屠宰废水处理工艺研究[文献综述].doc

1、 1 文献综述 屠宰废水处理 工艺 研究 一、 前言部分 水污染是我国环境污染的首要问题，有地域的广阔性，污染的普遍性和排放物的多样性等特征。在污染控制上难度大、技术复杂、投入多、运行困难。在科技发展的今天，随着社会经济的发展和人类文明的进步，投入大量的人力、物力从事水污染控制是十分重要的。我国的水环境污染，特别是流域性水环境污染问题已经成为当前我国环境污染最具代表性的问题之一。根据国家环保总局对我国水环境污染现状统计调查表明：我国的江河、湖泊及近海流域已普遍受到不同程度的污染，总体上呈现加重的趋势，造成污染加重的主要 因素是工业废水和生活污水。我国工业废水污染主要以有机污染为主，屠宰废水是一

2、种非常典型的工业有机废水，水质特点是高有机物浓度、高氨氮浓度、高悬浮物浓度，直接排放对环境造成的危害非常大，由于高浓度有机废水引发的一系列水体污染、生态环境恶化、威胁人体健康以及阻碍相关工业发展等问题，目前世界各国特别是包括中国在内的发展中国家尤为严重。由于采用常规的废水处理方法难以净化或无法满足净化处理的技术和经济要求，使得这类高浓度有机废水或工业废水的净化处理已成为现阶段国内外环境保护技术领域亟待解决的一个难题。 随着人们生活水平 的提高，对肉制品的需求量增大，屠宰场、肉联厂废水排放量在工业废水排放总量中的比例也越来越大。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

3、、鱼类宰杀加工，是我国最大的有机污染源之一 1。据调查，屠宰废水的排放量约占全国工业废水排放量的 6 ，其污染还有不断加剧的趋势 2。屠宰废水为高浓度有机废水，色度深 i 杂物多、油脂含量高 3，并带有难闻的臭味。废水的主要成分有动物血污、油脂、粪便、内脏残渣和无机盐类，水体中的 CODcr、 BOD5、氨氮、 SS 等指标均较高。 BOD5 CODcr=0.5，可生化性优良、无毒性。因含有高浓度的有机质而不易降解、处理难度较大 4-5，若不经治理直接排放，会对地表水产生污染。如果废水渗漏下排，少量经过土壤过滤、吸附、离子交换、沉淀、水解及生物积累等过程使污水中的一些物质得到去除外，其他的污染

4、将渗入地下，对地下水造成严重污染 6。直接排放的污水如进入河流将对水体产生严重的污染，其难闻的臭味也会污染大气，对沿岸居民的生活产生严重的影响。对屠宰废水的处理技术从 70 年代开始逐渐被开发应用，处理工艺不断发展，处理程度也在不断提高。结合国内外对屠宰废水治理的方法，通过 对屠宰废水特性及工程应用的研究，掌握2 屠宰废水水质的变化规律，针对此规律选择处理工艺，对处理工艺进行分析研究，能够对屠宰废水的治理提供可借鉴的技术参考。在水资源如此缺乏的今天，能够研究出低成本、高效率的屠宰废水处理技术，妥善的处理好屠宰废水，使其达标排放，对于减轻环境压力、缓解水资源紧张具有十分重要的意义。 1.1 屠宰

5、废水的来源及特性 屠宰厂生产工序一般是：牲畜 -活性畜圈 -宰杀 -烫毛或脱皮 -解剥、取内脏 -冷藏外运。以上每一道工序都要排除废水，宰前，畜圈每天排出畜粪冲洗水；屠宰车间要排出含血污和畜粪的地面冲洗水 ；烫毛时要排出含大量毛屑的高温废水；解刨车间排出含肠胃内容物的废水。目前有一部分屠宰厂从事油脂提取，因此炼油废水也成为屠宰废水的一部分，此外屠宰厂还有来自车间卫生设备、锅炉、办公楼等地的生活污水 7。 我国大部分城市己基本上实现禽畜的定点集中屠宰，同时随着人们生活水平的不断提高，屠宰场的规模也在不断扩大，屠宰废水的排放量越来越大。肉类加工废水产生的量除与加工对象、数量、生产工艺、生产管理水平

