小型食品廠污水處理設(shè)備
屠宰業(yè)是我國(guó)出口創(chuàng)匯和保障供給的支柱產(chǎn)業(yè)之一，屠宰廢水來(lái)自牧畜、禽類、魚(yú)類宰殺加工，是我國(guó)zui大的有機(jī)污染源之一。據(jù)調(diào)查，屠宰廢水的排放量約占全國(guó)工業(yè)廢水排放量的6%[1]，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，肉類食品加工工業(yè)將會(huì)有更大的發(fā)展，屠宰廢水的污染還有不斷加劇的趨勢(shì)。
屠宰廢水呈紅褐色，有腥味，含有大量血污、皮毛、碎骨肉、蹄角、油脂和內(nèi)臟雜物。CODCr 、BOD5 、氨氮、SS等指標(biāo)均較高，如CODCr 600~6000mg/l、BOD5 300~3000 mg/l、SS 400~2700mg/l。BOD5/COD≥0.5，可生化性優(yōu)良，無(wú)毒性。屠宰廢水受其生產(chǎn)過(guò)程的影響明顯，其水質(zhì)水量波動(dòng)范圍較大。
我國(guó)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始考慮屠宰廢水的處理，由于種種原因，直到70年代國(guó)內(nèi)屠宰廢水處理仍為一級(jí)處理，80年代以后，新的處理工藝和技術(shù)逐漸被開(kāi)發(fā)并得以應(yīng)用，屠宰廢水的處理程度不斷提高。本文從生物處理、自然生態(tài)處理、化學(xué)處理等方面加以討論。
1生物處理
1. 好氧生物處理
活性污泥處理系統(tǒng)是當(dāng)前污水處理領(lǐng)域應(yīng)用zui廣泛的處理技術(shù)之一。普通活性污泥法處理屠宰廢水很難達(dá)到處理要求，普遍存在以下困難[2]：污水排放量季節(jié)性變化幅度大，難以滿足連續(xù)流曝氣池對(duì)水流穩(wěn)定性的要求；全年均可發(fā)生污泥膨脹難以防治；剩余污泥量大、含水率高，沉淀脫水性能差，污泥處置費(fèi)用高；脫氮除磷的效率僅20%左右，難以滿足高氮屠宰廢水的除氮要求。針對(duì)普通活性污泥法存在的問(wèn)題，一些新的處理工藝開(kāi)發(fā)和成功應(yīng)用到屠宰廢水的處理領(lǐng)域。
1.1.1 序批式活性污泥系統(tǒng)（SBR）
SBR（Sequencing Batch Reactor）工藝適應(yīng)當(dāng)前好氧生化處理工藝的發(fā)展趨勢(shì)，屬簡(jiǎn)易、高效、低耗的污水處理工藝，廣泛地應(yīng)用于屠宰廢水的處理中。其主要優(yōu)點(diǎn)有[3]：
流程簡(jiǎn)單，無(wú)二沉池和污泥回流設(shè)備，節(jié)省了大量用地和設(shè)備。投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，比普通活性污泥法節(jié)省基建投資30%，運(yùn)行費(fèi)用可降低10~20%。不易發(fā)生污泥膨脹，出水水質(zhì)好；剩余污泥性質(zhì)穩(wěn)定，便于濃縮和脫水。自動(dòng)控制，反應(yīng)池中交替處于好氧、缺氧和厭氧狀態(tài)，具有較強(qiáng)的脫氮除磷能力。耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，高峰負(fù)荷在正常負(fù)荷的2.5倍情況下仍能獲得穩(wěn)定處理效率。
SBR間歇運(yùn)行的特點(diǎn)使其很適合處理流量變化大甚至間歇排放的工業(yè)廢水，已在亞洲、北美和歐洲等很多國(guó)家廣泛應(yīng)用于小型污水領(lǐng)域。很多屠宰場(chǎng)的水量少，且間斷排放，采用SBR工藝，既可節(jié)省基建費(fèi)用又可靈活操作。SBR工藝處理屠宰廢水CODCr、BOD5的去除率可分別達(dá)到80%、90%以上，而且有較好的脫氮除磷效果，氨氮去除率可達(dá)80%~90%。J.Keller[4]等人在研究SBR處理屠宰廢水脫氮的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)控制溶解氧的濃度可使約50％的氮通過(guò)同步硝化反硝化去除，而控制這種脫氮過(guò)程對(duì)減少處理費(fèi)用，提高出水水質(zhì)有重要意義。
