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屠宰廢水處理技術(shù)的現(xiàn)狀及進(jìn)展一般屠宰廢水的水質(zhì)具有以下特點(diǎn):
?、偻涝讖U水一般呈紅褐色,有難聞的xing臭味,其中含有大量的血污、油脂質(zhì)、毛、肉屑、骨屑、內(nèi)臟雜物、未消化的食物、糞便等污物,固體懸浮物含量高。
?、谕涝讖U水有機(jī)物含量高,可生化性好其中高濃度有機(jī)質(zhì)不易降解,處理難度較大,宰廢水中的營(yíng)養(yǎng)物主要是氮、磷,其中氮主要以有機(jī)物或銨鹽形式存在,而磷主要以磷酸鹽的形式存在。
以下就近年來國(guó)內(nèi)外屠宰廢水處理的研究成果進(jìn)行分析和評(píng)論。
屠宰廢水處理技術(shù)的現(xiàn)狀及進(jìn)展1 化學(xué)法
常用于處理屠宰廢水的化學(xué)法主要有水解、混凝沉淀等,此法一般作為廢水的預(yù)處理,也可作為廢水的zui終處理。
1.1 堿性水解和酶水解
該法使用堿性物質(zhì)或酶水解以減少?gòu)U水中的脂肪顆粒,常作為屠宰廢水的預(yù)處理。通常采用石灰、NaOH、脂脂肪酶、細(xì)菌酶等,其中石灰經(jīng)濟(jì)實(shí)用但是會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣;用NaOH進(jìn)行預(yù)處理時(shí),控制NaOH的質(zhì)量濃度在150-300mg/L范圍內(nèi),可使平均脂肪顆粒降到處理前脂肪顆粒(Din)的73%±7%;用胰脂肪酶進(jìn)行預(yù)處理效果zuijia,胰脂肪酶PL-250可使脂肪顆粒粒徑zui大降到處理前廢水中脂肪顆粒的60%±3%,而且胰脂肪酶更適用于水解牛剛S肪;用細(xì)菌酶處理,細(xì)菌酶的使用量較多時(shí)才能達(dá)到明顯的水解效果[1]。但是用堿性水解處理屠宰廢水會(huì)導(dǎo)致廢水的pH值出現(xiàn)波動(dòng),難以控制,使后續(xù)生物氧化法等工藝不易正常運(yùn)行。
1.2 混凝處理
常用的混凝劑有鋁鹽、鐵鹽等,其中聚合硫酸鐵混凝處理屠宰廢水效果較好[2],為減少鋁鹽的使用量,也可用聚合氯化鋁(PAC)和聚乙烯銨混合作為混凝劑[3]。在聚合硫酸鐵的合成中,加入任意比例的鋁鹽和一定比例的硅酸鹽,以及少量的聚丙烯酰胺生成一種新混凝劑CPFA-CS.此復(fù)合無機(jī)高分子混凝劑具有較寬的pH值和溫度適用范圍,用它作為混凝劑處理屠宰廢水,CODcr,和色度去除串分別可達(dá)75%和95%以上,一次混凝處理即可達(dá)到或接近廢水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[4]。
單純的混凝處理存在一個(gè)明顯的問題就是屠宰工序中產(chǎn)生的血水難以除去,并且同時(shí)產(chǎn)生大量的污泥和廢渣。所以如果在使用混凝劑處理前先對(duì)屠宰廢水進(jìn)行適當(dāng)變性處理,再采用*和氧化鈣復(fù)合混凝劑處理,出水CODcr,的質(zhì)量濃度可以降到197.4mg/L,有較好的處理效果[5],且此法簡(jiǎn)便、高效,有較好的環(huán)境效益,但是該法處理的廢水限于CODcr,的質(zhì)量濃度小于1000mg/L的廢水。
混凝法處理廢水處理成本低,低溫下具有較好的處理效果,此法多用于處理濃度較低的廢水,或作為高濃度廢水預(yù)處理,以降低后續(xù)的生物處理的負(fù)荷。
2 生物法
據(jù)屠宰廢水水質(zhì)特點(diǎn)知其具有較好的可生化性,且在有機(jī)物含量、有機(jī)元素種類和pH值等方面都較適合于采用生物法進(jìn)行處理[6]。因此目前在屠宰廢水處理技術(shù)的選擇上.生物法是經(jīng)濟(jì)有效的處理方法。
2.1 好氧生物處理法
傳統(tǒng)的活性污泥法CODcr去除率一般為80%左右,BOD5為90%[7],處理后的廢水一般難以達(dá)到廢水綜合排放標(biāo)準(zhǔn),而采用序批間歇活性污泥法(簡(jiǎn)稱SBR法)可大大突破這一界限。SBR法用于宰雞廠廢水處理,CODcr去除率可達(dá)到95%以上[7]。屠宰廠的廢水經(jīng)預(yù)沉池、厭氧、SBR反應(yīng)等工藝處理后,出水水質(zhì)可優(yōu)于(GB8978-1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)[8]。在SBR法的基礎(chǔ)進(jìn)行改造后出現(xiàn)了二段SBR法,其特點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)兩段SBR池串聯(lián),分別培養(yǎng)出適宜于不同有機(jī)物的專性菌,從而使不同種類的有機(jī)物在不同的生化條件下都得到充分降解。該法對(duì)水質(zhì)水量的變化適應(yīng)能力強(qiáng),運(yùn)行靈活,抗沖擊能力強(qiáng),出水的水質(zhì)穩(wěn)定,易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制[9]。
