屠宰废水的处理

屠宰废水的处理宁波某食品公司主要以宰猪、牛为主，日宰猪最多100头，宰牛10头。宰猪与宰牛的工艺差不多，都经过放血、开膛分解、内脏清洗等工艺，只是牛需要剥皮，而猪却要去毛，并且，宰牛会产生更多的内脏污染物。屠宰过程中排放的废水含有大量的血污、油脂、毛。内脏杂物、未消化的食物及粪便等污染物，并带有令人不适的血红色及血腥味，而且还含有大肠菌。粪便链球菌等危害人体健康的致病菌。这些废水具有浓度变化大，有机物含量高等特点，直接排入环境将严重污染水体。 1 废水来源 废水来源于屠宰车间，主要包括（1）屠宰前冲洗牲畜的废水；（2）烫毛、清洗胴体废水；（3）清洗内脏废水；（4）冲洗车间地面、器具废水；（5）冲洗圈栏废水。屠宰过程排放的废水中血污染最为严重，通常放出的血均回收利用，既减少处理负荷又增加收入。 2 水量、水质 屠宰过程中废水往往集中在短时间内排放，水量波动较大。宰1头牛一般产生1t污水，1头猪产生0.4t污水。废水日排放量为50t。废水水质见表1。出水水质执行污水综合排放标准（GB89781996）中一级排放标准（新扩改），见表2。 表1 废水的水质 项目pHCODcr/(mg.L-1)BOD5/(mg.L-1)SS/(mg.L-1)油类/(mg.L-1)宰猪6.9-7.1900-2200500-1200800-100025-50宰牛6.9-7.11700-5000950-26001500-250020-45混合6.9-7.11060-2760590-1480940-130024-49表2 出水水质项目pHCODcr/(mg.L-1)BOD5/(mg.L-1)SS/(mg.L-1)油类/(mg.L-1)浓度6-91003070203 处理工艺流程 该废水可生化性较好，故采用生化法为主的处理方法，处理工艺流程如图1所示。 废水经格栅筛网去除较大悬浮固体和毛发等杂质后，直接进入初沉池，初沉池兼作调节池均化水质 水量，同时将废水中不溶性固体如未消化食物和粪便等沉下。沉淀地出水流入厌氧水解池，在厌氧菌胞外酶的作用下，将大分子有机物水解酸化变成小分子，将大部分不溶性有机物降解为溶解性物质。然后泵入SBR反应池，SBR反应池水位到设定液位后进行射流曝气，使废水与活性污泥充分混合，曝气结束待泥沉下后，上清液排放，2只SBR反应池，交替运行。污泥积存到一定水位时，将泥排至污泥池。SBR生物反应器采用分步控制生化处理过程。以进气。曝气反应、沉降、出水和静置等5个阶段为一个运行周期，给系列化处理提供最佳条件。SBR生化系统具有完全混合特点的推流式反应器，又是一个理想状态的二沉池，此外，SBR系统污泥沉降性能较好，污泥增殖和产泥量均较小。特别适用于生化性好且水量不大的废水。 4 主要构筑物及设备 初沉池：尺寸为4.0m3.5m4.5m，有效容积60m3，停留时间为24h。经初沉后对减轻后处理负荷及防止填料堵塞起到关键作用。厌氧池：尺寸为28.0m4.0m4.5m，有效容积480m3，内置生物填料，填料接触时间为4d。SBR反应池：有效容积200m3，设2只，交替使用，每只尺寸为4.5m4.5m5.5m3。内设射流曝气器进行曝气，每池设4只射流器，循环泵型号IS150125250A。污泥池：有效容积30m3。 5 处理效果及分析 屠宰废水经初沉、厌氧水解、SBR生化处理后，污水中的污染物指标均达到国家排放标准。经环保部门监测，其结果见表3。 表3 处理后分析结果项目pHCODcr/(mg.L-1)BOD5/(mg.L-1)SS/(mg.L-1)油类/(mg.L-1)最大值7.12552133898241.8治理设施进口最小值6.9125564594125.6平均值190599296133.7最大值7.09228629.3治理设施出口最小值6.97921417.1平均值8325518.2平均去除率/%94.897.394.775.66 运行成本与造价 运行成本主要由电费、人工费、维修费、折旧费组成。电费：正常运转电机功率为20.5kw，1天开6h，电费单价为0.50元度，则电耗费用1.02元/t。人工费：操作人员1人，每人月工资550元，则人工费用0.30元/t。