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国内外屠宰废水处理的研究成果进行分析和评论

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 化学法 

      常用于处理屠宰废水的化学法主要有水解、混凝沉淀等,此法一般作为废水的预处理,也可作为废水的最终处理。 

1.1 碱性水解和酶水解 

      该法使用碱性物质或酶水解以减少废水中的脂肪颗粒,常作为屠宰废水的预处理。通常采用石灰、NaOH、脂脂肪酶、细菌酶等,其中石灰经济实用但是会产生大量的废渣;用NaOH进行预处理时,控制NaOH的质量浓度在150-300mg/L范围内,可使平均脂肪颗粒降到处理前脂肪颗粒(Din)的73%±7%;用胰脂肪酶进行预处理效果最佳,胰脂肪酶PL-250可使脂肪颗粒粒径最大降到处理前废水中脂肪颗粒的60%±3%,而且胰脂肪酶更适用于水解牛刚S肪;用细菌酶处理,细菌酶的使用量较多时才能达到明显的水解效果[1]。但是用碱性水解处理屠宰废水会导致废水的pH值出现波动,难以控制,使后续生物氧化法等工艺不易正常运行。 

1.2 混凝处理 

      常用的混凝剂有铝盐、铁盐等,其中聚合硫酸铁混凝处理屠宰废水效果较好,为减少铝盐的使用量,也可用聚合氯化铝(PAC)和聚乙烯铵混合作为混凝剂。在聚合硫酸铁的合成中,加入任意比例的铝盐和一定比例的硅酸盐,以及少量的聚丙烯酰胺生成一种新混凝剂CPFA-CS.此复合无机高分子混凝剂具有较宽的pH值和温度适用范围,用它作为混凝剂处理屠宰废水,CODcr,和色度去除串分别可达75%和95%以上,一次混凝处理即可达到或接近废水综合排放标准[4]。 

      单纯的混凝处理存在一个明显的问题就是屠宰工序中产生的血水难以除去,并且同时产生大量的污泥和废渣。所以如果在使用混凝剂处理前先对屠宰废水进行适当变性处理,再采用硫酸亚铁和氧化钙复合混凝剂处理,出水CODcr,的质量浓度可以降到197.4mg/L,有较好的处理效果[5],且此法简便、高效,有较好的环境效益,但是该法处理的废水限于CODcr,的质量浓度小于1000mg/L的废水。 

      混凝法处理废水处理成本低,低温下具有较好的处理效果,此法多用于处理浓度较低的废水,或作为高浓度废水预处理,以降低后续的生物处理的负荷。

 2 生物法 

  据屠宰废水水质特点知其具有较好的可生化性,且在有机物含量、有机元素种类和pH值等方面都较适合于采用生物法进行处理[6]。因此目前在屠宰废水处理技术的选择上.生物法是经济有效的处理方法。 

2.1 好氧生物处理法 

      传统的活性污泥法CODcr去除率一般为80%左右,BOD5为90%,处理后的废水一般难以达到废水综合排放标准,而采用序批间歇活性污泥法(简称SBR法)可大大突破这一界限。SBR法用于宰鸡厂废水处理,CODcr去除率可达到95%以上。屠宰厂的废水经预沉池、厌氧、SBR反应等工艺处理后,出水水质可优于(GB8978-1996)一级排放标准。在SBR法的基础进行改造后出现了二段SBR法,其特点是系统设两段SBR池串联,分别培养出适宜于不同有机物的专性菌,从而使不同种类的有机物在不同的生化条件下都得到充分降解。该法对水质水量的变化适应能力强,运行灵活,抗冲击能力强,出水的水质稳定,易实现自动化控制。 

