肉联废水处理设计——课程设计

综合工程设计说明书题目肉联废水处理设计2目录第一部分综述41引言42处理方法421生物法422化学法1123自然生态法113组合处理工艺利用124结语12参考文献13第二部分设计说明书141概述142原水水质水量143设计依据144设计原则145设计水量及出水水质要求156工艺选择1561厌氧生物处理1562好氧生物处理1963工艺选择结论227工艺流程及说明2271粗格栅2372沉砂池2473自动细格栅机2474调节池2475折板式厌氧反应（ABR）池2476中间沉淀池2577CASS池2578污泥处理2679出水消毒处理27710控制方式27711预计各处理单元污染物去除率278主要构、建筑物工艺参数2839主要设备工艺参数3010主要构、建筑物，设备一览表33101主要构、建筑物一览表33102主要设备一览表3311污水处理厂总体布置34111平面布置34112高程布置3412技术经济分析38121工程估价38122运行费用3913结束语40第三部分计算说明书411废水来水管道412格栅沉砂池4121格栅4122沉砂池4223储渣池433调节池434厌氧折板反应池（ABR）445中间沉淀池456CASS反应池467接触消毒池498清水池509污泥浓缩池5010污泥脱水间52101设计计算53102带式压滤机的选用53103占地面积534第一部分综述摘要本文介绍了肉联废水的性质和特点，全面地介绍了目前国内处理肉联废水的主要方法，主要有生物法、化学法、自然生态法等。另外，本文还列举了目前用于处理肉联废水的主要的组合工艺，包括厌氧好氧处理工艺、混凝好氧处理工艺以及其他等工艺。关键词肉联废水；处理方法；组合处理工艺1引言肉联废水包括屠宰废水和肉类加工废水，屠宰废水指屠宰场内所产生废水的总称，主要由生产过程中产生的血污、油脂、碎肉、畜毛、未消化的食物及粪便、尿液、清洁冲洗水等构成。肉类加工废水指进行冻肉类加工厂所产生废水的总称，主要由含碎肉、脂肪、血液、蛋白质、油脂、清洁冲洗水及一些加工工序所产生的较高含盐废水等构成。肉联废水包括生产废水和生活污水。其中生产废水主要包括屠宰前生猪清洗水、屠宰车间排出的含血洗猪废水、含猪粪的地面冲洗水、烫毛过程排出的含毛废水、剖解排放的废水、清洗猪内脏废水、肉食加工清洗水、冷库制冷系统排放的冷却废水等,主要污染物为COD、BOD5等，污染物浓度较高。肉联加工厂产生的废水水量有明显的季节性差异和日时段差异，并且为非连续性排放。水中悬浮物浓度高、油脂含量高，水呈红褐色并有明显腥臭味，水质指标超过国家排放标准几十倍甚至上百倍，属于较高浓度的有机废水，有很好的可生化性。2处理方法从上述内容可知，屠宰废水受其生产过程的影响明显,水质水量波动范围较大。我国从50年代开始考虑屠宰废水的处理,到70年代仍以一级处理为主,80年代以后,新的处理技术逐渐被开发应用,处理程度不断提高1。用于处理屠宰废水的方法主要有生物法、化学法、自然生态法等等。21生物法生物法，又称生化法，是利用微生物的生物化学作用使废水得到净化的一种方法。肉联废水常见的生化处理法有活性污泥法、生物膜法、水解酸化法等。根据需氧量的多少，又分为好氧生物处理和厌氧生物处理两种。211好氧生物处理在肉联废水中应用较多的好氧生物处理方法有活性污泥法和生物膜法。普通活性污泥法处理肉联废水很难达到处理要求,普遍存在以下困难2屠宰场的水量变化大,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5量大、处置费用高；难以满足脱氮要求。针对普通活性污泥法存在的问题,一些新的活性污泥法处理工艺开发并成功应用于肉联废水的处理。（1）氧化沟氧化沟工艺是活性污泥法的一种变型。氧化沟工艺流程简单，管理方便，氧化沟中的循环流量很大，进入沟内的原废水立即被大量的循环水所混合稀释，因此具有承受冲击负荷的能力，对不易降解的有机物也有较好的处理效果，不仅可满足BOD、SS的处理要求，还可以达到脱氮除磷的效果。由于氧化沟的水力停留时间与泥龄都很长，有机物在沟内可获得较彻底的降解，活性污泥产量少且趋于稳定，一般可不设初沉池和污泥消化池，简化了处理流程，减少了处理构筑物。氧化沟耐冲击负荷强，通过对运行管理的调节，脱氮除磷效果亦显著。但该工艺一般对于水量较大的情况较适合（一般处理水量大于5000M3/D），对于中小水量而言，综合投资较大。另外，氧化沟工艺在肉联废水的处理中应用并不广泛。（2）序批式活性污泥系统（SBR）SBR工艺,也称为间歇曝气活性污泥工艺或序批式活性污泥工艺。SBR工艺采用间歇运行方式,污处理单元,该单元在不同时间发挥不同的作用,污水进入该单元后按顺序进行不同的处理,最后完成总的处理被排出。一般来说,SBR的一个运行周期包括五个阶段3第一阶段为进水期,污水在该时段内连续进入处理池内,直至达到最高运行液位,并且借助于池底泵的搅动,使废水和池中活性污泥充分混合,此时活性污泥中菌胶团将对废水中的有机物产生吸附、吸收和氧化作用。第二阶段为反应期,在该期内既不进水又不排水,但开启曝气系统为反应池曝气,使污染物质进行生化分解。在反应阶段,活性污泥中的微生物周期性地处于高浓度及低浓度基质中,反应池中也相应地形成厌氧缺氧好氧交替过程,使反应池在具有良好的有机物处理能力的同时具有除磷脱氮的功效。第三阶段为沉淀期,在该时段内不进水,不排水,也不曝气,反应池处于静沉状态,进行高效泥水分离。SBR工艺的污泥沉降过程在相对静止的状态下进行,受外界干扰甚少,沉淀时间短,沉淀效率高。