维修费：按总投资年维修费率1.0计，则维修费为0.05元/t。折旧费：按总投资年折旧率3.6（其中折旧率2.1，大修率1.5）计，折旧费为0.18元/t。运行成本：1.02+0.30+0.05+0.181.55元/t。推流式固定化絮体生物反应器培养ANAMMOX菌试验研究1ANANMMOX工艺研究状况厌氧氨氧化技术的研究从荷兰KLUYVER试验室发现这一实验现象（1），到2002年6月世界上第一座生产性装置在DOKHAVEN投入运行（2），至今已持续近十年。国内的一些研究者在这一领域也取得了一定的研究成果（3）。目前国内一大批研究机构正积极地在这一领域开展研究工作（4）。综观目前的研究成果，对ANAMMOX 的基础理论研究已经相当深入，但对如何快速培养和富集ANAMMOX菌公开报道，较为鲜见。众多研究者缺乏研究材料的问题相当普遍，这已成为在这一领域开展大量研究工作的重要瓶颈。2ANAMMOX菌培养反应器选择目前已知的培养ANANMMOX菌方法的有两类，一类是采用ANAMMOX菌接种物，在反应器中进行增殖培养；另一种是采用活性污泥进行富集培养。荷兰代尔夫特工业大学（TU Delft）关于ANAMMOX的研究主要利用第一种方法，种泥来自于最早发现ANAMMOX现象的脱氮流化床反应器。在国内开展的研究只能依靠从活性污泥中富集培养的方法。浙江大学郑平、胡宝兰等采用UASB反应器成功地富集到了高活性的ANAMMOX污泥（5）。上海交通大学的杨虹等采用悬浮填料床反应器，成功地进行了OLAND工艺的研究，该工艺中同样有ANAMMOX菌参与反应（6）。荷兰研究者认为SBR是适合ANAMMOX菌培养的反应器，并且在该反应器中培养出了颗粒化的ANAMMOX污泥（7），但是该反应器全套购置费用昂贵，国内一般研究机构难以承受，不便于推广使用。分析目前关于ANAMMOX菌的研究成果可知，培养该菌应该满足其如下一些基本要求：（1） 该菌广泛地存在于自然界中，在具有硝化、脱氮能力的生物膜、长污泥龄低负荷活性污泥中数量较多。（2） 该菌在有氨氮、亚硝酸盐氮的环境中，可以进行ANAMMOX反应，并能够增殖。（3） 氧对该菌完成ANAMMOX反应有抑制作用（8）。（4） 该菌的合适生存环境是：温度20-43，pH6.78.3（9）。（5） 亚硝酸盐氮抑制浓度为100mg/L（9）。（6） 该菌的倍增时间是4-11天，合成系数是0.054gVSS/gNH4+-N，污泥衰减系数为0.01d-1。 比增长速率为0.065 d-1（10）。目前研究中使用的反应器，如UASB，流化床，填料床等，基本属于完全混合类反应器。采用推流式的反应器，并且将启动污泥均匀地固定在反应器中，同样适合于ANAMMOX 菌的富集培养。理由如下：（1） 接种污泥中含有少量ANAMMOX菌，这些分散于污泥絮体中的菌体通过填料的支撑作用，均匀地固定在反应器中，可以获得相对稳定、相互依存的生长环境。（2） 培养基质低速穿过污泥絮体，可以为该菌提供营养，传递中间产物。（3） 反应器中基质浓度沿推流沿程上是递减分布的，为污泥在各种负荷下生长提供了可能性，在进水口附近是高负荷区，在出水附近是低负荷区。负荷的不同，微生物的生长状况也呈现出差异，特别是对于复合菌而言，不同种类的菌在反应器中可能有相应的生长区段。（4） 对于氧、高基质浓度等抑制因素，推流式反应器的前段可以起到保护后段的作用。（5） 从推流沿程上取样，可以方便观察不同区段微生物的生长和基质浓度变化所带来的差异性情况。（6） 从设备要求上讲，该反应器只需要一个进水泵，最大限度低减少了转动部件，从而对保证系统的密闭性非常有利。整个系统造价低廉。基于上述设想，本研究设计了一个2.4L的推流式固定化生物絮体反应器，在4个月内成功地完成了启动过程。随后启动的另一组12L反应器也已获得了稳定的ANAMMOX活性。3试验装置及方法3.1 试验装置试验用ANAMMOX反应器及试验流程图见图1.反应器有效容积为2.4L。该装置运行在30的恒温试验室中。进水流量范围0.81.13L/d，平均流量为0.923L，平均水力停留时间为2.6天。1进水贮瓶 2. 