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屠宰废水生物处理技术
作者:佚名 文章来源:南京蓝污环保 点击数: 更新时间:2015-4-30
 

随着我国经济的不断发展和人们生活水平的提高,屠宰场规模不断扩大,屠宰废水的排放量逐年增加〔1〕。据调查,我国屠宰废水年排放量约为20亿m3,占全国工业废水排放总量的6%,其污染程度还在不断加剧〔2, 3, 4〕。屠宰废水中含有较多的蛋白质、脂肪、挥发性有机酸等小分子有机物,水体呈红褐色并伴有明显的腥臭味,若不经处理直接排放,会对水环境造成严重污染。因此,对屠宰废水的处理刻不容缓。采用物理、化学法处理此类废水,去除率较低,且成本高,因此国内外许多学者应用生物法处理屠宰废水〔5, 6, 7, 8〕,其中序批式活性污泥法(SBR)和SBR组合工艺已逐渐成为处理屠宰废水的主要工艺之一〔9, 10, 11, 12, 13, 14〕。

1 屠宰废水的特点及危害
 
屠宰废水的特点:(1)水质、水量变化大。屠宰废水的排放主要集中在夜间,白天相对较少。(2)废水浊度大。固体悬浮物浓度高,并伴有难闻的腥臭味。(3)屠宰废水属于典型的高浓度有机废水,COD一般为1 500~3 800 mg/L,最高时可达6 500 mg/L,可生化性较好〔15〕,水质营养丰富,非常适宜微生物繁殖生长。(4)屠宰废水颜色呈红褐色,含有大量的脂肪、血液、内脏残屑、毛发和粪便等污染物〔16〕,油脂含量高。屠宰废水若直接外排,水中的营养物质和肠胃病菌及寄生虫卵等会对地表水、地下水造成严重污染。屠宰废水中的微生物分解有机物和悬浮物时,需大量的溶解氧,从而造成水质恶化,影响正常的生活生产用水。

2 屠宰废水处理的应用研究
 
2.1 单一生物处理技术
 
SBR工艺之所以能用来处理屠宰废水,是因为屠宰废水的水质易生物降解,且含有微生物及其生长所需的碳、氮、磷等营养物质,有机物易被细菌分解。SBR工艺对水质的变化适应性强,处理效果良好,但对油脂、SS等的去除效果较差〔17〕。张耀华〔18〕采用SBR工艺处理武汉市某肉联厂的废水,经过一个多月的运行证实,各项指标都可达到较好的水平,但处理过程中溶解氧变化较大,造成妨碍沉降的有害微生物大量繁殖,出水水质不佳。杨建等〔19〕用已驯化好的污泥处理屠宰废水,出水COD去除率可稳定在75%左右,但出水VFA对反应器的运行效果影响较大,造成水质酸化。何健洪〔20〕采用周期循环活性污泥法(CASS工艺)处理屠宰废水,进水COD达1 800~2 200 mg/L,出水COD≤100 mg/L,去除率达95%以上,达到国家《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准,但工艺运行过程中曝气强度大,造成工程费用达0.68元/m3以上。表 1列出了某些单一工艺处理屠宰废水的优缺点,单一的SBR、混凝沉淀、预发酵、厌氧折流板反应器(ABR)和厌氧生物滤池(AF)工艺处理屠宰废水都有不足,处理效果较差。

2.2 SBR优化组合工艺处理屠宰废水
 
混凝沉淀+SBR:混凝沉淀主要是利用混凝剂对屠宰废水进行预处理,去除废水中的悬浮物、油脂和胶体等污染物质,为后续SBR生化处理创造良好条件。混凝剂具有压缩双电子层、吸附电中和、架桥作用和沉淀物网捕作用,可使废水中的悬浮物、油脂和胶体等污染物质失去稳定性,从而凝聚絮凝达到沉淀的目的。其与SBR联用,结合SBR处理废水的优点,可应用于类似屠宰废水的高浓度有机废水的处理。此方法在我国已广泛应用。聂忠文等〔21〕对武汉市某屠宰厂废水应用混凝沉淀+SBR组合工艺进行处理,结果表明,出水水质良好,达到《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB 13457—1992)一级排放标准,COD和氨氮的去除率均在96%以上,运行成本低。