第四阶段为排水期,在该期内将分离出的上清液连续排出,同时沉淀下来的污泥过剩部分也排出反应池。第五阶段为闲置期,池中无污水,只有沉淀分离出的活性污泥,通过静置使微生物恢复活性,为下一个运行周期创造良好的初始条件。6SBR工艺具有如下特点工艺流程简单、造价低，与普通的活性污泥法相比，它不需要另设二次沉淀池、污泥回流及其设备，构筑物布置紧凑、占地面积省、运行费用低。处理效率高。具有较高的脱氮除磷效果。污泥沉降性能好，出水水质稳定。对进水水质水量的波动具有较好的适应性。SBR间歇运行的特点很适合处理流量变化大的屠宰场废水,已在很多国家广泛应用于小型污水领域。此工艺处理屠宰废水CODCR、BOD5的去除率分别达到80、90以上，氨氮去除率达8090。传统SBR工艺的缺点有以下几点连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池。对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁。无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求。设备的闲置率较高。污水提升水头损失较大。如果需要后处理，则需要较大容积的调节池。（3）周期循环延时曝气法（CASS）CASS特指设有一个分建或合建式生物选择器的可变容积，以序批曝气非曝气方式的充放式间歇活性污泥处理工艺，在一个反应器中完成有机污染物的生物降解和泥水分离的处理功能4。CASS的整个工艺为一间歇式反应器，在此反应器中活性污泥法过程按曝气和非曝气阶段不断重复，将生物反应过程和泥水分离过程结合在一个池子中进行。因此，它是SBR工艺及ICEAS工艺的一种更新变型。CASS工艺由于其投资和运行费用低、处理性能高超，尤其是优异的脱氮除磷功能而越来越得到重视。CASS设有一个生物选择器可变容积的生物反应器，在一个反应器中完成有机污染物的生物降解和泥水分离的处理功能。整个系统以推流方式运行，而各反应区则以完全混合方式实现有机污染物的降解功能。CASS池由生物选择区、缺氧区、主反应区以及曝气器、滗水器、水下搅拌器等组成，这3个区的容积比一般为1530，同时取消了常规活性污泥法的初沉池和二沉池。生物选择区设置在反应器的进水处，是一容积较小的废水污泥接触区。进入反应器的废水和从主反应区内回流的活性污泥在此相互混合接触。生物选择器是按照活性污泥种群组成的动力学原理而设置的，创造合适的微生物生长条件并选择出絮凝性细菌。在生物选择区内，主反应区回流污泥与进水混合，不仅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而且可加速对溶解性底物的去除并对难降解有机物可起到良好的水解作用，同时可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放。生物选择器还可以有效地抑制丝状菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的稳定性。4兼氧区不仅具有辅助在厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质水量变化的缓冲作用，同时具有促进磷的进一步释放和强化反硝化的作用。主反应区则是最终7去除有机底物的主要场所。在运行过程中通常需控制主反应区的曝气强度以及曝气池中溶解氧量，以使反应区内主体溶液处于好氧状态，保证污泥絮体的外部有一个好氧环境进行硝化；活性污泥絮体结构的内部则基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体内部的传递受到限制，而较高的硝酸盐浓度则能较好地渗透到絮体内部，有效地进行反硝化，从而使主反应区中同时完成发生有机污染物的降解以及同时完成硝化和反硝化。4虽然CASS工艺是传统SBR工艺的一种变型，但是两者还是有区别。与SBR相比，CASS法的优点是其反应池由预反应区和主反应区组成，因此，对难降解有机物的去除效果更好；进水过程是连续的，因此，进水管道上无需电磁阀等控制元件，单个池子可独立运行，而SBR进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上交替使用；CASS法每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3，而SBR则为3/4，所以，CASS法比SBR法的抗冲击能力更好。国外资料介绍和实际试验研究认为CASS工艺具有如下特点5建设费用低，比普通活性污泥法省25，省去了沉淀池、二沉池。占地面积省，比普通活性污泥法省2030。运行费用省，管理方便。氧的吸收率高。除氮、脱磷不需要另加药剂，运行费用省25。处理效率高，出水水质好。该方法污泥活性高，静止出水，出水水质好。运行可靠，耐负荷冲击能力强，可随时调节充氧量及排放周期，便于设备检修，并且不产生污泥膨胀现象。除磷、脱氮效果好，一个周期内厌氧、兼氧、好氧交替变化，便于除磷、脱氮。污泥量极少，由于池容积较大，污泥负荷低，池内长期处于内源呼吸阶段，不但除去了水中的污染物，而且还氧化了合成的细胞质，实际上是污水处理和污泥耗氧处理的综合构筑物。此法剩余污泥接近于零。不需设专人管理，自动化程度高，只需由电工兼顾管理即可。（4）AB法吸附生物降解工艺，简称AB法。主要特征是6A、B两段各自拥有独立的污泥回流系统，两段完全分开，各自有独特的微生物群体，A段微生物主要为细菌，其世代期很短，繁殖速度很快，对有机物的去除主要靠污泥絮体的吸附作用，生物降解只占1/3左右。