專業屠宰廢水處理新技術介紹和設備說明

隨著我國經濟的不斷發展和人們生活水平的提高，屠宰場規模不斷擴大，屠宰廢水的排放量逐年增加〔1〕。據調查，我國屠宰廢水年排放量約為20億m3，占全國工業廢水排放總量的6%，其污染程度還在不斷加劇〔2, 3, 4〕。屠宰廢水中含有較多的蛋白質、脂肪、揮發性有機酸等小分子有機物，水體呈紅褐色并伴有明顯的腥臭味，若不經處理直接排放，會對水環境造成嚴重污染。因此，對屠宰的處理刻不容緩。采用物理、化學法處理此類廢水，去除率較低，且成本高，因此國內外許多學者應用生物法處理屠宰廢水〔5, 6, 7, 8〕，其中序批式活性污泥法（SBR）和SBR組合工藝已逐漸成為處理屠宰廢水的主要工藝之一〔9, 10, 11, 12, 13, 14〕。

1 屠宰廢水的特點及危害
專業屠宰廢水處理新技術介紹和設備說明 

屠宰廢水的特點：（1）水質、水量變化大。屠宰廢水的排放主要集中在夜間，白天相對較少。（2）廢水濁度大。固體懸浮物濃度高，并伴有難聞的腥臭味。（3）屠宰廢水屬于典型的高濃度有機廢水，COD一般為1 500~3 800 mg/L，zui高時可達6 500 mg/L，可生化性較好〔15〕，水質營養豐富，非常適宜微生物繁殖生長。（4）屠宰廢水顏色呈紅褐色，含有大量的脂肪、血液、內臟殘屑、毛發和糞便等污染物〔16〕，油脂含量高。屠宰廢水若直接外排，水中的營養物質和腸胃病菌及寄生蟲卵等會對地表水、地下水造成嚴重污染。屠宰廢水中的微生物分解有機物和懸浮物時，需大量的溶解氧，從而造成水質惡化，影響正常的生活生產用水。

2 屠宰廢水處理的應用研究
 
2.1 單一生物處理技術
 
SBR工藝之所以能用來處理屠宰廢水，是因為屠宰廢水的水質易生物降解，且含有微生物及其生長所需的碳、氮、磷等營養物質，有機物易被細菌分解。SBR工藝對水質的變化適應性強，處理效果良好，但對油脂、SS等的去除效果較差〔17〕。張耀華〔18〕采用SBR工藝處理武漢市某肉聯廠的廢水，經過一個多月的運行證實，各項指標都可達到較好的水平，但處理過程中溶解氧變化較大，造成妨礙沉降的有害微生物大量繁殖，出水水質不佳。楊建等〔19〕用已馴化好的污泥處理屠宰廢水，出水COD去除率可穩定在75%左右，但出水VFA對反應器的運行效果影響較大，造成水質酸化。何健洪〔20〕采用周期循環活性污泥法（CASS工藝）處理屠宰廢水，進水COD達1 800~2 200 mg/L，出水COD≤100 mg/L，去除率達95%以上，達到國家《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的一級標準，但工藝運行過程中曝氣強度大，造成工程費用達0.68元/m3以上。表 1列出了某些單一工藝處理屠宰廢水的優缺點，單一的SBR、混凝沉淀、預發酵、厭氧折流板反應器（ABR）和厭氧生物濾池（AF）工藝處理屠宰廢水都有不足，處理效果較差。

2.2 SBR優化組合工藝處理屠宰廢水
  
混凝沉淀+SBR：混凝沉淀主要是利用混凝劑對屠宰廢水進行預處理，去除廢水中的懸浮物、油脂和膠體等污染物質，為后續SBR生化處理創造良好條件。混凝劑具有壓縮雙電子層、吸附電中和、架橋作用和沉淀物網捕作用，可使廢水中的懸浮物、油脂和膠體等污染物質失去穩定性，從而凝聚絮凝達到沉淀的目的。其與SBR聯用，結合SBR處理廢水的優點，可應用于類似屠宰廢水的高濃度有機廢水的處理。此方法在我國已廣泛應用。聶忠文等〔21〕對武漢市某屠宰廠廢水應用混凝沉淀+SBR組合工藝進行處理，結果表明，出水水質良好，達到《肉類加工工業水污染物排放標準》（GB 13457—1992）一級排放標準，COD和氨氮的去除率均在96%以上，運行成本低。

