專業(yè)屠宰廢水處理新技術(shù)介紹和設(shè)備說明

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的提高，屠宰場規(guī)模不斷擴(kuò)大，屠宰廢水的排放量逐年增加〔1〕。據(jù)調(diào)查，我國屠宰廢水年排放量約為20億m3，占全國工業(yè)廢水排放總量的6%，其污染程度還在不斷加劇〔2, 3, 4〕。屠宰廢水中含有較多的蛋白質(zhì)、脂肪、揮發(fā)性有機(jī)酸等小分子有機(jī)物，水體呈紅褐色并伴有明顯的腥臭味，若不經(jīng)處理直接排放，會對水環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，對屠宰的處理刻不容緩。采用物理、化學(xué)法處理此類廢水，去除率較低，且成本高，因此國內(nèi)外許多學(xué)者應(yīng)用生物法處理屠宰廢水〔5, 6, 7, 8〕，其中序批式活性污泥法（SBR）和SBR組合工藝已逐漸成為處理屠宰廢水的主要工藝之一〔9, 10, 11, 12, 13, 14〕。

1 屠宰廢水的特點(diǎn)及危害
專業(yè)屠宰廢水處理新技術(shù)介紹和設(shè)備說明 

屠宰廢水的特點(diǎn)：（1）水質(zhì)、水量變化大。屠宰廢水的排放主要集中在夜間，白天相對較少。（2）廢水濁度大。固體懸浮物濃度高，并伴有難聞的腥臭味。（3）屠宰廢水屬于典型的高濃度有機(jī)廢水，COD一般為1 500~3 800 mg/L，zui高時(shí)可達(dá)6 500 mg/L，可生化性較好〔15〕，水質(zhì)營養(yǎng)豐富，非常適宜微生物繁殖生長。（4）屠宰廢水顏色呈紅褐色，含有大量的脂肪、血液、內(nèi)臟殘屑、毛發(fā)和糞便等污染物〔16〕，油脂含量高。屠宰廢水若直接外排，水中的營養(yǎng)物質(zhì)和腸胃病菌及寄生蟲卵等會對地表水、地下水造成嚴(yán)重污染。屠宰廢水中的微生物分解有機(jī)物和懸浮物時(shí)，需大量的溶解氧，從而造成水質(zhì)惡化，影響正常的生活生產(chǎn)用水。

2 屠宰廢水處理的應(yīng)用研究
 
2.1 單一生物處理技術(shù)
 
SBR工藝之所以能用來處理屠宰廢水，是因?yàn)橥涝讖U水的水質(zhì)易生物降解，且含有微生物及其生長所需的碳、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，有機(jī)物易被細(xì)菌分解。SBR工藝對水質(zhì)的變化適應(yīng)性強(qiáng)，處理效果良好，但對油脂、SS等的去除效果較差〔17〕。張耀華〔18〕采用SBR工藝處理武漢市某肉聯(lián)廠的廢水，經(jīng)過一個多月的運(yùn)行證實(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)都可達(dá)到較好的水平，但處理過程中溶解氧變化較大，造成妨礙沉降的有害微生物大量繁殖，出水水質(zhì)不佳。楊建等〔19〕用已馴化好的污泥處理屠宰廢水，出水COD去除率可穩(wěn)定在75%左右，但出水VFA對反應(yīng)器的運(yùn)行效果影響較大，造成水質(zhì)酸化。何健洪〔20〕采用周期循環(huán)活性污泥法（CASS工藝）處理屠宰廢水，進(jìn)水COD達(dá)1 800~2 200 mg/L，出水COD≤100 mg/L，去除率達(dá)95%以上，達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的一級標(biāo)準(zhǔn)，但工藝運(yùn)行過程中曝氣強(qiáng)度大，造成工程費(fèi)用達(dá)0.68元/m3以上。表 1列出了某些單一工藝處理屠宰廢水的優(yōu)缺點(diǎn)，單一的SBR、混凝沉淀、預(yù)發(fā)酵、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）和厭氧生物濾池（AF）工藝處理屠宰廢水都有不足，處理效果較差。

2.2 SBR優(yōu)化組合工藝處理屠宰廢水
  
混凝沉淀+SBR：混凝沉淀主要是利用混凝劑對屠宰廢水進(jìn)行預(yù)處理，去除廢水中的懸浮物、油脂和膠體等污染物質(zhì)，為后續(xù)SBR生化處理創(chuàng)造良好條件。混凝劑具有壓縮雙電子層、吸附電中和、架橋作用和沉淀物網(wǎng)捕作用，可使廢水中的懸浮物、油脂和膠體等污染物質(zhì)失去穩(wěn)定性，從而凝聚絮凝達(dá)到沉淀的目的。其與SBR聯(lián)用，結(jié)合SBR處理廢水的優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于類似屠宰廢水的高濃度有機(jī)廢水的處理。此方法在我國已廣泛應(yīng)用。聶忠文等〔21〕對武漢市某屠宰廠廢水應(yīng)用混凝沉淀+SBR組合工藝進(jìn)行處理，結(jié)果表明，出水水質(zhì)良好，達(dá)到《肉類加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13457—1992）一級排放標(biāo)準(zhǔn)，COD和氨氮的去除率均在96%以上，運(yùn)行成本低。

