屠宰场污水处理设备

屠宰场污水处理设备

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。据调查，屠宰废水的排放量约占全国工业废水排放量的6%[1]，随着经济的发展和人民生活水平的提高，肉类食品加工工业将会有更大的发展，屠宰废水的污染还有不断加剧的趋势。

屠宰废水呈红褐色，有腥味，含有大量血污、皮毛、碎骨肉、蹄角、油脂和内脏杂物。CODCr、BOD5、氨氮、SS等指标均较高，如CODCr 600~6000mg/l、BOD5 300~3000 mg/l、SS 400~2700mg/l。BOD5/COD≥0.5，可生化性优良，无毒性。屠宰废水受其生产过程的影响明显，其水质水量波动范围较大。

我国从20世纪50年代开始考虑屠宰废水的处理，由于种种原因，直到70年代国内屠宰废水处理仍为一级处理，80年代以后，新的处理工艺和技术逐渐被开发并得以应用，屠宰废水的处理程度不断提高。本文从生物处理、自然生态处理、化学处理等方面加以讨论。

1生物处理

1.好氧生物处理

活性污泥处理系统是当前污水处理领域应用最广泛的处理技术之一。普通活性污泥法处理屠宰废水很难达到处理要求，普遍存在以下困难[2]：污水排放量季节性变化幅度大，难以满足连续流曝气池对水流稳定性的要求；全年均可发生污泥膨胀难以防治；剩余污泥量大、含水率高，沉淀脱水性能差，污泥处置费用高；脱氮除磷的效率仅20%左右，难以满足高氮屠宰废水的除氮要求。针对普通活性污泥法存在的问题，一些新的处理工艺开发和成功应用到屠宰废水的处理领域。

1.1.1序批式活性污泥系统（SBR）

SBR（Sequencing Batch Reactor）工艺适应当前好氧生化处理工艺的发展趋势，属简易、高效、低耗的污水处理工艺，广泛地应用于屠宰废水的处理中。其主要优点有[3]：

流程简单，无二沉池和污泥回流设备，节省了大量用地和设备。投资省，运行费用低，比普通活性污泥法节省基建投资30%，运行费用可降低10~20%。不易发生污泥膨胀，出水水质好；剩余污泥性质稳定，便于浓缩和脱水。自动控制，反应池中交替处于好氧、缺氧和厌氧状态，具有较强的脱氮除磷能力。耐冲击负荷能力强，高峰负荷在正常负荷的2.5倍情况下仍能获得稳定处理效率。

SBR间歇运行的特点使其很适合处理流量变化大甚至间歇排放的工业废水，已在亚洲、北美和欧洲等很多国家广泛应用于小型污水领域。很多屠宰场的水量少，且间断排放，采用SBR工艺，既可节省基建费用又可灵活操作。SBR工艺处理屠宰废水CODCr、BOD5的去除率可分别达到80%、90%以上，而且有较好的脱氮除磷效果，氨氮去除率可达80%~90%。J.Keller[4]等人在研究SBR处理屠宰废水脱氮的过程中发现，通过控制溶解氧的浓度可使约50％的氮通过同步硝化反硝化去除，而控制这种脱氮过程对减少处理费用，提高出水水质有重要意义。

随着SBR工艺的蓬勃发展，许多SBR改进工艺被开发出来。CASS工艺在SBR反应器前部增加了一个生物选择器，由于实现了连续进水，在屠宰废水的处理中也得到了广泛的应用。此工艺剩余污泥性质稳定，产生的剩余污泥量只有传统活性污泥法的60%左右[5]。

1.1.2 AB法

AB法是生物吸附活性污泥法的简称，处理系统分为负荷截然不同的A段（Adsorption Stage）和B段（Bio-aeration Stage）。A段和B段的回流系统严格分开，互不相混，形成二种不同的微生物类群。A段污泥负荷高可达2~6kgBOD5/(kgMLSS.d)，对废水主要起生物吸附作用：而B段负荷较低，不大于0.3 kgBOD5/kgMLSS.d，对废水主要起生物氧化作用[6]。AB法特别适用于屠宰废水悬浮有机物浓度高、水质水量变化较大的特点，一般不设初沉池，对BOD5、CODCr、SS、P和NH3-N的去处率一般均高于常规活性污泥法，且可节省基建投资约20%、能耗15%左右[7]。