隨著SBR工藝的蓬勃發(fā)展，許多SBR改進(jìn)工藝被開(kāi)發(fā)出來(lái)。CASS工藝在SBR反應(yīng)器前部增加了一個(gè)生物選擇器，由于實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水，在屠宰廢水的處理中也得到了廣泛的應(yīng)用。此工藝剩余污泥性質(zhì)穩(wěn)定，產(chǎn)生的剩余污泥量只有傳統(tǒng)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簡(jiǎn)稱，處理系統(tǒng)分為負(fù)荷截然不同的A段（Adsorption Stage）和B段（Bio-aeration Stage）。A段和B段的回流系統(tǒng)嚴(yán)格分開(kāi)，互不相混，形成二種不同的微生物類群。A段污泥負(fù)荷高可達(dá)2~6kgBOD5/(kgMLSS.d)，對(duì)廢水主要起生物吸附作用：而B段負(fù)荷較低，不大于0.3 kgBOD5/kgMLSS.d，對(duì)廢水主要起生物氧化作用[6]。AB法特別適用于屠宰廢水懸浮有機(jī)物濃度高、水質(zhì)水量變化較大的特點(diǎn)，一般不設(shè)初沉池，對(duì)BOD5 、CODCr、SS、P和NH3-N的去處率一般均高于常規(guī)活性污泥法，且可節(jié)省基建投資約20%、能耗15%左右[7]。
1.1.3 氧化溝
氧化溝對(duì)水質(zhì)、水溫、水量的變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，污泥齡長(zhǎng)，可以產(chǎn)生硝化反硝化反應(yīng)，有脫氮功能。污泥產(chǎn)率低，污泥穩(wěn)定，勿需消化。表1[7]給出了國(guó)外采用氧化溝工藝處理屠宰廢水的參數(shù)與除污染效果。
表1 氧化溝工藝處理屠宰廢水的參數(shù)與效果
運(yùn)行參數(shù) | 處理效果 | ||||
項(xiàng)目 | 進(jìn)水（mg/l） | 出水（mg/l） | 去除率（%） | ||
HRT/d | 3.6 | CODCr | 2040 | 260 | 87.3 |
容積負(fù)荷/[kgBOD5/(m3.d)] | 0.4 | BOD5 | 1400 | 70 | 94.8 |
溫度 | 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 生物濾池
好氧生物膜法主要用于去除污水中溶解性有機(jī)污染物，小型生物處理系統(tǒng)采用生物膜法有節(jié)能、強(qiáng)化抗沖擊能力、少維護(hù)、管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。研究與應(yīng)用較多的是生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)等。生物濾池曾是屠宰廢水zui基本的處理方法之一，其特點(diǎn)是耐沖擊負(fù)荷，效果穩(wěn)定，一般采用兩級(jí)串聯(lián)運(yùn)行。由于屠宰廢水中蛋白質(zhì)含量很高，微生物大量繁殖易使濾池堵塞，因此濾池前需有其他預(yù)處理設(shè)施。
1.1.5 水解酸化－好氧生物處理