預(yù)發(fā)酵+SBR：預(yù)發(fā)酵是將原屠宰廢水首行30 d左右的厭氧存儲，使廢水中大部分可溶性COD以VFA的形式存在，且有機(jī)磷轉(zhuǎn)化為磷酸鹽，再經(jīng)酸化預(yù)處理。主要目的是強(qiáng)化生物除磷過程，增加廢水中的VFA和磷酸鹽濃度，屠宰廢水可通過預(yù)處理來強(qiáng)化生物除磷；其次，屠宰廢水中大量的脂肪、油脂等直接加入活性污泥系統(tǒng)中可降低污泥的可沉降性。因此，在生物脫氮除磷之前進(jìn)行預(yù)發(fā)酵十分必要。M. Merzouki等〔22〕研究表明，未經(jīng)預(yù)發(fā)酵的屠宰廢水，一個月后，氮和磷的去除率分別降至48.5%和47%；經(jīng)過預(yù)發(fā)酵的屠宰廢水，50 d后磷的去除率可達(dá)99%以上，同時(shí)，COD和氨氮的去除率分別為99%和85%，預(yù)發(fā)酵過程可提高VFA和磷酸鹽濃度，直接導(dǎo)致SBR中釋磷量增加。L. Masse等〔23〕的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)預(yù)發(fā)酵過程，脂肪顆?？稍诙虝r(shí)間內(nèi)減少至80%左右。

ABR+SBR：ABR+SBR組合工藝在屠宰廢水處理中占有較明顯優(yōu)勢。ABR是集升流式厭氧污泥床（UASB）和分階段多相厭氧反應(yīng)器（SMPA）技術(shù)于一體的一種新型高效厭氧反應(yīng)器。與其他厭氧反應(yīng)器相比，ABR無需曝氣，因此可降低設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用。與SBR聯(lián)用，可有效去除屠宰廢水中的氮、磷及有機(jī)污染物。Weihua Cao等〔24〕研究了在紫外催化作用下的ABR反應(yīng)器對屠宰廢水的處理效果，結(jié)果表明，在系統(tǒng)中投加適量H2O2，屠宰廢水中總有機(jī)碳（TOC）去除率可達(dá)95%以上，成本較高。崔海保等〔25〕利用ABR+SBR組合工藝處理屠宰廢水，COD去除率達(dá)96%以上，出水pH為6~9、COD≤80 mg/L、BOD5≤50 mg/L、NH4+-N≤15 mg/L，均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）一級標(biāo)準(zhǔn)。張彤等〔26〕運(yùn)用ABR+SBR組合工藝處理屠宰廢水，處理效率高，尤其是對SS的去除，去除率可達(dá)95%以上，COD去除率為86%，ABR反應(yīng)器設(shè)計(jì)簡單，進(jìn)水污染物可與微生物充分接觸，截留厭氧微生物，保證SBR系統(tǒng)的生態(tài)平衡。

AF+SBR：AF+SBR組合工藝是近年來應(yīng)用于有機(jī)廢水處理的一種新工藝。AF是一種厭氧生物反應(yīng)器，內(nèi)部填充微生物載體。常溫下，AF運(yùn)行穩(wěn)定，承受水體沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，污泥產(chǎn)率低，運(yùn)行啟動快，與SBR聯(lián)用，有利于有機(jī)物、氮、磷的去除。A. López-López等〔27〕的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，AF+SBR工藝有機(jī)負(fù)荷能力、水力停留時(shí)間（HRT）都有所提高，能降解95%以上的有機(jī)質(zhì)，且COD去除率達(dá)90%左右。吳茹星等〔28〕將AF+SBR組合工藝應(yīng)用到屠宰廢水的處理，結(jié)果表明，COD、氨氮、磷的去除率分別可達(dá)90% 、95%、70%，AF反應(yīng)器中厭氧菌穩(wěn)定生長，有機(jī)物在水解細(xì)菌和產(chǎn)酸菌作用下被降解為小分子物質(zhì)，有利于SBR中COD的去除，且為反硝化菌和聚磷菌提供碳源，強(qiáng)化生物除磷。苗利等〔29〕將傳統(tǒng)的物化射流曝氣活性污泥法改造成AF+SBR處理工藝，出水COD、BOD5、SS、氨氮質(zhì)量濃度分別為101、46.8、120、24.8 mg/L，均達(dá)到《肉類加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中二級排放標(biāo)準(zhǔn)。