屠宰废水处理技术和应用进展 10页

'屠宰废水处理技术与应用进展屠宰废水主要来自畜牧、禽类、鱼类等宰杀行业。随着近几十年来人民生活水平的提高，屠宰行业达到了前所未有的扩大与发展，废水排放量也不断加大。统计显示，我国仅宰猪行业就有1000多家，年排放废水总量达3×109m3左右，约占全国工业废水排放量的6%。废水中含有COD、BOD5、SS及肠胃病菌、寄生虫卵等多种污染因子，其中COD为900～2200mg/L，BOD5为500～1200mg/L，pH为6.9～7.1，SS和油脂的质量浓度为800～1000、25～50mg/L。国际上，将臭气强度分为6个等级，屠宰废水为4～5级，属于严重的恶臭气体。我国应用生物法进行水处理技术比较成熟。由于屠宰废水含有高含量的氮、磷，BOD5/COD大于5，可生化性良好等，因此生物处理法占主导地位。1好氧生物处理法1.1活性污泥法1.1.1序批式活性污泥法活性污泥是因好氧微生物繁殖而形成的污泥絮状物，其上栖息的菌胶团具有很强的吸附和氧化有机物的能力，是污水生物处理的主要方法。序批式活性污泥法（SBR）集初沉池、生物降解、二沉池于一体，流程简单、运行费用低、不易发生污泥膨胀、脱氮除磷能力强，广泛应用于屠宰废水的处理。张振鹏等人应用SBR处理屠宰废水，以肉鸡加工废水为实验对象，进水COD为800～1200mg/L，经SBR系统处理后，出水COD达55～100mg/L，最高去除率为94%左右，反应时间缩短为6h，COD去除率则降为91%。烟台金正环保处理河北省某大型肉联厂的废水，采用间歇限制曝气运行模式，进水COD为1200～1850mg/L、BOD5为800～ 1000mg/L，SS的质量浓度300～600mg/L，经SBR处理，COD≤50mg/L、SS的质量浓度≤25mg/L，均达到GB8978－1996的一级标准，工艺处理费用0.88元/m3。1.1.2循环式活性污泥法循环式活性污泥法（CASS），与SBR相比，增加了预反应区，即在SBR之前加了一个生物反应器，可实现连续进水、污泥减量，每去除1.0kg的BOD5产生0.2～0.3kg剩余污泥，污泥产量仅为SBR的60%左右。预反应区对水质、水量、pH和有毒有害物质有良好的缓冲作用，且能抑制丝状菌的生长，防止污泥膨胀。用CASS工艺处理屠宰废水，进水COD、BOD5、SS的质量浓度分别为2200、1200、480mg/L，处理后，出水分别达到65.5、18、10mg/L，COD和BOD5的去除率均达到97.0%以上，运行费用为0.68元/m3。用UASB-CASS工艺处理屠宰废水，其中CASS反应器内出水COD、BOD5和SS、NH3-N的质量浓度分别为80、30mg/L和30、15mg/L，该方法不但具有良好的环境效益，且投资少，经济效益好，运行费用为0.6元/m3。表一：活性污泥法处理屠宰废水效果和运行费用的比较如表1所示，优化组合工艺UASB-CASS的去除效果最好、运行成本最低。但对于单一系统，CASS工艺COD、BOD5、SS的去除率较SBR工艺高，运行成本低。1.2生物膜法 1.2.1生物接触氧化法生物接触氧化法，又称浸没式生物滤池，属于浸没式生物膜法，是介于活性污泥法和生物滤池之间的一种膜工艺，以附着在生物膜上的载体为主体，底部曝气对污水进行充氧，以保证污水与填料充分接触。充分的曝气形成的冲刷作用会造成膜脱落，促使新的生物膜生长。因此，生物接触氧化法可高效净化有机废水。生物接触氧化工艺只需0.5～1.0h，与活性污泥的6～8h相比，时间短，费用低。对肉鸡屠宰废水及下脚料进行综合处理，利用UASB-接触氧化法进行实验，UASB处理，产生甲烷并使污泥颗粒化，后经接触氧化达到处理效果。