段国内外环境保护技术领域亟待解决的一个难题。 随着人们生活水平的提高，对肉制品的需求量增大，屠宰场、肉联厂废水排放量 在工业废水排放总量中的比例也越来越大。屠宰业是我国出口创汇和保障供给的支柱产 业之一，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一6 。 据调查，屠宰废水的排放量约占全国工业废水排放量的6 ，其污染还有不断加剧的趋 势【7 1 。屠宰废水为高浓度有机废水，色度深i 杂物多、油脂含量蒯8 1 ，并带有难闻的臭 味。废水的主要成分有动物血污、油脂、粪便、内脏残渣和无机盐类，水体中的c o d c ，、 b o d 5 、氨氮、s s 等指标均较高。b o d 5 c o d c r = 0 5 ，可生化性优良、无毒性。因含有高 浓度的有机质而不易降解、处理难度较大【9 , 1 0 j ，若不经治理直接排放，会对地表水产生 污染。如果废水渗漏下排，少量经过土壤过滤、吸附、离子交换、沉淀、水解及生物积 累等过程使污水中的一些物质得到去除外，其他的污染将渗入地下，对地下水造成严重 污染【1 1 】。直接排放的污水如进入河流将对水体产生严重的污染，其难闻的臭味也会污染 大气，对沿岸居民的生活产生严重的影响。对屠宰废水的处理技术从7 0 年代开始逐渐被 开发应用，处理工艺不断发展，处理程度也在不断提高。本试验研究的目的是结合国内 外对屠宰废水治理的方法，通过对屠宰废水特性及工程应用的研究，掌握屠宰废水水质 的变化规律，针对此规律选择处理工艺，对处理工艺进行分析研究，能够对屠宰废水的 治理提供可借鉴的技术参考。在水资源如此缺乏的今天，能够研究出低成本、高效率的 2 屠宰废水处理技术，妥善的处理好屠宰废水，使其达标排放，对于减轻环境压力、缓解 水资源紧张具有十分重要的意义。 本课题主要以屠宰废水为处理对象进行试验研究，开展气浮+ s b r 工艺、气浮+ 生物 接触氧化工艺、气浮+ s b b r 工艺组合工艺进行较详细对比研究，处理屠宰加工废水的 模拟试验。采用现场测试、试验模拟和理论分析相结合的研究方法，通过现场对工艺各 处理阶段参数指标的多个周期测试，发现其转化规律。获得相应基础试验数据，结合相 关理论分析，提出提高处理屠宰加工废水效率的最佳运行模式；选出最合适的工艺及工 艺参数。确定各种工艺参数，优化工艺过程，实现将屠宰废水处理达标排放的目的。 1 2 屠宰废水的来源及特性 屠宰厂生产工序一般是：牲畜活性畜圈宰杀烫毛或脱皮解剥、取内脏冷藏外运。 以上每一道工序都要排除废水，宰前，畜圈每天排出畜粪冲洗水；屠宰车间要排出含血 污和畜粪的地面冲洗水；烫毛时要排出含大量毛屑的高温废水；解刨车间排出含肠胃内 容物的废水。目前有一部分屠宰厂从事油脂提取，因此炼油废水也成为屠宰废水的一部 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 2 1 。 我国大部分城市己基本上实现禽畜的定点集中屠宰，同时随着人们生活水平的不断 提高，屠宰场的规模也在不断扩大，屠宰废水的排放量越来越大。肉类加工废水产生的 量除与加工对象、数量、生产工艺、生产管理水平等有关外，还与生产季节( 淡、旺季) 有明显关系，致使肉类加工厂的废水流量一年之中变化较大。生产本身的特点是非连续 生产，每天只一班或二班生产，废水一天之中变化也较大。屠宰废水是肉类加工废水的 一种，其来自牲畜屠宰前的冲洗水，屠宰后牲畜和内脏的清洗水，畜仓和屠宰设备及场 地的冲洗水。该废水有如下特点： 1 ) 水质、水量在一天内的变化比较大。因为肉联厂屠宰过程集中在夜间至凌晨( 3 7 点) ，这一时段为排水高峰期，白天相对较少； 2 ) 有机污染物含量高，废水主要成分有动物血污、油脂、粪便、内脏残屑和无机盐 类等【1 3 】，c o d 值一般在1 5 0 0 - 4 0 0 0m g , l ，最高时达6 0 0 0m g l ，其中高浓度处理难度较 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硝酸盐形式存在，而磷 主要以磷酸盐的形式存在； 3 ) 可生化性较好，b o d 5 c o d 大于o 5 【6 j ； 4 ) 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。