B段微生物主要为菌胶团、原生动物和后生动物。该工艺不设初沉池，使A段成为一个开放性的生物系统，A段以高负荷或超高负荷运行，B段以低负荷运行，处理效果稳定，抗冲击负荷能力很强，适于处理浓度较高、水质水量变化较大的污水。AB法在我国实际的肉联废水处理中的应用比较少，国内文献资料鲜有报道。（5）生物接触氧化法生物接触氧化工艺属好氧生物膜法，是在生物滤池基础上发展起来的一种新型生8物膜法。生物接触氧化工艺目前已广泛用于不同规模的工业废水及生活污水处理，对于场地面积小、水量小、水质波动较大的情况尤其适用。据调查，对于屠宰场与肉类加工厂废水治理工程，50以上的好氧单元均采用该技术。生物接触氧化法将生物膜法和活性污泥法的优点兼顾起来，既有生物膜工作稳定和耐冲击、操作简单的特点，又有活性污泥悬浮生长、与废水接触良好的特点6。锦华烧鸡厂委托锦州市环境工程有限公司为其设计的废水处理方案就是采用生物接触氧化工艺，该工艺的运行结果表明，对于污染物含量较高、水量很少的肉联废水来说，这样的处理成本是比较经济的10。但生物接触氧化法的正常BOD容积负荷值不宜超过08KG/M3D，且进水CODCR不可过高。生物接触氧化法由于生物群体是附着在填料表面的，过高负荷的有机物相应要求有足够的生物量存在才能完成其代谢过程所期望降解的BOD，简单的说就是填料上所附着的生物膜要求足够厚，而这却因该方法的机理限制而难以做到，因为过厚的生物膜将阻止氧向填料深层扩散，导致内部生物膜因厌氧而造成所有生物膜脱落，生物膜大量流失，系统崩溃。生物接触氧化工艺BOD负荷较低，抗冲击负荷能力不强，运行操作方便，较适合生活污水的处理。（6）膜反应器膜反应器（MEMBRANEBIOREACTOR，MBR）是一种将生化处理单元与膜分离单元有机结合起来的生化处理系统，与传统的生化处理技术相比，MBR具有以下主要特点出水水质优（可以达到消毒、回用水标准）、有机负荷高、单元设备结构紧凑、易于标准模块化、占地面积小等优点。近十几年来随着相关学科的进步和发展，关于膜反应器技术的研究愈来愈深入，各国专家学者在膜反应器结构、机理、微生物动力学原理、膜组件开发和膜污染控制和清洗恢复等方面作了大量的应用基础研究工作，这些工作为该技术的发展和工程应用创造了有利的条件。膜反应器的缺点有活性生物量难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差；由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率低等。（7）水解酸化好氧生物处理许多肉联废水处理的工程应用中，在好氧生物处理前端加上水解酸化处理。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。常见的有水解接触氧化工艺7,水解酸化SBR工艺8等等。9212厌氧生物处理一般而言，厌氧生物工艺处理CODCR浓度大于1000MG/L的中高浓度工业废水具有优势，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1/101/6；投资费用低、管理简易，有广阔的应用潜力。在肉联废水的处理中，常用的厌氧处理方法有厌氧折板反应器（ABR）、上流式厌氧污泥床（UASB）、水解酸化等等。据调研资料，在生化处理核心单元中，厌氧反应器一般以UASB为主，占80，水解酸化占15，其他如ABR、UBF等占59。（1）上流式厌氧污泥床（UASB）UASB即上流式厌氧污泥床，由污泥反应区、气液固三相分离器包括沉淀区和气室三部分组成，具有良好的絮凝与沉淀性能的污泥在反应器下部形成污泥层。待处理的废水从反应器底部进入反应器，反应器中的污泥对从表层经过的有机物进行截留，吸附和降解。经厌氧硝化处理后的废水、产生的沼气和厌氧活性污泥在三相分离器中得到有效分离，经处理的废水从反应器中排出。对于以UASB工艺或其组合工艺来处理高浓度的屠宰废水而言，UASB池为主要的处理工段，不仅大部分碳源有机物在这里被降解，而且也能去除一部分氨氮，从进、出UASB池的水质分析可以看出，其对碳源有机物的处理效率可达6575以上。同时UASB池也能灭活大量的致病微生物，所以说UASB工艺特别适合于处理象屠宰废水这样的高浓度有机废水11。（2）水解酸化工艺水解酸化池由水解和产酸微生物在缺氧条件下将废水中大分子、不易降解的固体有机物降解为易于生物降解的小分子有机物，使后续的好氧处理单元能以较少的能耗和相对较短的停留时间去除废水中残留的污染物。水解酸化工艺对废水中的主要污染物的去除能力为CODCR去除率3060；SS去除率8090。水解酸化工艺的技术特点包括9污水经水解酸化工艺处理后，BOD/COD的比值可有所升高，提高可生化程度。由于改善了可生化性，使后续好氧生物处理的难度相对减小，好氧的水力停留时间可以有所缩短；污水经水解酸化工艺后，水中有机物得到部分降解。由于池中的污泥浓度高，可对进水负荷的变化起良好缓冲作用，为后续的好氧处理提供了较为稳定的进水条件；产泥量远低于好氧工艺，并已得到一定程度的稳定化，易于处理，污泥容易脱水。必要时将后续好氧处理产生的剩余污泥回流至不完全厌氧段，可减少污泥的处理10量，进而降低整个工艺的20产污泥率；水解酸化阶段的微生物多为兼性菌，种类多、生长快及对环境条件适应性强，要求的环境条件宽松、易于管理，并且利于运行条件的控制和缩小处理设施的容积；水解酸化过程能耗小，运行费用低，可节省后续好氧过程的需氧量，从整体上节省动力和运行维护费用。