处理前进水COD为1702mg/L、BOD5为1374mg/L、SS、油脂的质量浓度分别为1090、30mg/L，经处理，去除率分别达到96.9%、99.6%、97%、98.2%，工程处理费用0.4元/t。结合工程实例，利用接触氧化工艺处理屠宰废水，出水COD、BOD5和SS的质量浓度分别为49、17mg/L和20mg/L，将硝化菌、聚磷菌等优势菌投入接触氧化工艺的水解池和氧化池中，水解池使难溶物或难降解物降解为可溶性小分子物质，氧化池进行生物分解，COD、BOD5、SS、磷酸盐、NH3-N去除率分别达93.7%、94.9%、92.5%、98%、98.7%，运行总费用0.8元/m3。1.2.2序批式生物膜反应器序批式生物膜反应器（SBBR），是在SBR内装填不同填料，为微生物生长提供更有利的生存条件，提高处理能力和稳定性，达到净化目的。此工艺处理废水，结果显示，出水的COD≤30mg/L、BOD5≤25mg/L。用SBBR处理废水，结果表明，生物膜系统中生物量分布均匀，可达到最大生长速率，耐冲击负荷能力强，整个系统COD、BOD5去除率均达96%以上。通过SBBR处理屠宰废水，进水COD、BOD5、SS分别为500～2000mg/L、580～1600mg/L、400～1000mg/L，BOD5/COD为0.5～0.65，出水SS的质量浓度为23mg/L，COD、BOD5和油脂去除率分别为97%、99%和82%，满足GB8978－1996二级排放标准。 方通过ASBR和SBBR2种系统对屠宰废水进行处理，结果如表2所示，2种系统对于COD、BOD5、SS、油脂等的去除效果均达到80%以上，但膜生物反应器的去除效果明显优于活性污泥系统，膜系统管理方便，经济效益好。1.2.3其它生物膜法生物膜法除生物接触氧化法、SBBR法外，近年来国内外许多学者还有应用MBR、一体式膜生物反应器，生物膜-活性污泥等系统处理屠宰废水。用MBR处理屠宰废水。之后通过改进，运用一体式膜生物反应器处理屠宰废水，结果显示，COD、BOD5出水稳定，平均去除率达95%以上，NH3-N、SS、油脂的去除率分别高达93.7%、99.3%、95.8%，且未发生膜污染现象。应用生物膜-活性污泥共生系统对屠宰废水进行处理，以泥膜共生系统为基础，实现高传质，促进物相接触，气水体积比12:1，进水COD负荷达8～9kg/(m3·d)时，去除率为95%，BOD5去除率高达97%，SS去除率在95%以上，且节省曝气池面积。1.3其它好氧生物法采用好氧生物法处理屠宰废水，需足够的供氧量。早期国外采用氧化沟、深井曝气等传统工艺进行处理，但COD、BOD5、SS去除率均低于80%。之后应用厌氧水解-AB法处理屠宰废水，此系统中A级生物反应池主要进行吸附作用，B级主要进行生物氧化作用，不设初沉池，可节省费用约20%，处理前COD、BOD5和SS、NH3-N 的质量浓度分别为835、301mg/L和300、18.4mg/L，处理后分别为68.2、22.8mg/L和32.2、2.6mg/L。分别采用水解酸化-2段SBR、水解酸化-3级生物接触氧化进行屠宰废水处理，酸化阶段去除率低，主要由后续处理进行生物降解，结果如表3所示，水解酸化-3级接触氧化处理效果更好，出水COD，BOD5、SS、NH3-N等去除率均可达到85%以上，水解酸化-2段SBR运行成本较低，但水解酸化-3级接触氧化的总处理效果较好。2厌氧生物处理法2.1普通厌氧消化池普通厌氧消化池，又称常规消化池，是最早出现的厌氧水处理技术。由化粪池和双层沉淀池组成，废水由沉淀池排出，厌氧消化产生的沼气由池顶排出。最早应用厌氧消化池处理屠宰废水的是美国和澳大利亚，其结构简单，有机物去除效果好。