1.1.3氧化沟

氧化沟对水质、水温、水量的变动有较强的适应性，污泥龄长，可以产生硝化反硝化反应，有脱氮功能。污泥产率低，污泥稳定，勿需消化。表1[7]给出了国外采用氧化沟工艺处理屠宰废水的参数与除污染效果。

表1 氧化沟工艺处理屠宰废水的参数与效果

运行参数

处理效果

项目

进水（mg/l）

出水（mg/l）

去除率（%）

HRT/d

3.6

COD_Cr

2040

260

87.3

容积负荷/[kgBOD₅/(m^3.d)]

0.4

BOD5

1400

70

94.8

温度

17

TSS

724

142

80.4

MLSS/(mg/l)

1425

VSS

636

42

93.4

DO/(mg/l)

0.8

NH₃-N

21

18.3

1.1

SVI/(ml/g)

382

油脂

420

21

93.9

1.1.4生物滤池

好氧生物膜法主要用于去除污水中溶解性有机污染物，小型生物处理系统采用生物膜法有节能、强化抗冲击能力、少维护、管理简单等优点。研究与应用较多的是生物滤池、生物转盘等。生物滤池曾是屠宰废水最基本的处理方法之一，其特点是耐冲击负荷，效果稳定，一般采用两级串联运行。由于屠宰废水中蛋白质含量很高，微生物大量繁殖易使滤池堵塞，因此滤池前需有其他预处理设施。

1.1.5水解酸化－好氧生物处理

针对屠宰废水中含有大量高分子有机物的特点，为提高好氧生物处理效果、缩短废水停留时间、减少反应池容积，研究者在好氧生物处理前加入酸化处理，开发出酸化－好氧生物处理工艺[2,6,8]。酸化过程的设置将动物性复杂大分子有机物降解成小分子溶解性有机物和有机酸，为后续好氧反应器提供优质的底物，提高了整个处理系统的抗冲击负荷能力和稳定性；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。

张森林[2]对酸化-SBR工艺的研究表明，在保证处理效果的同时（见表2），此工艺总投资、占地面积和能耗比传统活性污泥工艺减少20%~30%，处理成本降低50%以上。万秀林等人[6]采用兼氧-AB工艺在低温条件下处理屠宰废水也取得良好的处理效果，废水各项主要污染物去除率均达90％以上。

表2 SBR处理屠宰废水试验和工业装置全流程运行结果均值[2]

名称

类别

COD_Cr(mg/l)

SS(mg/l)

连续统计天数(d)

进水

出水

去除率

进水

出水

去除率

酸化

实验

1150

698

39.3

525

95

81.9

10

工业应用

1200

700

41.6

(500)

(125)

75

30

SBR

实验

698

45

93.6

95

30

68.4

10

工业应用

700

68

90.6

(125)

45

64.0

30

注：工艺参数：酸化池LV为4.8kgCOD/m3.d;HRT为4.0h；SBR LV为1.25kgCOD/m3.d,T为6~8h,水温25℃。运行条件与实验条件相近。括号中数字为推算值，运行成本（计回用水收入）0.1元/m3。

屠宰场污水处理设备

屠宰废水具有以下特点:

①水质、水量随时间变化大。产生的废水量随季节和日、时变化幅度很大，且屠宰多为一班制生产，白天流量大，浓度高，夜间流量小，浓度低。

②有机物含量高，可生化性好，固体悬浮物含量高。废水中含有大量血污、油污、肉屑、内脏污物及未消化食物等，且带有血红色和味。根据环保要求，废水处理规模确定为2000m3/d，出水水质执行《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB13457—92)的一级标准(见表1)。

2废水处理工艺

根据屠宰废水的特点，采用以水解酸化/三级生物接触氧化为主的处理工艺，具体工艺流程如图1所示。

屠宰废水首先经过格栅去除、内脏碎块等大块杂物，防止管道和水泵堵塞。之后废水流入集水池，池内设一级提升泵，将废水提升至隔油沉渣池，去除浮油及一些沉淀的泥渣，然后流入调节池。因屠宰废水排放具有时段不均匀性、时变化系数较大的特点，为使后续处理系统稳定运行，减少生产废水冲击负荷的影响，设置调节池以调节水质与水量。