      SBR法处理屠宰废水是一种较为经济有效的方法,但由于屠宰废水含有大量的油脂、血水,碳氮比和碳磷比大,氮、磷相对不足,此时易产生油性泡沫而使污泥松散和指数增高,易出现高粘性膨胀而导致污泥流失问题;为获得较高的脱氮效果,SBR工艺必须设有搅拌装置,且不可避免存在污泥上浮现象;另外该方法对油、SS、色度的去除效果并不理想,必须辅以一定的前、后处理工序,因此气浮除油脂成为SBR法处理屠宰废水时所必须的处理单元;废水经过SBR法处理后,其中氨氮含量仍然很高,必要时可在该工序后辅以化学方法除去。

 2.2 生物膜法 

      序批式生物膜法具有良好的反硝化脱氮功能,水力条件好,抗冲击负荷强,生物浓度高,可适合世代时间较长的消化菌生长。在相同运行条件下,生物膜系统处理效果优于活性污泥系统,其CODcr,BOD5和油脂去除率分别可达97%,99%和82%[10-11],出水水质可达废水综合排放二级标准。达到相同的污染物去除率时,生物膜系统的运行管理更方便,且克服了活性污泥系统存在的一些问题,例如,该方法不会存在污泥流失问题,不需要设置搅拌装置即可达到脱氮效果,且不存在污泥上浮现象。但序批式生物膜法对油脂、SS、色度的去除有限,故要设除油脂池和滤柱[10]。    

2.3 其它好氧处理法 

   采用好氧生物处理有机废水,需要足够的供氧量,但是传统的供氧方式难以满足较高浓度的有机废水对氧的需求。20世纪80年代国外学者在总结深井曝气和生物接触氧化法各自的忧缺点的基础上,开发了压力生物接触氧化法。此法通过提高反应器(压力生物器,配有空压机等压力装置)内的压力,加快了氧的转移速率,适合处理中浓度有机废水。此法具有反应速度快,占地面积小,基建费用低,运行管理方便及出水水质稳定等优点。 

   采用规模为25L的深井曝气设备对屠宰废水进行处理,结果表明在最佳操作条件下曝气8h,CODcr,BOD5,,悬浮物,动植物油平均去除率分别可达82%-83%,81.09%,85.2%,94.54%。处理费用估算仅0.15元/m3,能耗较普通活性污泥法节约40%—50%,占地节省50%,处理费用节省50%以上,是一种高效低能耗处理屠宰废水的较佳方法。在废水水温较高,气候温和的环境下,采用喜温好氧处理屠宰废水效果较好.运行温度维持在52℃时,CODcr去除率达93%以上。 

3 厌氧生物处理 

     厌氧生物处理法主要用于处理高浓度有机废水.在屠宰废水的处理中使用很多种改进了的厌氧法,针对屠宰废水的各种处理工艺的特点、处理对象特点各不相同。

    与好氧法相比,厌氧法在获得同样高的BOD5去除宰条件下具有成本低,产生的淤泥少、稳定、易脱水,占地面积小,操作方便,且产生的甲烷可作为燃料再利用的优点。但常用的UASB,AF,ASBR等高效厌氧反应器受废水中悬浮固体及其油脂、脂肪浓度的影响较大。如果废水中含有的氨氮浓度较高,或者厌氧分解有机物过程产生的氨氮较多,使得水质达不到排放标准,就必须采用如下叙述的组合工艺。

4 组合工艺处理 

  为了既获得更好的处理效果,又可以降低处理成本,屠宰废水的处理往往采用多种方法相结合的工艺。下面叙述几种典型的组合工艺。 

 ①加压生物接触氧化—混凝沉淀组合工艺,该工艺适合处理中浓度的屠宰废水,试验结果表明,生物反应器压力平均为300kPa,进水ρ(CODcr)约为1100—1700mg/L,ρ(BOD5)约为600—900mg/L,BOD5容积负荷(以BOD5计)平均7.6k/g(m3·d),出水先经过加压生物接触氧化处理后,提高废水中的溶解氧和有机物的降解速率,再经 混凝沉淀后可达到现有企业的二级排放标准[2]。该工艺处理中浓度废水效率较高,但处理成本高,难于维护与管理。 