（3）厌氧折板反应器（ABR）厌氧折流板反应器（ANAEROBICBAFFLEDREACTOR，ABR）是MCCARTY和BACHMANN等人于1982年，在总结了第二代厌氧反应器工艺性能的基础上，开发和研制的一种新型高效的厌氧生物处理装置。其特点是反应器内置竖向导流板，将反应器分隔成几个串联的反应室，每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统，其中的污泥以颗粒化形式或絮状形式存在。水流由导流板引导上下折流前进，逐个通过反应室内的污泥床层，进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除。ABR因其特殊的结构，与其它厌氧生物处理工艺相比，具有许多优点，见表112。表1厌氧折流板反应器的优点（4）厌氧流化床反应器厌氧流化床反应器的内部填充着粒径很小（D05MM左右）的挂膜介质，依靠在惰性的填料颗粒表面形成的生物膜来保留厌氧污泥，废水与污泥的混合、物质的传递依靠使这些带有生物膜的颗粒形成流态来实现。流化床反应器的主要特点归纳如下流化态最大程度使厌氧污泥与被处理的废水接触；由于颗粒与流体相对运动速度高，液膜扩散阻力小，且由于形成的生物膜较薄，传质作用强，因此生物化学过程进行较快，允许废水在反应器内有较短的水力停留时间；高的反应器容积负荷可减少反应器容积，同时由于其高度与直径的比例大于其它厌氧反应器，因此可以减少占地面积。但是厌氧流化床反应器存在着几个尚未解决的问题为了实现良好的流态化并使污泥和填料不致从反应器中流失，必须使生物膜颗粒保持均匀的形状、大小和密度，但这几乎是难以做到的，因此稳定的流态化也难以工艺构造生物体操作设计简单无运动部件无需机械混合建设运行费低不易堵塞污泥无特殊沉降要求污泥产率低泥龄长无需用填料或沉淀池不需要三相分离器HRT短可间歇运行耐冲击负荷能力强抗有毒物能力强可长时间不排泥11保证。为取得高的上流速度以保证流态化，流化床反应器需要大量的回流水，这样导致能耗加大，成本上升。该反应器运行管理较为复杂。由于以上原因，流化床反应器至今没有生产规模的设施运行。（5）厌氧接触工艺厌氧接触工艺是在传统的完全混合反应器（COMPLETESTIRREDTANKREACTOR，简写作CSTR）的基础上发展而来的，在一个厌氧的完全混合反应器后增加了污泥分离和回流装置，从而使污泥停留时间（SRT）大于水力停留时间（HRT），有效的增加了反应器中的污泥浓度。厌氧接触工艺用于高浓度有机废水时，为了强化有机物与池内厌氧污泥的充分接触，必须连续搅拌；同时为了提高处理效率，必须连续进水排水。但这样会造成厌氧污泥的大量流失，因此反应器后要串联沉淀池将厌氧污泥沉淀并回流至厌氧反应器。厌氧接触工艺存在以下缺点负荷较低，在沉淀池中的固液分离较为困难；受污泥浓度的制约，在高的有机负荷下，厌氧接触工艺也会产生类似好氧活性污泥的污泥膨胀问题。厌氧接触工艺系统较为复杂，反应器需要搅拌装置，运转设备多，管理比较复杂。22化学法化学处理法一般采用混凝絮凝处理的方法。化学混凝絮凝处理屠宰废水是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。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，常见的工艺有混凝气浮加压曝气处理工艺13，混凝沉淀SBR工艺14，混凝气浮生物接触氧化工艺15等等。化学絮凝法处理屠宰废水的局限性在于1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。1223自然生态法自然生态处理是在自然条件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，其中稳定塘、土地处理、人工湿地研究与应用最多。它们的共同特点是能耗低，管理简便，运行费用低，可实现多种生态系统的组合，有利于废水的综合利用。3组合处理工艺利用由本文上述内容可知，在处理肉联废水时，好氧处理和厌氧处理以及化学絮凝处理各有其优缺点。一般认为，在处理较低浓度CODCR1000MG/L屠宰废水时，可直接采用生物处理，这样可缩短处理流程，节省基建费用，同时也能达到既定的处理效果；在处理较高浓度CODCR1000MG/L的屠宰废水时，单独采用一种方法或工艺不能达到理综合国内的文献报道资料，现将国内已使用的组合工艺列表如下。处理工艺的优化组合有利于各种工艺扬长避短,保证出水水质。表2我国已使用处理肉联废水的组合工艺组合工艺类型主要工艺厌氧好氧处理工艺水解酸化（气浮）SBR工艺，水解酸化AB法，水解酸化生物接触氧化工艺，UASBAF工艺，厌氧CASS工艺，ABRCASS工艺，UASBSBR工艺，厌氧生物接触氧化工艺，AHSBR工艺混凝好氧处理工艺混凝（气浮）生物接触氧化工艺，混凝SBR工艺，混凝气浮加压曝气工艺其他SBRSBR工艺，两级厌氧消化氧化塘工艺，厌氧塘兼氧塘好氧塘工艺，厌氧过滤工艺，射流曝气生物接触氧化工艺，兼氧AB法，生物塘化学处理工艺综上所述，在处理肉联废水时，多采用生物处理作为主要手段，辅以物理、化学方法，这主要是由废水水质决定的肉联废水BOD5/COD一般在05以上，可生化性良好，利用这一特点，可避免化学法中的大量投药，也可避免大量化学污泥的处置，同时可降低处理成本，便于维护和管理16。在处理工艺的选择上，多选择厌氧好氧处理工艺，在实际工程中，采用厌氧好氧工艺组合的废水处理工程有很多实例，大部分运行处理效果能保持稳定状态。