針對(duì)屠宰廢水中含有大量高分子有機(jī)物的特點(diǎn)，為提高好氧生物處理效果、縮短廢水停留時(shí)間、減少反應(yīng)池容積，研究者在好氧生物處理前加入酸化處理，開(kāi)發(fā)出酸化－好氧生物處理工藝[2,6,8]。酸化過(guò)程的設(shè)置將動(dòng)物性復(fù)雜大分子有機(jī)物降解成小分子溶解性有機(jī)物和有機(jī)酸，為后續(xù)好氧反應(yīng)器提供優(yōu)質(zhì)的底物，提高了整個(gè)處理系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力和穩(wěn)定性；同時(shí)類似于消化池的固體降解過(guò)程實(shí)現(xiàn)了污水酸化和污泥消化的集中處理，污泥產(chǎn)量低。
張森林[2]對(duì)酸化-SBR工藝的研究表明，在保證處理效果的同時(shí)（見(jiàn)表2），此工藝總投資、占地面積和能耗比傳統(tǒng)活性污泥工藝減少20%~30%，處理成本降低50%以上。萬(wàn)秀林等人[6]采用兼氧-AB工藝在低溫條件下處理屠宰廢水也取得良好的處理效果，廢水各項(xiàng)主要污染物去除率均達(dá)90％以上。
表2 SBR處理屠宰廢水試驗(yàn)和工業(yè)裝置全流程運(yùn)行結(jié)果均值[2]
名稱 | 類別 | CODCr (mg/l) | SS(mg/l) | 連續(xù)統(tǒng)計(jì)天數(shù) (d) | ||||
進(jìn)水 | 出水 | 去除率 | 進(jìn)水 | 出水 | 去除率 | |||
酸化 | 實(shí)驗(yàn) | 1150 | 698 | 39.3 | 525 | 95 | 81.9 | 10 |
工業(yè)應(yīng)用 | 1200 | 700 | 41.6 | (500) | (125) | 75 | 30 | |
SBR | 實(shí)驗(yàn) | 698 | 45 | 93.6 | 95 | 30 | 68.4 | 10 |
工業(yè)應(yīng)用 | 700 | 68 | 90.6 | (125) | 45 | 64.0 | 30 | |
注：工藝參數(shù)：酸化池LV為4.8kgCOD/m3.d;HRT為4.0h；SBR LV為1.25kgCOD/m3.d,T為6~8h,水溫25℃。運(yùn)行條件與實(shí)驗(yàn)條件相近。括號(hào)中數(shù)字為推算值，運(yùn)行成本（計(jì)回用水收入）0.1元/m3。
A/O法脫氮工藝的特點(diǎn)：
（a） 流程簡(jiǎn)單，勿需外加碳源與后曝氣池，以原污水為碳源，建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用較低； （b） 反硝化在前，硝化在后，設(shè)內(nèi)循環(huán)，以原污水中的有機(jī)底物作為碳源，效果好，反硝化反應(yīng)充分； （c） 曝氣池在后，使反硝化殘留物得以進(jìn)一步去除，提高了處理水水質(zhì)； （d） A段攪拌，只起使污泥懸浮，而避免DO的增加。O段的前段采用強(qiáng)曝氣，后段減少氣量，使內(nèi)循環(huán)液的DO含量降低，以保證A段的缺氧狀態(tài)。 A/O法存在的問(wèn)題： 1.由于沒(méi)有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，從而不能培養(yǎng)出具有*功能的污泥，難降解物質(zhì)的降解率較低； 2、若要提高脫氮效率，必須加大內(nèi)循環(huán)比，因而加大運(yùn)行費(fèi)用。從外，內(nèi)循環(huán)液來(lái)自曝氣池，含有一定的DO，使A段難以保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化效果，脫氮率很難達(dá)到90％。 3、 影響因素 水力停留時(shí)間 （硝化＞6h ，反硝化＜2h ）循環(huán)比MLSS（＞3000mg/L）污泥齡（ ＞30d ）N/MLSS負(fù)荷率（ ＜0.03 ）進(jìn)水總氮濃度（ ＜30mg/L）
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