这类容易降 解的有机废水，生物处理工艺是最经济和有效的处理方法之一1 1 3 , 1 4 】。 3 1 3 国内外研究现状 屠宰废水中主要含有高浓度含氮有机化合物、悬浮物、溶解性固体物、油脂和蛋白 质，包括血液、油脂、碎肉、未消化的食物残渣、毛、粪便和泥沙等，悬浮物浓度高， 带有令人不适的血红色和惹人厌恶的血腥味；还可能含有多种对人体健康有关的细菌。 量大且污染性强，所以国内对其治理也给予了广泛的重视，一些先进的处理工艺己在屠 宰场得到了应用，并取得了很好的环境效益。对于这类容易降解的有机废水，生物处理 工艺是最经济和有效的处理方法之一。因此，国内外采用生化法或以生化为主的物化生 化组合工艺来处理屠宰废水。目前国内外常用的方法有： 1 3 1 化学法 ( 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，该法常作为屠宰废水的预处 理。通常采用石灰、n a o h 、脂肪酶、细菌酶等，其中石灰经济实用但是会产生大量的废 渣；用n a o h 进行预处理时，控带l j n a o h 的质量浓度在1 5 0 - - - 3 0 0m g l 范围内，可使平均脂 肪颗粒降到处理前脂肪颗粒( d i n ) 的7 3 7 ；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 9 6 士3 ，而且胰脂肪酶 更适用于水解牛刚s 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【1 5 l 。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。 ( 2 ) 混凝处理 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：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。 常用的混凝剂有铝盐、铁盐等，其中聚合硫酸铁混凝处理屠宰废水效果较好i l6 。，为 减少铝盐的使用量，也可用聚合氯化铝( p a c ) 和聚乙烯混合作为混凝剂旧。在聚合硫酸 铁的合成中，加入任意比例的铝盐和一定比例的硅酸盐，以及少量的聚丙烯酞胺生成一 种新混凝齐t j c p f a c s 。此复合无机高分子混凝剂具有较宽的p h 值和温度适用范围，用它 作为混凝剂处理屠宰废水，c o d 年n 色度去除率分别可达7 5 幂1 9 5 以上，一次混凝处理即 可达到或接近废水综合排放标准【1 8 1 。单纯的混凝处理存在一个明显的问题就是屠宰工序 中产生的血水难以除去，并且同时产生大量的污泥和废渣。所以如果在使用混凝剂处理 4 前先对屠宰废水进行适当变性处理，再采用硫酸亚铁和氧化钙复合混凝剂处理，出水c o d 的质量浓度可以降至u 1 9 7 4m g l ，有较好的处理效果【1 9 j ，且此法简便、高效，有较好的 环境效益，但是该法处理的废水仅限于c o d 的质量浓度小于1 0 0 0m g l 的废水。混凝法处 理废水成本低低温下具有较好的处理效果，此法多用于处理浓度较低的废水，或作为高 浓度废水预处理，以降低后续的生物处理的负荷。 营口某一家屠宰厂利用聚合硫酸铁( p f s ) 与助凝剂( m z ) 配合使用，c o d 去除率 在8 8 以上，脱色率在9 0 以上，出水各项指标达到国家规定的排放标准【2 0 1 。 1 3 2 物理法 气浮机理就是向废水中提供足够数量的微小气泡，利用高度分散的微气泡作为载体 去粘附废水中的悬浮物，使其密度小于水而上浮到水面以实现固液分离过程。它可用于 水中固体与固体、固体与液体、液体与液体乃至溶质中离子的分离【2 。