水蠕动泵 3. 流式固定化絮体反应器4. 出水贮瓶 5. 出水贮瓶图1 ANAMMOX反应器及试验流程图3.2 接种污泥接种污泥取自某污水厂的好氧消化污泥和中水处理厂的好氧污泥，经过短暂的硝化培养后，作为接种污泥使用。其部分理化性状为：TS 13.3g/L; VS 7.25g/L; VS/TS 54.65%; pH 8.0 8.3。3.3 培养基质含氮污水采用在自来水中配入工业碳酸氢铵和亚硝酸钠的方法配制，同时按照一定比例加入无机盐和微量元素(3)。每次配制基质后，用氩气置换20-30分钟，在进料过程中也连续通入该气体，以消除氧的影响。3.4 分析方法氨氮：纳氏试剂光度法；亚硝酸盐：N-( 1-萘基)乙二胺光度法；硝酸盐：紫外分光光度法；总氮：过硫酸钾氧化-紫外分光光度法；PH：玻璃电极法；碱度：电位滴定法；每批次分析化验时，每个项目均选取一个样品进行加标回收测定，回收率在90%以上为有效数据。4推流式固定化絮体生物反应器的启动与运行结果试验期间氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总氮和反应器负荷的历时变化曲线见图26。 4.1 污泥适应及转换期污泥接种完毕后，开始连续进水培养ANAMMOX 菌。根据郑平等的经验，起始浓度设定为70mg/L(NH4+-N和NO2-N)。试验开始的一个半月可以看作是污泥的适应和转换期。接种污泥均是好氧污泥，并且含有一定的有机物，在转为厌氧状态下运行，有一个转变过程。从图1-5中可以看出，出水中NH4+-N、NO2-N、TN变化非常不稳定。根据碱度变化和各种氮形态之间转化分析，这一时期首先发生的是氨氧化和反硝化反应，然后才开始ANAMMOX反应。从第30天以后后，氨氮浓度持续降低，亚硝酸盐氮浓度持续上升浓度，但是氨氮转化量高于亚硝酸盐氮增加量，总氮去除率均小于20%。到第45天后，亚硝酸盐氮浓度开始逐步下降，并低于进水浓度，同时总氮去除率上升，达到30%以上。出水中的硝酸盐氮含量和产气量开始上升。至此反应器已经具备一定的ANAMMOX反应特征。4.2 负荷提高期从第45天后开始提高负荷，考虑到反应器中要发生一部分氨氧化反应，有一部分氨氮要转化为亚硝酸盐氮，因此在配水时，有意提高氨氮浓度（一般按氨氮与亚硝酸盐氮1.21.5:1的比例配置，根据出水中残余的氨氮和亚硝酸盐氮浓度进行调整）。从图1-4中可以看出，到第80天后，总氮的去除率达到80%，出水中的氨氮和亚硝酸盐氮均接近0mg/l。反应器此时已基本稳定，第80天以后按照7-10天提高进水TN60-80mg/l的速度提高负荷，控制出水中氨氮和亚硝酸盐氮均接近0mg/l。到120天左右，在反应器中观察到了红色的颗粒状污泥，此污泥可能就是ANAMMOX菌的聚集体。试验结果表明，虽然进水浓度在不但提高，氨氮和亚硝酸盐氮的去除率均接近100%，但总氮的去除率因为有硝酸盐氮的生成，而始终维持在80%左右。当负荷降低时，硝酸盐氮的浓度可以降低，总氮去除率也随着上升，但为了加快培养细菌，未在这方面进行进一步试验。在本试验第135147天的12天稳定运行期内（平均流量0.929L/d），平均进水氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总氮浓度分别为337.0mg/l、317.4mg/l，27.3mg/l，684.8mg/l，出水中氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总氮的浓度分别为5.2mg/l,6.4mg/l, 111.4mg/l、128.2mg/l。反应器平均进水氨氮、亚硝酸盐氮、总氮负荷分别为0.131Kg-N/m3.d，0.123Kg-N/m3.d，0.265Kg-N/m3.d，反应器平均氨氮、亚硝酸盐氮，总氮去除负荷分别为0.129Kg-N/m3.d，0.120Kg-N/m3.d，0.215Kg-N/m3.d，平均去除率分别为98.4%，97.9%，81.1%。目前反应器运行负荷仍在不断提高之中。5 污泥性状观察5.1 反应器沿程污泥分布经过连续培养，反应