调节池出水由二次提升泵提升至气浮池，大量溶解性油脂与细小悬浮物通过气浮装置去除，以减轻后续处理单元负荷。

废水随后进入水解酸化池，利用异养兼性菌和厌氧菌将废水中难降解大分子有机物转化为易降解小分子有机物，复杂有机物转变成简单有机物。在转化过程中降解相当数量有机污染物，降低COD浓度，提高废水可生化性，为后续好氧处理工艺创造条件。之后废水进入生物接触氧化池，池内设有组合填料、布水、布气装置及曝气系统。充氧的废水浸没全部填料，并以一定的速度流经填料。填料上长满生物膜，在生物膜中微生物的作用下，废水中的有机物被分解为二氧化碳和水，达到净化水质的目的。接触氧化池采用三级推流形式，逐级去除有机污染物。出水进入混凝反应池，投加一定量的混凝剂进一步去除悬浮物并在二沉池进行泥水分离。出水进入消毒池消毒后达标排放。隔油沉渣池、气浮装置、二沉池的浮渣与剩余污泥排放至污泥浓缩池浓缩，经过污泥脱水机脱水外运统一处理。

3主要构筑物与设备

主要构筑物设计参数和设备参数分别如表2、3所示。

表2主要构筑物及设计参数

表3主要设备及参数

水解酸化池与三级接触氧化池为处理工艺的核心。水解酸化池采用合适的空气搅动，池内悬挂填料并培养一定数量活性污泥。接触氧化池采用三级推流式，逐级去除有机污染物，总接触停留时间为12.7h，总水力停留时间为15.3h。风量分配设定为一级接触氧化池55%、二级接触氧化池25%、三级接触氧化池20%。各生物池内悬挂的填料均为弹性填料，由拉毛的PP材质的丝条和绞绳制成，呈圆形毛刷状，比表面积大，能附着大量微生物。此外，该填料挂膜快，脱膜容易，运行时丝条对空气泡能起到极好的切割作用，使大气泡切割成小气泡，增加气液接触面积促进氧的传递，从而提高处理效果。

4调试运行与处理效果

按照屠宰废水设计工艺流程，对关键设备如机械格栅、污水提升泵、罗茨鼓风机等在充水后进行单机调试。然后对各处理单元(调节池、气浮、水解酸化、好氧处理、污泥浓缩等)进行调试。生物处理系统以生活污水作为培养水源，分别注入水解酸化池与各级生物接触氧化池中。投加后按照正常水位条件，连续闷曝3～7d，曝气期间不进水。在确定微生物生化条件正常时，即可开始进废水，进水量由小到大逐渐调节，使微生物逐步适应。在对微生物进行培养驯化的过程中，以一定的比例投加氮、磷等营养物质，促进菌种的生长与挂膜。连续进水近3个月，废水处理系统排放口出水清澈，呈微黄色。通过监测各主要处理构筑物进、出水COD(见表4)与排放口出水各污染物指标(见表5)可知，该废水处理系统运行稳定，出水水质优于《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB13457—92)的一级标准。该工程于2009年9月通过当地环保部门验收，至今仍稳定运行。

表4各主要处理单元对COD的处理效果

表5废水处理效果

5运行成本

根据工程实际装机功率及各工序每天的运行时间，按电价为0.65元/(kW˙h)计，则电费为0.58元/m3;设4人，工资为1200元/(人˙月)，则人工费为0.08元/m3;气浮池与二沉池PAC药剂费为0.13元/m3。其他费用(如维修费、设备折旧费、行政管理费)为0.07元/m3。该工艺的综合运行费用为0.86元/m3。

6结论

屠宰废水经过格栅、隔油沉渣、气浮等预处理措施，能有效去除大部分悬浮物、动植物油等污染物，并去除部分有机物质，保证后续处理工段的正常运行，减轻生物处理负担。生物处理采用以水解酸化/三级生物接触氧化为主的工艺，有机物处理负荷高，耐冲击负荷，出水水质稳定。整个工艺设计完善合理，流程连续性强。经过调试运行，处理系统在COD浓度较高的情况下长期运行，能保持很好的处理效果，对COD、BOD5与SS的去除率均在95%以上，出水水质优于排放标准。此外，该工艺的运行费用较低，废水处理成本为0.86元/m3。

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