6、等有关外，还与生产季节 （ 淡、旺季 ） 有明显关系，致使肉类加工厂的废水流量一年之中变化较大。生产本身的特点是非连续生产， 每天只一班或二班生产，废水一天之中变化也较大。屠宰废水是肉类加工废水的一种，其来自牲畜屠宰前的冲洗水，屠宰后牲畜和内脏的清洗水，畜仓和屠宰设备及场地的冲洗水。该废水有如下特点： 1）水质、水量在一天内的变化比较大。因为肉联厂屠宰过程集中在夜间至凌晨（ 3-7 点），这一时段为排水高峰期，白天相对较少； 2）有机污染物含量高，废水主要成分有动物血污、油脂、粪便、内脏残屑和无机盐类等 8， COD值一般在 1500 4000 mg L，最高时达 6000 mg L，其中高浓

7、度处理难度较大，屠宰废水中的营养物主要是氮、磷 ，其中氮主要以有机物或硝酸盐形式存在，而磷主要以磷酸盐的形式存在； 3）可生化性较好， BOD5 COD 大于 0.51； 4）屠宰废水一般呈红褐色，有难闻的腥臭味，其中含有大量的血污、油脂质、毛、肉屑、骨屑、内脏杂物、未消化的食物、粪便等污物，固体悬浮物含量高。这类容易降解的有机废水，生物处理工艺是最经济和有效的处理方法之一 8-9。 1.2 屠宰废水的危害 屠宰废水对环境的危害主要体现在以下几个方面： 1.2.1 对大气环境的污染 屠宰场排出的废水含有 NH3、 H2S 和胺等有害气体，在未能及时清除或清楚后不 能及时处理时，臭味将成倍增加，

8、产生甲基硫醇、二甲二硫醚、甲硫醚及低级脂肪酸等恶臭气体，这些臭气严重恶3 化了养殖场内外环境的大气质量、对养殖工作人员产生危害。并且，屠宰废水往往造成恶臭熏天，蚊蝇孽生，严重影响大气质量和居民的居住环境。 1.2.2 传播人畜共患病，直接危害人的健康 据世界卫生组织和联合国粮农组织有关资料，目前已有 200 种 “ 人畜共患传染病 ” ，即指那些由共同病原体引起的人与脊椎动物之间相互传染和感染的疾病，其中严重者至少有 89 种，这些人畜（禽）共患传染病的传播载体主要是畜禽粪尿排泄物。 1.2.3 重金 属与矿物元素污染 近年来，随着饲料工业的发展，一些新型饲料中含有大量钙、磷等矿物质元素以及铜

9、、铁、锌、锰、钴、硒和碘等微量元素，有的重金属元素沉积于生物体内，有的未被吸收的过量矿物和重金属元素又从畜禽粪便中排除体外而污染环境。 1.2.4 抗生素和激素污染 在畜禽养殖过程中，为了防治畜禽的多发性疾病，多在饲料中添加抗菌素，而大多数饲料用抗生素都有残留，只是残留量大小不同。随着药物的经常性使用，微生物的耐药性增强。为了防治疾病，药物的用量逐渐加大，药物在动物体内的转化和积累必将导致药物残留的增加。根据报道中国每 千克猪肉、猪肝和肾脏分别含土霉素 0.31mg、 0.49mg 和 1.23mg；每千克鸡肉、鸡肝和肾脏中分别含氯丙嗦 0.2mg、 0.5mg 和 0.65mg。为此，世界各

10、国已明确规定不允许在饲料中使用抗生素和激素类物质作为添加剂。 1.2.5 微生物污染 畜禽体内微生物主要是通过消化道排出体外的，粪便是微生物的主要载体。有关资料表明，在猪场的粪污水中，每立方米含有 83 万个大肠杆菌， 69 万个肠球菌，还含有寄生虫卵、活性较强的沙门氏菌等。同时，屠宰废水中的各种有机物也会滋生大量细菌。这些有害病菌，如果得不到妥善处理，将污染 环境，这不仅会直接威胁畜禽自身的生存，还会严重危害人体健康。 二、 屠宰废水 处理 研究现状 屠宰行业是我国较为普遍的一个行业，经过十几年的发展，不仅在生产技术上形成成熟的工艺和设备，而且在废水处理技术上也有一定的成熟技术应用于大量的屠

11、宰企业中，处理效果不一，并积累了大量的单元技术经验和成熟的成套工艺技术。 在屠宰废水的处理技术上，考虑废水污染物成分、结构复杂，不能采用单一的污水技术处理屠宰废水，必须采用不同处理技术综合应用，形成不同的处理工艺和流程，发挥不同处理单元技术的处理能力，有机地处理废水中的各种污染物， 最终达到全面去除废水污染物，废水中的各项污染指4 标达到国家要求的排放标准 ，最大限度地去除污染物，减少废水对接纳水体的污染，进一步改善水环境质量。 2.1 悬浮物、漂浮物的去除 屠宰废水中的悬浮物、漂浮物由皮、毛、血污、粪渣、饲料残渣和其它粗大杂质所组成。采用沉砂池（初沉池）和格栅去除部分悬浮物（漂浮物）。格栅去