但占地面积大，反应慢，水利停留时间（HRT）长，对温度要求高，低于21℃时处理效果低于50%，许多大型厌氧消化系统在低温下很难恢复。因此，厌氧消化技术在屠宰废水处理领域没有得到广泛应用。2.2厌氧序批式活性污泥系统厌氧序批式活性污泥系统（ASBR）是一种新型的水处理技术，工艺流程为进水期-反应期-沉淀期-闲置期。该工艺可延长污泥停留时间（SRT），增加污泥含量，提高负荷和处理效果，HRT短，占地面积小，因此广泛应用于工业化水处理。通过处理屠宰废水考察了ASBR 的运行方式，得出其适宜条件是：温度25～35℃，间歇搅拌，SV为35%～46%，污泥负荷0.2～0.5kg/(kg·d)，当进水COD为1100～3000mg/L时，出水可降低至32mg/L，去除率最高可达98%，且高效节能，沼气可作为能源，剩余污泥可作化肥。应用可编程逻辑控制器（PLC）控制ASBR-SBR处理屠宰废水，出水COD≤60mg/L、SS的质量浓度≤30mg/L、NH3-N的质量浓度≤15mg/L，均达到GB8978－1996的一级排放标准，可节约能耗20%。2.3高效厌氧反应器2.3.1升流式厌氧污泥床升流式厌氧污泥床反应器（UASB）是由于1977年提出的，是一种高效处理污水的厌氧反应器，内部无填料，污水从下部进入，上部是悬浮颗粒污泥层，可实现气-液-固三相分离。该反应器布水均匀、结构紧凑简单、无需搅拌、容积负荷高、剩余污泥量少、费用低，因此被广泛应用。用UASB反应器处理屠宰废水，COD容积负荷可达6.8g/(L·d)，去除率为93%左右，HRT为15h左右，出水COD、BOD5和SS、NH3-N的质量浓度分别为97、47mg/L和73、44mg/L，之后再投加混凝剂聚合硫酸铁（PFS）和助凝剂MZ（与PFS配合使用的酸性助凝剂），出水NH3-N的质量浓度≤25mg/L，符合GB13457－92二级标准。改进UASB装置处理高含量有机废水，在工程实践中，采用下进水、上布水的分级式布水，使污泥接触更充分，提高了抗负荷冲击能力，当原水COD为47.6～58.2g/L，布水器改进前COD出水为10.8～14.3g/L，去除率为76%左右，改进后COD出水长期稳定在3.1～7.6g/L，去除率达90%左右。2.3.2厌氧折流板反应器 厌氧折流板反应器（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，是在厌氧生物转盘的基础上改进和发展的。与其它厌氧反应器相比，ABR结构简单，不需特殊的三相分离系统，能有效截留生物体，长期运行不需排泥，费用低。采用ABR处理屠宰废水，低COD负荷2.5kg/(m3·d)下驯化污泥，结果显示，启动过程快，且可培养出颗粒化的活性污泥，当进水COD为900～4500mg/L，HRT由27.5h下降到20h时，去除率由87%上升到94%；HRT继续下降到17.5h时，去除率由94%下降到92.3%，且有较好的抗冲击负荷能力。分别应用ABR-CASS、ABR-MSBR处理屠宰废水，结果如表4所示。ABR-MSBR中COD、BOD5、NH3-N的去除率较ABR-CASS高，但在ABR-CASS系统中，SS去除率高达95.3%，此外，ABR-CASS的运行费用为0.53元/m3，而ABR-MSBR为0.68元/m3。2.3.3其它高效厌氧反应器近几十年来，先后出现了厌氧滤池（AF）、厌氧迁移式污泥床反应器（AMBR）、厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）、厌氧内循环反应器（IC）等高效厌氧器。