 ②二段高速上流式厌氧污泥床(UASB)法和溶解空气浮选—升流式厌氧污泥床(DAF-UASB)法是在单个UASB法上的改进工艺,适合处理含高浓度悬浮固体、脂肪颗粒和油脂的屠宰废水。二段高速上流式厌氧污泥床(UASB)法的第一阶段为使用蕈凝剂淤泥的UASB(即UASBf)反应器,可以去除脂肪颗粒、油脂等不溶解的CODcr,第二阶段为使用粒状淤泥的UASB(即UASBa)反应器,去除溶解性的CODcr,此法CODcr,去除率可达90%以上。 

③水解酸化—生物吸附再生—接触氧化工艺,该工艺特别适合于处理高浓度、水质水量变化较大的废水。在进水ρ(CODcr)为1500—4000mg/L的条件下,CODcr去除率可达95%以上,该法采用AB两段组合工艺,A段负荷高,污泥絮体具有较强的吸附能力和良好的沉降性能,抗冲击负荷能力很强,对有毒物质的影响具有很大的缓冲作用,但是污泥量较高,需采取相应的污泥处理措施,B段二沉池出水中的少量难沉降的脱落生物膜通过气浮处理进一步去除,以提高出水水质。 

  ④CAF涡凹气浮-SBR法采用机械格栅去除了大部分固体污染物,避免了大块固体颗粒影响气浮、曝气工艺,大大降低了后续工艺的处理负荷,然后机械过滤把关,保证了出水稳定达标,再经过气浮池和SBR塔。该工艺综合了CAF和SBR的优点,CAF气浮系统操作弹性大,抗冲击负荷能力强,出水稳定,对于污染物浓度较小的原水,仅采用CAF系统即可满足水质的排放要求,可以在一定时间内运行SBR塔,节省运行维护费用,采用该工艺处理的废水CODcr去除率达80%-90%。 

  ⑤升流式厌氧污泥床过滤器(UASBAF)—序批式活性污泥法(SBR)工艺,该工艺是适用于水质波动较大、蛋白质含量高的废水处理。其中升流式厌氧污泥过滤器是将升流式厌氧污泥床(UASB)和厌氧滤池(AF)组合为一体的反应器,适应于间歇进水的屠宰废水,容积负荷(以CODcr计)为0.114—0.346kg/(m3·d);而SBR为序批式活性污泥法,在同一池内按进水、反应、沉淀、排水分阶段周期进行,耐水量水质冲击负荷。SBR非常适应于屠宰废水每天有规律地间歇排放的特点。有机物先经过UASBAF厌氧消化后,分解生成的氨氮经过SBR后去除率达68.6%[23]。该工艺具有工艺流程简单、耐冲击负荷、运行管理简便、工程造价省和运行费用低等特点,适合于小型肉类加工厂的屠宰废水处理工程。

5 屠宰废水处理技术的应用分析 

      考虑屠宰废水水质特点,对比各种处理方法的优缺点,得出目前屠宰废水最经济有效的处理技术为:以生物法为主,辅助必要的物理、化学等方法作预处理。例如以采用生物处理法为主体的二级SBR法工艺路线处理效果较好。在北方地区,尤其是经济不发达的北方地区,考虑到气温低,占地要求小,运行费用要求低等因素,深井曝气法为首选方法。 · 

      厌氧生物处理成本低,但不能较好地去除氨氮,故对于出水水质要求较高的情况下,通常经过厌氧处理后,还需进行好氧处理或采用化学法去除氨氮才能达到水质排放要求。好氧法不仅可以获得很高的CODcr去除率,而且还可以去除氮、磷,但成本很高,所以对于高浓度屠宰废水,通常首先经厌氧生物法处理,然后使用好氧法处理,综合使用厌氧和好氧生物法的优点,可以获得高CODcr去除率,同时去除氮、磷,还降低成本。 

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