12、除粗大杂质或皮毛，可去除 40% 50%的悬浮物， BOD 亦可降低 25% 30%。采用沉砂池和初沉池，可使废水得到一定程度的澄清。屠宰废水常用的沉淀池型有平流池、竖流池和辐流池 10。 2.2 脂肪（油脂 ）的去除 油脂含量高是屠宰废水有别于其它工业废水的最大区别。油脂对生态系、植物以及自然环境（水体、土壤）都有严重影响，由于油脂比重小而上浮到水体表面，形成浮油膜，阻碍大气中氧溶解。而好氧微生物分解有机物要消耗部分氧，故水中缺氧，使水恶臭 11，所以屠宰废水应进行除油处理，一般采用除油池和气浮池除油 12-13。 采用最多的是平流式除油池，油上浮于水面，然后通过刮油设备将油刮入集油管导流到

13、池外去除。它一般是和平流式沉砂池结合起来，起到沉砂和除油的双重作用。另外，气浮池也是油脂去除最常用且有效的办法之一。肉 联厂及生化制药厂的废水油脂含量高，更宜采用气浮法。该方法设备多，管理要求高，适用于大中型污水处理厂。 2.3 有机物的去除 屠宰废水中的有机物是重要的污染物质，是构成废水 COD、 BOD 污染指标的重要组成成分，有效地去除有机物，是使屠宰废水污染指标达到国家排放标准的重要保证。合理地运用各种处理技术，有效分解有机物，是解决好屠宰废水污染的重要技术手段。 有效去除有机物的重要技术手段常常采用生物处理技术，主要有好氧生物处理技术和厌氧生物处理技术 13-15。 2.3.1 好氧

14、生物处理法 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优缺点的基础上，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。 （ 1） 传统活性污泥法 传统活性污泥法由曝气池、沉淀池、污泥回流系统组成，它是水体自净的人工强化过程 6。 处5 理的基本流程如图 1 所示。 图 1 活性 污泥法流程图 污水和回

15、流污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是系统的主要生物反应器。通过曝气设备充入空气，空气中的氧气溶入水中使得活性污泥混合液发生好氧代谢反应 17。 曝气设备不仅能给混合液充氧，而且能够使混合液得带足够的搅拌而呈悬浮状态，使有机物、氧气同微生物充分接触和反应。 随后混合液流入二沉池，固液分离后，底部污泥大部分回流，维持曝气池中一定的微生物浓度，上清液外排，增殖的污泥外排处理，避免二次污染。 传统活性污泥法由于受到曝气设备充氧能力的限制，难以满足中、高浓度有机废水对氧的需求，且存在构筑物占地 面积大，处理流程长，基建投资和运行费用高，容易发生污泥膨胀等问题，一般运用于中、高浓度有机废水处理的往往是

16、它的变形工艺： AB 法、 SBR 法等等。 AB 法是生物吸附活性污泥法的简称， A 段污泥负荷可高达 2 6 kgBOD5 kgMLSSd，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 kgMLSSd，主要起生物氧化作用 18。AB 法特别适用于屠宰废水悬浮有机物浓度高、水质水量变化大的特点，一般不设初沉池，对 BOD5、COD、 SS、 P 和 NH4+-N 的去处率一般高于常规活性污泥法，且 可节省基建投资约 20 、节省能耗15 左右 19。 SBR 法处理屠宰废水是一种较为经济有效的好氧生物处理法。它是由美国在上世纪 70 年代初开发的，是一种间歇运行

17、的活性污泥法废水处理工艺，兼均化、初沉、生物降解、终沉等功能于一池。通过时问控制来实现各阶段的操作目的，在流态上属于完全混合式，却实现了时间上的推流，有机污染物随着时间的推移而降解。废水脱氮过程中，由于硝化阶段需要好氧，反硝化阶段需要厌氧，并且硝化与反硝化所需值、停留时问不同，这些都可以通过工艺调节其参数来实现，并且随着自动化程度的提高，工艺近年来在 国内外引起广泛重视。 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 20。 在 SBR 法的基础上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