气浮法作为一种 高效、快速的固液分离技术，最早开始应用于选矿工业【2 引。1 9 0 5 年美国专利刊出了加 压溶气技术，1 9 0 7 年，h n o r r i s 又发明了喷射溶气气浮技术。由于这些技术的发明，使 溶气气浮法得到了广泛应用，不但可以用于生活饮水处理、工业用水处理，而且还可以 用于炼油、化工、造纸、屠宰、纺织、印染、钢铁、食品、医药等各种工业废水和城市 生活废水的处型2 3 1 。自七十年代以来，该项技术在水处理领域颇受国内外学者的关注并 得以迅速发展。目前已较广泛地应用于给水，尤其是对低温、低浊、富藻水体的净化处 理，以及城市污水和工业废水处理。气浮过程根据气泡的产生方式不同，可分为电解( 凝 聚) 气浮、布气气浮和溶气气浮【2 4 1 ，其中部分回流式压力溶气气浮是水处理最常用的工 艺，它在某些方面可以作为替代沉淀的新技术。尽管如此，气浮工厂的设计和最佳操作 仍旧依据中试及经验，因此有关气浮机理、气浮技术的设备、工艺组合尚需进一步研究。 针对不同的气浮剂、气浮絮凝工艺参数、气泡絮体共凝聚进行给水、废水和城市生活污 水以及污泥的处理，是气浮进一步研究的方向【2 5 1 。 1 3 3 生物法 屠宰废水水质特点具有较好的可生化性，且在有机物含量、有机元素种类$ i l p h 值等 方面都较适合于采用生物法进行处理【2 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 ) 好氧生物处理法 采用好氧生物处理有机废水，需要足够的供氧量，但是传统的供氧方式难以满足较 高浓度的有机废水对氧的需求。2 0 世纪8 0 年代国外学者在总结深井曝气和生物接触氧 化法各自的优缺点的基础上，开发了压力生物接触氧化法。此法通过提高反应器( 压力 生物器，配有空压机等压力装置) 内的压力，加快了氧的转移速率，适合处理中浓度有 5 机废水。此法具有反应速度快，占地面积小，基建费用低，运行管理方便及出水水质稳 定等优点。 传统的活性污泥法 传统的活性污泥法c o d c f 去除率一般为8 0 左右，b o d 5 为9 0 【z ，处理后的废水 一般难以达到废水综合排放标准，而采用序批式间歇活性污泥法( 简称s b r 法) 可大 大突破这一界限。s b r 法处理屠宰废水是一种较为经济有效的好氧生物处理法。它是由 美国在上世纪7 0 年代初开发的，是一种间歇运行的活性污泥法废水处理工艺，兼均化、 初沉、生物降解、终沉等功能于一池。通过时问控制来实现各阶段的操作目的，在流态 上属于完全混合式，却实现了时间上的推流，有机污染物随着时间的推移而降解。废水 脱氮过程中，由于硝化阶段需要好氧，反硝化阶段需要厌氧，并且硝化与反硝化所需值、 停留时问不同，这些都可以通过工艺调节其参数来实现，并且随着自动化程度的提高， 工艺近年来在国内外引起广泛重视。 a b 法是生物吸附活性污泥法的简称，a 段污泥负荷可高达2 6k g b o d s k g m l 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o 3k g b o d 5 k g m l s s d ，主要起 生物氧化作用【2 8 l 。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 5 、c o d 、s s 、p 和n h 4 + 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【2 引。 s b r 法用于宰鸡厂废水处理，c o d 去除率可达到9 5 以上【3 0 1 。屠宰厂的废水经预沉 池、厌氧、s b r 反应等工艺处理后，出水水质可优于( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 一级排放标准1 3 1 。 在s b r 法的基础上进行改造后出现了二段s b r 法，其特点是系统设两段s b r 池串联，分 别培养出适宜于不同有机物的专性菌从而使不同种类的有机物在不同的生化条件下都 得到充分降解。