4结语肉联废水属易于生物降解的高悬浮物有机废水，水量、有机物和悬浮物浓度变化范围比较大。屠宰废水处理的工艺很多，一般以生物法为主，但应根据进水水质的特13点、处理要求为依据，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。在处理水量大、浓度高的肉联废水时，可采用厌氧好氧联合处理工艺，以达到较好的处理效果，使出水达标；在处理低浓度小水量时，可采用氧化塘等易管理的处理工艺。在我国目前环保投资较少的情况下，肉联废水处理构筑物应朝着高效、节能、集约化、规模化、易于管理的方向发展。参考文献1于凤,陈宏斌屠宰废水处理技术与应用进展J环境科学与管理,2005,30484872张森林,刘林,黄明酸化序列活性污泥工艺处理屠宰污水J湘潭大学自然科学学报,19921441321393何健洪SBR法处理屠宰废水的工程应用J工业水处理,2003,23362644汪大翚,雷乐成水处理新技术及工程设计M北京化学工业出版社,20011911925何健洪CASS工艺处理屠宰废水的工程应用J工业水处理,2009,29686876唐受印,戴友芝,汪大翚废水处理工程M北京化学工业出版社,2004278,3077杜昱水解接触氧化工艺处理屠宰废水J环境卫生工程,2005,13659608董海山,杨敏水解酸化SBR工艺处理小规模养殖屠宰废水J环境污染治理技术与设备,2005,6661639屠宰与肉类加工废水治理工程技术规范（征求意见稿）编制说明N10赵军接触氧化法处理屠宰废水J环境保护科学,2003,29117242511张泽滨UASBSBR工艺在屠宰废水处理中的实例研究J内蒙古环境科学,2007,192959812耿亚鸽,张翔,张浩勤等ABR反应器工程设计的技术探讨J水处理技术,2009,35210310713蔡苇,何振中,杨静混凝气浮加压曝气工艺处理屠宰废水J工业安全与环保,2007,338212214于文汇,张延青,于向阳混凝沉淀SBR工艺在屠宰废水处理中的应用J工业安全与环保,2005,312101215王晓伟,费庆志,李彦生共凝聚气浮生物接触氧化处理屠宰废水的研究J工业用水与废水,2008,395404416何强,龙腾锐屠宰废水治理技术评价J重庆环境科学,1995,173414414第二部分设计说明书1概述湖南某食品有限责任公司以屠宰、加工生猪为主，设计为每天屠宰1200头生猪的规模，产生的废水量为1000M3/D。工人上班执行三班倒制度，屠宰、加工时间集中在上午6时至下午6时。生活污水同时排入废水系统。生产废水包括屠宰前生猪清洗水、屠宰车间排出的含血洗猪废水、含猪粪的地面冲洗水、烫毛过程排出的含毛废水、剖解排放的废水、清洗猪内脏废水、肉食加工清洗水、冷库制冷系统排放的冷却废水等,主要污染物为COD、BOD5等，污染物浓度较高。肉联加工厂产生的废水水量有明显的季节性差异和日时段差异，并且为非连续性排放。水中悬浮物浓度高、油脂含量高，水呈红褐色并有明显腥臭味，水质指标超过国家排放标准几十倍甚至上百倍，属于较高浓度的有机废水，有很好的可生化性。2原水水质水量屠宰废水属高浓度有机物、高悬浮物的废水，由于操作的非连续性，以及肉联加工行业的时间性其水质、水量波动较大。废水中主要污染物为COD、BOD、SS、NH4N等。根据肉类加工工业水污染物排放标准（GB1345792）规定，1992年7月1日起立项的建设项目排水量为65M3/T（活屠重），根据要求，本方案确定该项目屠宰废水排放量为1000M3/D。根据同类工程的水质资料，确定本工程水质如下表表1主要污染物浓度一览表MG/L（PH除外）PHSS（MG/L）BOD5（MG/L）CODCRMG/LNH3NMG/L总磷MG/L692000750120080203设计依据31建设项目环境保护管理条例；32给水排水标准规范实施手册；1533室外排水设计规范（GBJ1497）；34肉类加工工业水污染物排放标准（GB1345792）；35国家污水综合排放标准（GB897896）36项目提供的处理污水的水质水量等基本资料4设计原则41在确保污水经处理后达到国家现行的排放标准的前提下，因地制宜，合理确定设计的工艺参数，使工程投资省、运行管理费用经济合理；42在保证设计工艺要求的基础上，优化组合，保证污水处理系统安全可靠地进行；43采用先进、成熟、可靠的新型污水处理设备，性能稳定可靠的工艺系统，并确保污水处理系统投产后运行稳定，易操作、易管理、易维护；44综合具体的场地条件，设计时考虑设备和构筑物的平面布置及其合理的高程分布，优化总体设计，合理布局，同时考虑采用处理效率高的设备，尽量减少占地面积，污水处理建、构筑物采用半地下式设计，美观大方。5设计水量及出水水质要求根据前述内容，本设计方案的废水设计处理规模为1000M3/D。根据当地环保管理部门的要求，出水水质必须达到肉类加工工业水污染物排放标准（GB1345792）中的最高允许排放浓度的一级标准，即下表所示。表2排放浓度标准PHSS（MG/L）BOD5（MG/L）CODCRMG/L动植物油（MG/L）NH3N（MG/L）大肠杆菌个/L685603080151550006工艺选择如上一部分综述所述，用于处理屠宰废水的方法主要有生物法、化学法、自然生态法等等。且多采用生物处理作为主要手段，辅以物理、化学方法，这主要是由废水水质决定的肉联废水BOD5/COD一般在05以上，可生化性良好，利用这一特点，可避免化学法中的大量投药，也可避免大量化学污泥的处置，同时可降低处理成本，便于维护和管理。