18、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6 灵活，抗冲击能力强，出水的水质稳定，易实现自动化控制 21。 （ 2） 生物膜法 生物膜法是利用微生物附着在介质 “ 滤料 ” 表面上，形成生物膜，污水和生物膜接触后，溶解的有机物被 微生物吸附转化为 H2O、 CO2、 NH3 和微生物细胞物质，污水得到净化 22。 老化的生物膜随出水流入二沉池被去除。生物膜净化机理见图 2。 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 BOD、 COD 和油脂去除率分别可达 97%、 99%、 82%23，出水水质可达污水

19、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。 图 2 生物膜净化污水示意图 1）生物接触氧化法是一种浸没型生物膜法，实际上是生物滤池和曝气池的综合体。生物接触氧化法又称浸没曝气式生物滤池。 在生物接触氧化反应系统中，有机物的去除是通过吸附阻留过程、生物氧化过程和食物链转移过程完成的。其中生物氧化过程是一种以生物酶为催化剂，在生物反应器内完成的生物化学反应，是水中有机物得以去除的关键步骤。由于各反应器内载体填料的不同、污水可生化性的差异，各反

20、应器有机物降解速率，生物有机体增长速率和氧利用速率都各不相同 24。 2）序批式 -生物膜反应器 （ SBBR） 是将序批式的运行模式和生物膜法相结合的 一种新型复合式7 生物膜反应器。 其工艺流程如图 3 所示。 序批式生物膜反应器（ SBBR）处理系统对处理屠宰废水是非常有效的。废水首先经过栅网去除粗大颗粒状悬浮物并静沉除油，然后经 SBBR 处理 进一步去除有机物，最后经过滤去除色度和微细悬浮固体。 Dilaconi C25， Venkata S Mohan 等 26， Chang27，李伟光 28，王乾扬 29，毋海燕等 30，对 SBBR研究表明：具有良好的反硝化脱氮功能，水力条件好

21、，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，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。 图 3 SBBR 屠宰废水处理工艺 （ 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

22、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 31。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。 2.3.2 厌氧生物处理法 厌氧发酵技术主要是利用厌氧微生物以粪料中的原糖和氨基酸为养料生长繁殖，进行沼气发酵。粪料含水量较低 （ 60 70 ） 的以乳酸发酵为主，粪料含水量高的则以沼气发酵为主。其优点是无需通气，也不需要翻堆，能耗省，费用低。厌氧生物处理可大量除去可溶性有机物，去除率可达 7080 ，而且可以杀死传染性病菌。利用厌氧发酵技术，可降低废水中的 COD、 BOD5。由于厌氧微生 物生物降解比好氧微生物生物降解产

23、生的污泥量少，同时不需要消耗氧，更不用消耗电能，而且可以产生沼气这种清洁的能源，因此在国际上，越来越多的国家开始重视厌氧发酵技术的研究与应用。目前厌氧发酵技术在废水以及固体废弃物的生物处理方面已有很多应用，并己开发出各类相应的性能优良的发酵工艺和设备。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8 中使用很多种改进了的厌氧法。主要的工艺为： （ 1）厌氧附着膜膨胀床工艺 32 该工艺的处理流程为：废水 -格栅 -初沉池 -厌氧附着膜膨胀床 -二沉池 -出水。 该流程处理水量 500m3/d，水力停留时间 2.7 h， COD 去除率 75 80 ，出水水质良好，并回用于屠宰车间。

24、 （ 2）厌氧滤池工艺 33 该工艺的处理流程为：废水 -预处理 -厌氧滤池 -二沉池 -出水。 该流程 COD 和 SS 去除率分别为 89 和 62 ，油脂去除率 50 ，该工艺中试运行经验表明，屠宰废水的预处理相当重要，主要是去除悬浮物和油脂，为后续生物处理创造条件。 （ 3）厌氧 -过滤工艺 34 该工艺处理流程为：废水 -调节池 -厌氧消化罐 -沉淀 -过滤 -出水。 该流程在浙江肉类食品站建成投产，投入运行以来，性能稳定，效果良好。厌氧消化回收沼气2102m3/a，年运行费用仅 0.05 元 /m3(1988 年价 )，该流程处理水量 60 m3/d， CODcr 和 SS 去除率

25、分别达 91.7 和 94.4 ，色度和细菌总数去除率分别为 78.9 和 99.7 。 与好氧法相比，厌氧法在获得同样高的 BOD。去除率条件下具有成本低，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，就必须采用一些 组合工艺。 2.3.3 组合工艺 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