预发酵+SBR:预发酵是将原屠宰废水首先进行30 d左右的厌氧存储,使废水中大部分可溶性COD以VFA的形式存在,且有机磷转化为磷酸盐,再经酸化预处理。主要目的是强化生物除磷过程,增加废水中的VFA和磷酸盐浓度,屠宰废水可通过预处理来强化生物除磷;其次,屠宰废水中大量的脂肪、油脂等直接加入活性污泥系统中可降低污泥的可沉降性。因此,在生物脱氮除磷之前进行预发酵十分必要。M. Merzouki等〔22〕研究表明,未经预发酵的屠宰废水,一个月后,氮和磷的去除率分别降至48.5%和47%;经过预发酵的屠宰废水,50 d后磷的去除率可达99%以上,同时,COD和氨氮的去除率分别为99%和85%,预发酵过程可提高VFA和磷酸盐浓度,直接导致SBR中释磷量增加。L. Masse等〔23〕的实验结果表明,经预发酵过程,脂肪颗粒可在短时间内减少至80%左右。

ABR+SBR:ABR+SBR组合工艺在屠宰废水处理中占有较明显优势。ABR是集升流式厌氧污泥床(UASB)和分阶段多相厌氧反应器(SMPA)技术于一体的一种新型高效厌氧反应器。与其他厌氧反应器相比,ABR无需曝气,因此可降低设备运行费用。与SBR联用,可有效去除屠宰废水中的氮、磷及有机污染物。Weihua Cao等〔24〕研究了在紫外催化作用下的ABR反应器对屠宰废水的处理效果,结果表明,在系统中投加适量H2O2,屠宰废水中总有机碳(TOC)去除率可达95%以上,成本较高。崔海保等〔25〕利用ABR+SBR组合工艺处理屠宰废水,COD去除率达96%以上,出水pH为6~9、COD≤80 mg/L、BOD5≤50 mg/L、NH4+-N≤15 mg/L,均达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准。张彤等〔26〕运用ABR+SBR组合工艺处理屠宰废水,处理效率高,尤其是对SS的去除,去除率可达95%以上,COD去除率为86%,ABR反应器设计简单,进水污染物可与微生物充分接触,截留厌氧微生物,保证SBR系统的生态平衡。

AF+SBR:AF+SBR组合工艺是近年来应用于有机废水处理的一种新工艺。AF是一种厌氧生物反应器,内部填充微生物载体。常温下,AF运行稳定,承受水体冲击负荷能力强,污泥产率低,运行启动快,与SBR联用,有利于有机物、氮、磷的去除。A. López-López等〔27〕的实验结果表明,AF+SBR工艺有机负荷能力、水力停留时间(HRT)都有所提高,能降解95%以上的有机质,且COD去除率达90%左右。吴茹星等〔28〕将AF+SBR组合工艺应用到屠宰废水的处理,结果表明,COD、氨氮、磷的去除率分别可达90% 、95%、70%,AF反应器中厌氧菌稳定生长,有机物在水解细菌和产酸菌作用下被降解为小分子物质,有利于SBR中COD的去除,且为反硝化菌和聚磷菌提供碳源,强化生物除磷。苗利等〔29〕将传统的物化射流曝气活性污泥法改造成AF+SBR处理工艺,出水COD、BOD5、SS、氨氮质量浓度分别为101、46.8、120、24.8 mg/L,均达到《肉类加工工业水污染物排放标准》中二级排放标准。

复合厌氧滤池(AH)+SBR:AH是由ABR和AF组合而成。在AH 池中后部设有弹性填料,主要目的是为阻止生物量的流失,大大提高废水的可生化性,后续采用SBR工艺,能有效去除屠宰废水中的COD、氮和磷等。AH+SBR组合工艺可应用于处理屠宰废水、印染废水、啤酒废液、造纸废液等高浓度有机废水。仲海涛等〔30〕研究了低温条件下,生物厌氧技术对废水的处理效果,结果表明,AH+SBR工艺可在13 ℃以下处理废水,其中COD去除率可达50%~70%。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

3 结束语
 
各种生物法处理屠宰废水各有优劣,针对屠宰废水水质波动大、有机物浓度高等特点,国内外广泛应用SBR法处理并达到预期效果,但单纯SBR工艺除磷效果较差;其他单一生物法处理屠宰废水也能达到较好的处理效果,但存在处理成本高、污泥易膨胀、抗冲击能力不强、对水质变化适应性差等缺点,这限制了单一工艺的实际应用。因此,近年来国内外许多学者将SBR与其他工艺结合,综合两工艺优点,高效处理屠宰废水。目前,SBR组合工艺已广泛应用于实际屠宰废水的处理,是一种经济有效的处理方案,且SBR组合工艺处理的屠宰废水,中间产物如蛋白质、脂肪及产生的少量污泥等可用作饲料、化肥等;经处理的废水可用于农田灌溉,变废为宝,是一项可持续发展工程,可扩展应用于其他行业的污水治理。

 

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