又因为厌氧生物工艺处理CODCR浓度大于1000MG/L的中高浓度工业废水具有优势，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1/101/6；投资费用低、管理简易，有广阔的应用潜力。且在实际工程中，采用厌氧16好氧工艺组合的废水处理工程有很多实例，大部分运行处理效果能保持稳定状态。因此在处理工艺的选择上，本方案选择“厌氧好氧”生物处理工艺。61厌氧生物处理厌氧生物处理技术具有高效率、高有机负荷和无能耗等特点，已广泛应用于高、中浓度的有机废水处理，特别适用于造纸、皮革、制糖、酒精、制药、肉类食品加工、合成脂肪酸等行业废水治理。一般而言，厌氧生物工艺处理CODCR浓度大于1000MG/L的中高浓度工业废水具有优势，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1/101/6；投资费用低、管理简易，有广阔的应用潜力。在厌氧处理过程中，废水中的有机物经大量微生物的共同作用，被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。在此过程中，不同微生物的代谢过程相互影响，相互制约，形成复杂的生态系统。高浓度肉联废水的厌氧消化过程可以分为四个阶段水解阶段废水中蛋白质、碳水化合物和脂类等高分子有机物因相对分子量较大，不能透过细胞膜，不能被细菌直接利用。因此它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。发酵阶段在这一阶段，上述的小分子化合物在发酵细菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外，这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质。产乙酸阶段在此阶段，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。产甲烷阶段在这一阶段里，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。在肉联废水的处理中，常用的厌氧处理方法有厌氧折板反应器（ABR）、上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧接触工艺、厌氧流化床反应器等等。611厌氧折板反应器（ABR）厌氧折流板反应器的特点是反应器内置竖向导流板，将反应器分隔成几个串联的反应室，每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统，其中的污泥以颗粒化形式或絮状形式存在。水流由导流板引导上下折流前进，逐个通过反应室内的污泥床层，进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除。其工艺特征为良好的水力条件。17研究表明，ABR的容积利用率要高于其他型式的反应器。随处理水量的增加，产气量提高，促进了返混作用，但同时由于折流板的阻挡作用，阻止了各间隔室间的混合作用，因而就整个反应器而言，具有推流式的流态，且分隔室越多，越趋于推流态。因此，可把运行中的ABR看作一个由一系列混合良好的CSTR的串联反应器，因而具有较强的处理能力。稳定的生物固体截留能力。ABR具有对生物固体的良好而稳定的截留能力。ABR反应器中80的生物固体集中在上向流室内形成高浓度的污泥层，其浓度可高达5080G/L。污泥具有良好的沉降性能，不受进水量的变化而影响产气。但UASB则可能在高的水力负荷条件下发生污泥流失问题。ABR的生物固体截留能力是由上述良好的水力流态造成的。因此，ABR的运行是稳定可靠的。良好的颗粒污泥形成及微生物种群的分布。ABR中，上向流室中的水流类似于UASB。虽然颗粒污泥的形成并不是ABR工艺的关键，但它可确实形成颗粒污泥。形成颗粒污泥的甲烷菌在ABR中具有良好的分布，而在不同隔室中以优势种群存在。如在前端隔室中主要以八叠球菌属为主；在中间隔室中以甲烷丝菌属为主；在后端隔室中则存在异氧甲烷菌和脱硫弧菌等。这种分布使ABR具有稳定而高效的处理效果。良好而稳定的处理效果。ABR反应器处理工艺能很有效地处理不同中高浓度有机废水。厌氧折板反应器的主要优点见下表。表3厌氧折流反应器（ABR）的优点指标优点反应器结构结构简单、无运动部件、无需机械混合装置、造价低、容积利用率高、不易阻塞、污泥床膨胀程度较低而可降低反应器的总高度、投资成本和运转费用低生物量特性对生物体的沉降性能无特殊要求、污泥产率低、剩余污泥量少、泥龄高、污泥无需在载体表面生长、不需后续沉淀池进行泥水分离工艺的运行水力停留时间短、可以间歇的方式运行、耐水力和有机冲击负荷能力强，对进水中的有毒有害物质具有良好的承受力、可长运行时间而无需排泥612上流式厌氧污泥床（UASB）上流式厌氧污泥床反应器（UASB）是一种高效的生物处理装置。在反应器底部装有厌氧污泥，废水从反应器底部进入，在穿过污泥层时进行有机物与微生物的接触。产生的生物气附着在污泥颗粒上，使其悬浮于废水中，形成下密上疏的悬浮污泥层。18气泡聚集变大脱离污泥颗粒而上升，能起一定的搅拌作用。有些污泥颗粒被附着的气泡带到上层，撞在三相分离器上使气泡脱离，污泥固体又沉降到污泥层，部分进入澄清区的微小悬浮固体也由于静沉作用而被截留下来，滑落到反应器内。