对AMBR、UASB、SBBR进行平行实验研究，表明高效厌氧反应器具有容积小、污泥沉降性好、种群分布均匀等优点，但AMBR在有机负荷高达30g/(L·d)时，COD去除率达95%，而UASB、SBBR达到相同的去除率时，有机负荷仅仅为18.63g/(L·d)。采用AF-SBR处理屠宰废水，表明HRT 、有机负荷都有所提高，可降解有机物95%以上，COD去除率高达90%以上。应用升流式厌氧污泥床过滤器（UASBAF）-SBR处理屠宰废水，进水COD、BOD5、SS的质量浓度分别为681～2060mg/L、253～915mg/L、327～387mg/L，经系统处理后，COD、BOD5、SS去除率分别为93%、94%、94.8%，运行费用0.59元/m3。通过EGSB处理废水，结果显示，颗粒污泥活性强，SS的质量浓度均为139.8mg/L，http://www.yzfs.com.cn/为0.642，出水COD、油脂的质量浓度分别稳定在150mg/L和20mg/L以下，去除率则分别稳定在92.7%和82.4%以上。3优化组合工艺3.1厌氧-好氧组合工艺好氧工艺耗能大、剩余污泥量大、费用高，而厌氧工艺耗能低、但出水水质较差，因此国内外许多学者将两者联合使用，克服各工艺缺点，已广泛应用于屠宰废水处理。李亚红应用厌氧-膜过滤联用工艺处理屠宰废水，COD容积负荷高达80g/(L·d)时，去除率达92%以上，并实现了污泥与进水悬浮物的完全截留。崔海保等人利用ABR+A/O组合工艺处理屠宰废水，出水BOD5为20～30mg/L、NH3-N的质量浓度为10mg/L、COD为50～60mg/L，去除率达96%以上，各项指标均达到GB8978－1996一级排放标准。如表5所示，单一系统中，ABR工艺中的SS和BOD5 去除率较高，达70%左右。而优化组合工艺ABR-SBR中COD、BOD5、SS的去除效果最好，其中SS去除率高达99%。3.2厌氧-缺氧-好氧组合工艺厌氧-缺氧-好氧组合工艺可实现硝化反硝化过程，脱氮除磷效果更好。处理高含量屠宰废水具有以下优点：抗冲击负荷能力强，可减少能耗，缩短停留时间，提高污水处理量，减少剩余污泥量。采用两相厌氧-好氧工艺处理高含量的有机废水，废水经厌氧接触池、厌氧挡板反应器和SBR，厌氧挡板反应器中安装填料、投加活化沸石，总计运行成本0.6元/m3，进水COD、BOD5和SS、NH3-N的质量浓度平均分别为3750、1650mg/L和1350、34mg/L，经处理后，出水分别为34.5、5mg/L和11.4、6.2mg/L，此反应器未发生污泥膨胀现象，且能耗低、可回收沼气。通过水解酸化-生物吸附再生-接触氧化处理屠宰废水，在进水COD为1500～4000mg/L的条件下，去除率达95%以上，水解酸化阶段DO的质量浓度＜2mg/L，可去除少部分COD和SS，吸附再生阶段抗冲击负荷、适应性强，大量去除COD，接触氧化使最终出水达标，BOD5＜35mg/L、SS的质量浓度＜50mg/L，运行费用低。通过比较厌氧、好氧及优化组合工艺，结果如表6所示，接触氧化工艺氨氮去除率较其它工艺高，但综合处理效果差，UASB-接触氧化、气浮-好氧-BAF等组合工艺处理效果良好。因此，优化组合工艺是屠宰废水处理的发展趋势。 4结语单一系统的好氧、厌氧工艺，处理屠宰废水，各指标去除率在70%～90%，可达到屠宰废水处理要求，但占地面积大、能耗大、成本高。虽然单一的生物处理法还存在一些缺陷，但人们仍在不断的改进，可以确定生物法是未来屠宰废水处理的发展趋势。随着处理方法的不断完善，厌氧-好氧、厌氧-缺氧-好氧优化组合工艺已成功应用于屠宰废水的处理，且去除率在85%以上，污泥产量低、能耗少、成本低、高效节能，使生物法处理屠宰废水取得了进一步的发展，是值得推广的一项新技术。'