该法对水质水量的变化适应能力强，运行灵活，抗冲击能力强，出水的 水质稳定，易实现自动化控制1 3 引。 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 工艺 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【3 引，因此气浮除油成为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。辽宁省锦州义县某屠宰厂，每天大约产生9 0m 3 屠宰废 水，该屠宰厂的废水主要为有机废水，采用s b r 技术处理后c o d 去除率为9 5 8 ，b o d s 的去除率为9 6 4 ，s s 的去除率为9 4 6 。 生物膜法 6 1 ) 生物接触氧化法是一种浸没型生物膜法，实际上是生物滤池和曝气池的综合体。 生物接触氧化法又称浸没曝气式生物滤池。 早在1 9 世纪末w a r i n gd i t t e r 等人就开始了生物接触氧化污水处理实验研究。1 9 1 2 年 c l o s s 获得了德国专利登记。1 9 3 8 年日本也开始了相关的研究。其中德国的b a c h 和美国的 b u s w e l l 最先把生物接触氧化法运用于工程实践中，分别建立了e m s c h e r 和a l b a n a 污水处 理厂。在整个处理工艺中，污水中所含的复杂有机物在每个处理段不断地分解成简单的 有机物，并被不同处理段的生物吸收和利用，不断地转化为无机物。在2 0 世纪2 0 - 3 0 年 代基本上形成了正规的接触氧化污水处理方法，但并没有得到及时的推广应用。由于采 用了颗粒填料，所以有较大的接触面积和表面生物活性，促进了生物吸附过程，出水水 质较好。 在国内，1 9 7 5 年北京市环境保护科学研究所首先进行了生物接触氧化法处理城市污 水试验研究，之后生物接触氧化技术在我国得到了较好的发展，应用的范围更加广泛， 除了用于生活污水处理外，更多地应用于工业废水处理。氧化池池型设计方面也有所创 新，生物接触氧化池由原来的单格完全混合型逐渐发展为多格完全混合式与推流式相结 合。有效地提高了生物接触氧化池总体处理效果。生物填料作为生物膜的载体是生物接 触氧化技术的关键。近几年来对填料的研究和开发工作十分活跃，国内技术人员先后研 制了软性填料，半软性填料和以聚丙烯为材料多种结构的弹性填料，提高了水处理效能 并减少了成本。 在生物接触氧化反应系统中，有机物的去除是通过吸附阻留过程、生物氧化过程和 食物链转移过程完成的。其中生物氧化过程是一种以生物酶为催化剂，在生物反应器内 完成的生物化学反应，是水中有机物得以去除的关键步骤。由于各反应器内载体填料的 不同、污水可生化性的差异，各反应器有机物降解速率，生物有机体增长速率和氧利用 速率都各不相同【3 4 j 。 2 ) 序批式一生物膜反应器( s b b r ) 是将序批式的运行模式和生物膜法相结合的一种新 型复合式生物膜反应器。d i l a c o n ic t 3 5 1 ，v e n k a t as m o h a n 等【3 6 l ，c h a n g l 3 7 1 ，李伟光掣3 8 1 ， 王乾扬【3 9 】，毋海燕等【加1 ，对s b b r 研究表明：具有良好的反硝化脱氮功能，水力条件好， 抗冲击负荷强，生物浓度高，可适合世代时间较长的消化菌生长。在相同运行条件下， 生物膜系统处理效果优于活性污泥系统，达到相同的污染物去除率时，生物膜系统的运 行管理更方便，且克服了活性污泥系统存在的一些问题。例如，该方法不会存在污泥流 失问题，不需要设置搅拌装置即可达到脱氮效果，且不存在污泥上浮现象。 其它好氧处理法 采用好氧生物处理有机废水，需要足够的供氧量，但是传统的供氧方式难以满足较 高浓度的有机废水对氧的需求。2 0 世纪8 0 年代国外学者在总结深井曝气和生物接触氧化 法各自的忧缺点的基础上，开发了压力生物接触氧化法。