UASB反应器运行的三个重要前提是反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥；由产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作用；设计合理的三相分离器，使沉降性能良好的污泥能保留在反应器内。UASB反应器存在以下问题需要性能优良的气、液、固三相分离器保证其出水水质，由此也造成构造的复杂化，并占去了一定的容积。UASB反应器抗冲击负荷能力低，当进水的浓度低或SS高时会导致污泥大量流失，影响出水水质。613厌氧接触工艺厌氧接触工艺是在传统的完全混合反应器（COMPLETESTIRREDTANKREACTOR，简写作CSTR）的基础上发展而来的，在一个厌氧的完全混合反应器后增加了污泥分离和回流装置，从而使污泥停留时间（SRT）大于水力停留时间（HRT），有效的增加了反应器中的污泥浓度。厌氧接触工艺用于高浓度有机废水时，为了强化有机物与池内厌氧污泥的充分接触，必须连续搅拌；同时为了提高处理效率，必须连续进水排水。但这样会造成厌氧污泥的大量流失，因此反应器后要串联沉淀池将厌氧污泥沉淀并回流至厌氧反应器。厌氧接触工艺存在以下缺点负荷较低，在沉淀池中的固液分离较为困难；受污泥浓度的制约，在高的有机负荷下，厌氧接触工艺也会产生类似好氧活性污泥的污泥膨胀问题。厌氧接触工艺系统较为复杂，反应器需要搅拌装置，运转设备多，管理比较复杂。614厌氧流化床反应器厌氧流化床反应器的内部填充着粒径很小（D05MM左右）的挂膜介质，依靠在惰性的填料颗粒表面形成的生物膜来保留厌氧污泥，废水与污泥的混合、物质的传递依靠使这些带有生物膜的颗粒形成流态来实现。流化床反应器的主要特点归纳如下流化态最大程度使厌氧污泥与被处理的废水接触；由于颗粒与流体相对运动速度高，液膜扩散阻力小，且由于形成的生物膜较薄，传质作用强，因此生物化学过程进行较快，允许废水在反应器内有较短的水力停19留时间；高的反应器容积负荷可减少反应器容积，同时由于其高度与直径的比例大于其它厌氧反应器，因此可以减少占地面积。但是厌氧流化床反应器存在着几个尚未解决的问题为了实现良好的流态化并使污泥和填料不致从反应器中流失，必须使生物膜颗粒保持均匀的形状、大小和密度，但这几乎是难以做到的，因此稳定的流态化也难以保证。为取得高的上流速度以保证流态化，流化床反应器需要大量的回流水，这样导致能耗加大，成本上升。该反应器运行管理较为复杂。由于以上原因，流化床反应器至今没有生产规模的设施运行。615几种厌氧生物处理工艺及装置的比较下面将几种常见的厌氧生物处理工艺进行对比，结果详见表4。表4几种厌氧生物处理系统比较表参数工艺容积负荷抗冲击负荷能力出水悬浮物剩余污泥产量占地面积运行控制设备维修运营费用厌氧折板反应器高好少少较小简单一般低上流式厌氧污泥床反应器高较差较少少小复杂一般较低厌氧接触工艺较高较好较多较少大复杂复杂高厌氧流化床反应器高一般较多较少小复杂复杂低通过以上分析对比，厌氧折板反应器有容积负荷高、抗冲击负荷能力强、出水水质好、剩余污泥产量低、运行控制简单、设备维修方便、运营费用低的显著特点，且在实际工程应用中，厌氧折板反应器有较好的处理效果，运行稳定，因此，本方案选择厌氧折板反应器（ABR）作为厌氧生物处理段的工艺。62好氧生物处理一般而言，好氧生物处理方法都对进水浓度有限制，常规的活性污泥法要求进水CODCR在1000MG/L左右，本设计的处理废水经厌氧折板反应器处理后，出水CODCR浓度可达到1000MG/L以下，能够被好氧处理工艺所接受。在肉联废水中应用较多的好氧生物处理方法有活性污泥法和生物膜法。20普通活性污泥法处理肉联废水很难达到处理要求,普遍存在以下困难2屠宰场的水量变化大,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。针对普通活性污泥法存在的问题,一些新的活性污泥法处理工艺开发并成功应用于肉联废水的处理。621氧化沟工艺氧化沟工艺是活性污泥法的一种变型。氧化沟工艺流程简单，管理方便，氧化沟中的循环流量很大，进入沟内的原废水立即被大量的循环水所混合稀释，因此具有承受冲击负荷的能力，对不易降解的有机物也有较好的处理效果，不仅可满足BOD、SS的处理要求，还可以达到脱氮除磷的效果。由于氧化沟的水力停留时间与泥龄都很长，有机物在沟内可获得较彻底的降解，活性污泥产量少且趋于稳定，一般可不设初沉池和污泥消化池，简化了处理流程，减少了处理构筑物。氧化沟耐冲击负荷强，通过对运行管理的调节，脱氮除磷效果亦显著。但该工艺一般对于水量较大的情况较适合（一般处理水量大于5000M3/D），对于中小水量而言，综合投资较大。另外，氧化沟工艺在肉联废水的处理中应用并不广泛。622序批式活性污泥系统（SBR）SBR工艺,也称为间歇曝气活性污泥工艺或序批式活性污泥工艺。SBR工艺采用间歇运行方式,污处理单元,该单元在不同时间发挥不同的作用,污水进入该单元后按顺序进行不同的处理,最后完成总的处理被排出。SBR工艺具有如下特点工艺流程简单、造价低，与普通的活性污泥法相比，它不需要另设二次沉淀池、污泥回流及其设备，构筑物布置紧凑、占地面积省、运行费用低。处理效率高。具有较高的脱氮除磷效果。污泥沉降性能好，出水水质稳定。对进水水质水量的波动具有较好的适应性。SBR间歇运行的特点很适合处理流量变化大的屠宰场废水,已在很多国家广泛应用于小型污水领域。此工艺处理屠宰废水CODCR、BOD5的去除率分别达到80、90以上，氨氮去除率达8090。传统SBR工艺的缺点有以下几点连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池。