預發酵+SBR：預發酵是將原屠宰廢水首行30 d左右的厭氧存儲，使廢水中大部分可溶性COD以VFA的形式存在，且有機磷轉化為磷酸鹽，再經酸化預處理。主要目的是強化生物除磷過程，增加廢水中的VFA和磷酸鹽濃度，屠宰廢水可通過預處理來強化生物除磷；其次，屠宰廢水中大量的脂肪、油脂等直接加入活性污泥系統中可降低污泥的可沉降性。因此，在生物脫氮除磷之前進行預發酵十分必要。M. Merzouki等〔22〕研究表明，未經預發酵的屠宰廢水，一個月后，氮和磷的去除率分別降至48.5%和47%；經過預發酵的屠宰廢水，50 d后磷的去除率可達99%以上，同時，COD和氨氮的去除率分別為99%和85%，預發酵過程可提高VFA和磷酸鹽濃度，直接導致SBR中釋磷量增加。L. Masse等〔23〕的實驗結果表明，經預發酵過程，脂肪顆粒可在短時間內減少至80%左右。

ABR+SBR：ABR+SBR組合工藝在屠宰廢水處理中占有較明顯優勢。ABR是集升流式厭氧污泥床（UASB）和分階段多相厭氧反應器（SMPA）技術于一體的一種新型高效厭氧反應器。與其他厭氧反應器相比，ABR無需曝氣，因此可降低設備運行費用。與SBR聯用，可有效去除屠宰廢水中的氮、磷及有機污染物。Weihua Cao等〔24〕研究了在紫外催化作用下的ABR反應器對屠宰廢水的處理效果，結果表明，在系統中投加適量H2O2，屠宰廢水中總有機碳（TOC）去除率可達95%以上，成本較高。崔海保等〔25〕利用ABR+SBR組合工藝處理屠宰廢水，COD去除率達96%以上，出水pH為6~9、COD≤80 mg/L、BOD5≤50 mg/L、NH4+-N≤15 mg/L，均達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）一級標準。張彤等〔26〕運用ABR+SBR組合工藝處理屠宰廢水，處理效率高，尤其是對SS的去除，去除率可達95%以上，COD去除率為86%，ABR反應器設計簡單，進水污染物可與微生物充分接觸，截留厭氧微生物，保證SBR系統的生態平衡。

AF+SBR：AF+SBR組合工藝是近年來應用于有機廢水處理的一種新工藝。AF是一種厭氧生物反應器，內部填充微生物載體。常溫下，AF運行穩定，承受水體沖擊負荷能力強，污泥產率低，運行啟動快，與SBR聯用，有利于有機物、氮、磷的去除。A. López-López等〔27〕的實驗結果表明，AF+SBR工藝有機負荷能力、水力停留時間（HRT）都有所提高，能降解95%以上的有機質，且COD去除率達90%左右。吳茹星等〔28〕將AF+SBR組合工藝應用到屠宰廢水的處理，結果表明，COD、氨氮、磷的去除率分別可達90% 、95%、70%，AF反應器中厭氧菌穩定生長，有機物在水解細菌和產酸菌作用下被降解為小分子物質，有利于SBR中COD的去除，且為反硝化菌和聚磷菌提供碳源，強化生物除磷。苗利等〔29〕將傳統的物化射流曝氣活性污泥法改造成AF+SBR處理工藝，出水COD、BOD5、SS、氨氮質量濃度分別為101、46.8、120、24.8 mg/L，均達到《肉類加工工業水污染物排放標準》中二級排放標準。