此法通过提高反应器( 压力生 7 物器，配有空压机等压力装置) 内的压力，加快了氧的转移速率，适合处理中浓度有机 废水。此法具有反应速度快，占地面积小，基建费用低，运行管理方便及出水水质稳 定等优点。采用规模为2 5 l 的深井曝气设备对屠宰废水进行处理，结果表明在最佳操作 条件下曝气8 0h ，c o d ，b o d 。，悬浮物，动植物油平均去除率分别可达8 2 - 8 3 ，8 1 0 9 ， 8 5 2 ，9 4 5 4 。处理费用估算仅0 1 5 元m 3 ，能耗较普通活性污泥法节约4 0 - 5 0 ，占 地节省5 0 ，处理费用节省5 0 以上，是一种高效低能耗处理屠宰废水的较佳方法【4 2 l 。在 废水水温较高，气候温和的环境下，采用喜温好氧处理屠宰废水效果较好，运行温度维 持在5 2 时，c o d 去除率达9 3 以上1 4 引。 ( 2 ) 厌氧生物处理法 厌氧发酵技术主要是利用厌氧微生物以粪料中的原糖和氨基酸为养料生长繁殖，进 行沼气发酵。粪料含水量较低( 6 0 一- - 7 0 ) 的以乳酸发酵为主，粪料含水量高的则以沼 气发酵为主。其优点是无需通气，也不需要翻堆，能耗省，费用低。厌氧生物处理可大 量除去可溶性有机物，去除率可达7 0 8 0 ，而且可以杀死传染性病菌。利用厌氧发酵 技术，可降低废水中的c o d 、b o d 5 。由于厌氧微生物生物降解比好氧微生物生物降解 产生的污泥量少，同时不需要消耗氧，更不用消耗电能，而且可以产生沼气这种清洁的 能源，因此在国际上，越来越多的国家开始重视厌氧发酵技术的研究与应用。目前厌氧 发酵技术在废水以及固体废弃物的生物处理方面已有很多应用，并己开发出各类相应的 性能优良的发酵工艺和设备。厌氧生物处理法主要用于处理高浓度有机废水。在屠宰废 水的处理中使用很多种改进了的厌氧法。主要的工艺为： 厌氧附着膜膨胀床工艺【删 该工艺的处理流程为：废水一格栅一初沉池一厌氧附着膜膨胀床一二沉池一出水。 该流程处理水量5 0 0r n 3 d ，水力停留时间2 7h ，c o d 去除率7 5 - - 8 0 ，出水水质良 好，并回用于屠宰车间。 厌氧滤池工艺【4 5 】 该工艺的处理流程为：废水一预处理一厌氧滤池一二沉池一出水。 该流程c o d 和s s 去除率分别为8 9 矛n 6 2 ，油脂去除率5 0 ，该工艺中试运行经验 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。 厌氧过滤工艺【删 该工艺处理流程为：废水一调节池一厌氧消化罐一沉淀一过滤一出水。 该流程在浙江肉类食品站建成投产，投入运行以来，性能稳定，效果良好。厌氧消 化回收沼气2 x1 0 2 m 3 a ，年运行费用仅0 0 5 元m 3 ( 1 9 8 8 年价) ，该流程处理水量6 0m 3 d ， c o d c ，和s s 去除率分别达9 1 7 矛 1 9 4 4 ，色度和细菌总数去除率分别为7 8 9 和9 9 7 。 8 与好氧法相比，厌氧法在获得同样高的b o d 。去除率条件下具有成本低，产生的淤泥 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。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，使得水质达不到排放标准，就必须采用下叙述的组合工艺。 1 3 4 组合工艺 为了既获得更好的处理效果，又可以降低处理成本，屠宰废水的处理往往采用多种 方法相结合的工艺。下面叙述几种典型的组合工艺： ( 1 ) 加压生物接触氧化混凝沉淀组合工掣4 7 1 该工艺适合处理中浓度的屠宰废水，出水先经过加压生物接触氧化处理后，提高废 水中的溶解氧和有机物的降解速率，再经混凝沉淀后可达到现有企业的二级排放标准。 该工艺处理中浓度废水效率较高，但处理成本高，难于维护和管理。 ( 2 ) 二段高速上流式厌氧污泥床( u s a b ) 法和溶解空气浮选升流式厌氧污泥床 ( d a f - u a s b ) 法刚 该工艺是在单个u a s b 法上的改进工艺，适合处理含高浓度悬浮固体、脂肪颗粒和 油脂的屠宰废水。 ( 3 ) 氧化塘工艺【4 8 j 该工艺的处理流程为：废水一前处理一厌氧塘一兼性塘一好氧塘一出水。 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物负荷的波动。出水 水质可回用于屠宰车间。 ( 4 ) 。u a s b + s b r 工艺 该工艺在厌氧工艺上采用u a s b 技术，在好氧工艺上采用s b r ( 序批式活性污泥法) 技术，是高、低浓度污水处理工程的理想设备。该工艺对碳源有机物处理效果好，运行 灵活，操作方便，而且具有脱氮功能。该工艺成熟可靠、稳定达标。工程初期投资和日 常运行费用低廉，整个工艺流程简洁流畅、操作方便，有广泛的推广价值。 ( 5 ) 水解酸化生物吸附再生接触氧化工艺 该工艺特别适合于处理高浓度、水质水量变化较大的废水。 ( 6 ) c a f 涡凹气浮s b r 法1 4 9 j 该工艺采用机械格栅去除了大部分固体污染物，避免了大块固体颗粒影响气浮、曝 气工艺，大大降低后续工艺的处理负荷，然后机械过滤把关，保证了出水稳定达标，节 省运行维护费用，采用该工艺处理的废水c o d 去除率达8 0 - 9 0 。 ( 7 ) 升流式厌氧污泥床过滤器( u a s b a f ) 一序批式活性污泥法( s b r ) 工艺1 5 0 j 9 该工艺是适用于水质波动较大、蛋白质含量高的废水处理。该工艺具有工艺流程简 单、耐冲击负荷、运行管理简便、工程造价省和运行费用低等特点，适合于小型肉类加 工厂的屠牢废水处理工程。 ( 8 ) s b b r 处理屠宰废水的研究 李伟光等【5 l l 进行了序批式生物膜反应器处理屠宰废水的试验研究，屠宰废水首先经 过栅网去除粗大颗粒状悬浮物并静沉除油，然后经序批式生物膜反应( s b b r ) 处理，进一 步去除有机物，最后过滤去除色度和微细悬浮固体。结果表明，各污染指标的去除率c o d 为9 7 ，b o d s 为9 9 ，油脂为5 2 ，t k n 为9 2 ，s s 为8 2 4 ，最后出水水质满足国家 二级排放标准。方茜等【5 2 】则研究了s b b r 与s b r 处理屠宰废水的对比实验。试验结果表 明，在相同的运行条件下，生物膜系统的处理效果优于活性污泥系统。达到相同污染物 去除率时，生物膜系统的运行管理更方便，且克服了活性污泥系统存在的一些问题。赵 玲【5 3 】研究了以y d t 弹性立体填料为生物载体的复合s b r 系统对有机物和氮的去除过程 及其效果。结果表明：在有氧条件下，存在着反硝化现象，即同步硝化反硝化作用。在 试验条件下，当溶解氧为3 0 5 0m g l ，总氮去除率可达8 4 ，同时c o d 的去除率达9 5 。 1 4 污泥处理的研究 污泥( e s w a g e s l u d g e 或b i o o s l l d s ) 是污水处理厂对污水进行处理过程中产生的沉淀 物质以及污水表面漂出的浮沫，其成分复杂，含有大量的微生物、病原体、重金属以及 有机污染物等，如处理不善将会造成严重的二次污染，如何对污泥进行处理处置成为世 界各国关注的重点课题之一。目前污泥的处理处置手段主要包括排海、填埋、焚烧以及 土地利用等，但是由于污泥本身含水率高、工程性质差并含有多种污染物的特点，上述 的处理处置手段受到了不同程度的限制。 将污泥通过固化技术处理成为可以再生资源利用的土工材料或者作为填埋处置的 预处理手段能够解决污泥处理处置中的一系列难题，是一种极有市场前景和应用前途的 污泥处理和资源化手段。着重阐述了污泥固化处理的研究背景，并对现有的污泥处理处 置技术的研究现状进行回顾和评价，最后给出了本文的污泥研究内容和技术路线。 1 4 1 研究背景 污泥是污水处理的必然产物，其产生量受到污水处理量、污水来源、处理工艺、处 理水平、污泥脱水程度等因素影响。据统计，虽然产生的污泥量约占污水总处理量的 o 3 0 5 ( 含水率以9 7 计) ，但是污泥处理的投资和运行费用却分别占污水厂费用的