26、合工艺： （ 1） 水解酸化 -CASS 工艺 废水处理工艺流程见图 4。废水先经格栅拦截漂浮物和悬浮物后由泵提至调节池，随后再由二级提升泵将废水提至水解酸化池与厌氧污泥发生反应，去除部分有机物。之后废水由水解酸化池出口堰流入 CASS 池 。在 CASS 池中分别按照进水、曝气 2 h、沉淀 l h、出水 50 min 的时序依次运行，再由滗水器排人次氯酸钠消毒池，经消毒杀菌后达标排放。 水解酸化池和 CASS 池产生的剩余污泥进入污泥储池，再经污泥脱水机脱水处理，使污泥达到易于运输的要求后，同厂内垃圾运往垃圾处理厂统一处理。 9 图 4 水解酸化 -CASS 工艺流程 （ 2）水解酸化 -

27、CAF 涡凹气浮 -SBR 工艺 35 其核心工艺是 SBR，其运行周期主要分为进水期，反应期，沉淀期，排水期等四个阶段。屠宰废水首先经过格栅，然后进入水解酸化池，利用水解和产酸菌的反应 ，将难降解有机物如血红素分解成小分子可降解物质，进一步提高可生化性，出水提升进入涡凹气浮，将大量的悬浮物和油脂去除。根据屠宰废水集中排放的特点，好氧单元采用 SBR处理工艺， SBR去除有机物的机理和活性污泥相同，不同点是，其在运行时，进水、反应、沉淀、排水依次在 同一个 SBR反应池进行，无需设二沉池和污泥回流系统，因此可减少占地，降低造价，同时运行管理简单，具有耐冲击负荷能力强，处理效果好等特点。 其工艺

28、特点： 1）通过水解酸化作用，将难降解的有机物分解成为可降解的物质，进一步提高污水的可生化性，有利于后续生物 处理； 2） CAF 在 SS 和废水中油份去除方面显示出了操作简单，去除率高等特点； 3） SBR处理效果好，无污泥膨胀现象发生，出水水质优于国家标准。 （ 3）折板厌氧反应器 （ ABR） -循环活性污泥系统 （ CASS） 处理工艺 厌氧处理中高浓度有机废水具有容积负荷高、对水质适应能力强、可回收能源、剩余污泥少、占地少等优点，但出水 COD 比较高，往往需要后续处理。针对屠宰废水氨氮浓度较高的特点，好氧段选择具有良好脱氮除磷功能的 CASS 工艺，进一步去除有机物和氨氮，减轻对

29、受纳水体的污染。 由于屠宰废水的水量和水质随时间变化较 大，且含有大量悬浮物、浮油等，因此必须经过适当预处理才能保证处理效果。具体工艺流程如图 5 所示。 10 图 5 ABR-CASS 工艺流程图 废水先经格栅去除猪毛、内脏漂浮物等杂质，以防止管道和泵堵塞；再流入平流沉淀池，除去浮油和部分悬浮物后进入调节池调节水量、均化水质；然后由提升泵提升流入 ABR 池，在此通过厌氧微生物的产甲烷作用，将大部分有机物转化为可回收利用的生物能 沼气，从而去除大部分有机物； ABR 池出水进入 CASS 池，通过好氧微生物的生理代谢作用以及 CASS 池独特的结构和间歇运行方式，完成反硝化、硝化以及 BOD

30、 的生化降解，有效地去除氨氮以及剩余有机物；出水经消毒池消毒后排放。沉淀池和生化池的剩余污泥经干化床自然干化后用作肥料或者外运填埋。 采用 ABR/CASS 工艺处理屠宰废水技术可行、投资少、运行费用低，为类似肉类加工屠宰废水处理提供了实践经验。目前国内有关 ABR 工程实践报道不多见，一般 ABR 反应池分格数不应少于3 格，因为分格太少不利于相的分离从而不能发挥 ABR 多相反应器的优势，分格太多反应器占地面积大，成本高；反应室设计上升流速为 3m/h，实际运行结果表明，该水流上升流速协同产气的搅拌作用能够使反应池底部 的污泥层呈膨胀状，从而加强了微生物与基质的接触，有利于加快反应速度以及促进颗粒污泥的形成。设计上升流速也不宜过大，否则有可能将污泥洗出，使反应器内污泥流失，降低反应效率。在实际运行中，由于企业受生产旺季和淡季的影响，水质、水量变化较大，应根据实际情况灵活调整 CASS 反应池运行周期，使出水 BOD5、氨氮稳定。 （ 4） 旋流沉淀 -生物接触厌氧 -SBR 射流曝气处理工艺 其工艺流程如图 6 所示。