对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁。无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求。设备的闲置率较高。污水提升水头损失较大。如果需要后处理，则需要较大容积的调节池。623周期循环延时曝气法（CASS）CASS特指设有一个分建或合建式生物选择器的可变容积，以序批曝气非曝气方式的充放式间歇活性污泥处理工艺，在一个反应器中完成有机污染物的生物降解和21泥水分离的处理功能。它是SBR工艺及ICEAS工艺的一种更新变型。CASS工艺由于其投资和运行费用低、处理性能高超，尤其是优异的脱氮除磷功能而越来越得到重视。虽然CASS工艺是传统SBR工艺的一种变型，但是两者还是有区别。与SBR相比，CASS法的优点是其反应池由预反应区和主反应区组成，因此，对难降解有机物的去除效果更好；进水过程是连续的，因此，进水管道上无需电磁阀等控制元件，单个池子可独立运行，而SBR进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上交替使用；CASS法每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3，而SBR则为3/4，所以，CASS法比SBR法的抗冲击能力更好。国外资料介绍和实际试验研究认为CASS工艺具有如下特点建设费用低，比普通活性污泥法省25，省去了沉淀池、二沉池。占地面积省，比普通活性污泥法省2030。运行费用省，管理方便。氧的吸收率高。除氮、脱磷不需要另加药剂，运行费用省25。处理效率高，出水水质好。该方法污泥活性高，静止出水，出水水质好。运行可靠，耐负荷冲击能力强，可随时调节充氧量及排放周期，便于设备检修，并且不产生污泥膨胀现象。除磷、脱氮效果好，一个周期内厌氧、兼氧、好氧交替变化，便于除磷、脱氮。污泥量极少，由于池容积较大，污泥负荷低，池内长期处于内源呼吸阶段，不但除去了水中的污染物，而且还氧化了合成的细胞质，实际上是污水处理和污泥耗氧处理的综合构筑物。此法剩余污泥接近于零。不需设专人管理，自动化程度高，只需由电工兼顾管理即可。624生物接触氧化工艺生物接触氧化工艺属好氧生物膜法，是在生物滤池基础上发展起来的一种新型生物膜法。生物接触氧化工艺目前已广泛用于不同规模的工业废水及生活污水处理，对于场地面积小、水量小、水质波动较大的情况尤其适用。但生物接触氧化法的正常BOD容积负荷值不宜超过08KG/M3D，且进水CODCR不可过高。生物接触氧化法由于生物群体是附着在填料表面的，过高负荷的有机物相应要求有足够的生物量存在才能完成其代谢过程所期望降解的BOD，简单的说就是填料上所附着的生物膜要求足够厚，而这却因该方法的机理限制而难以做到，因为过厚的生物膜将阻止氧向填料深层扩散，导致内部生物膜因厌氧而造成所有生物膜脱落，生物膜大量流失，系统崩溃。生物接触氧化工艺BOD负荷较低，抗冲击负荷能力不强，运行操作方便，较适合生活污水的处理。625膜反应器膜反应器（MEMBRANEBIOREACTOR，MBR）是一种将生化处理单元与膜分离单元有机结合起来的生化处理系统，与传统的生化处理技术相比，MBR具有以下主要特点出水水质优（可以达到消毒、回用水标准）、有机负荷高、单元设备结构紧凑、易于标22准模块化、占地面积小等优点。近十几年来随着相关学科的进步和发展，关于膜反应器技术的研究愈来愈深入，各国专家学者在膜反应器结构、机理、微生物动力学原理、膜组件开发和膜污染控制和清洗恢复等方面作了大量的应用基础研究工作，这些工作为该技术的发展和工程应用创造了有利的条件。膜反应器的缺点有活性生物量难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差；由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率低等。626几种好氧处理工艺比较将上述几种常用于处理肉联废水的好氧处理工艺进行对比，见表5。表5几种好氧生物处理工艺比较表参数工艺进水方式BOD负荷抗冲击负荷抗丝状膨胀脱氮除磷剩余污泥产量土建投资占地面积运行控制自控要求设备维修运行费用氧化沟连续低一般一般一般较多大大一般简单一般一般SBR工艺间歇较高较好较好较好少较少较小一般复杂简单低CASS工艺连续/间歇较高好好好少较少较小一般复杂简单低生物接触氧化工艺连续较低较差一般较差较少一般一般一般简单一般一般膜反应器连续较低较好一般较差较少较小较小不灵活简单一般一般综合以上分析对比，可知CASS工艺具有十分优越的特点，因此，本方案选定CASS工艺为好氧生物处理段的工艺。63工艺选择结论综上所述，对于屠宰废水的处理主要是去除废水中的悬浮物和各种形态的有机污染物，因此，本方案设计确定屠宰废水处理主体工艺为折板式厌氧反应器CASS联合23处理工艺。7工艺流程及说明针对屠宰废水水质波动大、有机污染物浓度高的特点，综合考虑各实际肉联废水处理设计运用的方案，考虑工程的可靠性和设计的合理性，本方案设计工艺流程如图1所示废水粗格栅池自动细格栅机调节沉淀池ABR池中间沉淀池CAS反应池接触消毒池清水池绿化用水、冲洗地板用水等污泥浓缩池带式压滤机干泥外运污泥剩余污泥剩余污泥滤出液消毒剂泵泵曝气回流污泥渣外运渣外运泵图1工艺流程图废水由场区污水管网引入粗格栅除去废水中的大的杂物，如内脏物质、畜毛丛、碎皮肉及大颗粒固体物质，以防止后续工艺处理中管道和泵的堵塞；沉砂池去除沙石，出水泵入自动细格栅机，除去大块浮油和更细的猪