SBR法處理屠宰廢水是一種較為經(jīng)濟(jì)有效的方法,但由于屠宰廢水含有大量的油脂、血水,碳氮比和碳磷比大,氮、磷相對(duì)不足,此時(shí)易產(chǎn)生油性泡沫而使污泥松散和指數(shù)增高,易出現(xiàn)高粘性膨脹而導(dǎo)致污泥流失問題;為獲得較高的脫氮效果,SBR工藝必須設(shè)有攪拌裝置,且不可避免存在污泥上浮現(xiàn)象;另外該方法對(duì)油、SS、色度的去除效果并不理想,必須輔以一定的前、后處理工序[10],因此氣浮除油脂成為SBR法處理屠宰廢水時(shí)所必須的處理單元;廢水經(jīng)過SBR法處理后,其中氨氮含量仍然很高,必要時(shí)可在該工序后輔以化學(xué)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脫氮功能,水力條件好,抗沖擊負(fù)荷強(qiáng),生物濃度高,可適合世代時(shí)間較長(zhǎng)的消化菌生長(zhǎng)。在相同運(yùn)行條件下,生物膜系統(tǒng)處理效果優(yōu)于活性污泥系統(tǒng),其CODcr,BOD5和油脂去除率分別可達(dá)97%,99%和82%[10-11],出水水質(zhì)可達(dá)廢水綜合排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。達(dá)到相同的污染物去除率時(shí),生物膜系統(tǒng)的運(yùn)行管理更方便,且克服了活性污泥系統(tǒng)存在的一些問題,例如,該方法不會(huì)存在污泥流失問題,不需要設(shè)置攪拌裝置即可達(dá)到脫氮效果,且不存在污泥上浮現(xiàn)象。但序批式生物膜法對(duì)油脂、SS、色度的去除有限,故要設(shè)除油脂池和濾柱[10]。
2.3 其它好氧處理法
采用好氧生物處理有機(jī)廢水,需要足夠的供氧量,但是傳統(tǒng)的供氧方式難以滿足較高濃度的有機(jī)廢水對(duì)氧的需求。20世紀(jì)80年代國(guó)外學(xué)者在總結(jié)深井曝氣和生物接觸氧化法各自的憂缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,開發(fā)了壓力生物接觸氧化法。此法通過提高反應(yīng)器(壓力生物器,配有空壓機(jī)等壓力裝置)內(nèi)的壓力,加快了氧的轉(zhuǎn)移速率,適合處理中濃度有機(jī)廢水[12]。此法具有反應(yīng)速度快,占地面積小,基建費(fèi)用低,運(yùn)行管理方便及出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
采用規(guī)模為25L的深井曝氣設(shè)備對(duì)屠宰廢水進(jìn)行處理,結(jié)果表明在zuijia操作條件下曝氣8h,CODcr,BOD5,,懸浮物,動(dòng)植物油平均去除率分別可達(dá)82%-83%,81.09%,85.2%,94.54%。處理費(fèi)用估算僅0.15元/m3,能耗較普通活性污泥法節(jié)約40%—50%,占地節(jié)省50%,處理費(fèi)用節(jié)省50%以上,是一種高效低能耗處理屠宰廢水的較佳方法[13]。在廢水水溫較高,氣候溫和的環(huán)境下,采用喜溫好氧處理屠宰廢水效果較好.運(yùn)行溫度維持在52℃時(shí),CODcr去除率達(dá)93%以上[14]。
3 厭氧生物處理
厭氧生物處理法主要用于處理高濃度有機(jī)廢水.在屠宰廢水的處理中使用很多種改進(jìn)了的厭氧法,針對(duì)屠宰廢水的各種處理工藝的特點(diǎn)、處理對(duì)象特點(diǎn),各種厭氧法的處理效果和優(yōu)缺點(diǎn)如下表1。
表1 各種厭氧生物處理的比較
工藝名稱 | 有機(jī)負(fù)荷/(kg[CODcr]·m-3·d-1) | COD去除率/% | 優(yōu)缺點(diǎn) |
厭氧固定膜反應(yīng)器[15] | 8 | 85-95 | 間歇操作簡(jiǎn)單,但當(dāng)有機(jī)負(fù)荷率過大時(shí),去除效果不很理想 |
厭氧序批式反應(yīng)器(ASBR)[16] | 3 | 40 | 水力停留時(shí)間對(duì)系統(tǒng)性能影響較大 |
膨脹顆粒污泥床(EGSB)反應(yīng)器[17] | 15 | 67 | 污泥中不會(huì)發(fā)生脂肪堆積的現(xiàn)象 |
升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器[18] | 1-5 | 90 | CODcr去除率高,但單個(gè)UASB處理達(dá)不到屠宰廢水排放標(biāo)準(zhǔn) |
厭氧濾池(AF)[19] | 2-3 | 80-85 | 耐沖擊負(fù)荷,但比USBR處理效果差 |
雙UASB回流反應(yīng)器[20] | 1.8 | 77-82 | 處理效果較好 |
與好氧法相比,厭氧法在獲得同樣高的BOD5去除宰條件下具有成本低,產(chǎn)生的淤泥少、穩(wěn)定、易脫水,占地面積小,操作方便,且產(chǎn)生的甲烷可作為燃料再利用的優(yōu)點(diǎn)。但常用的UASB,AF,ASBR等高效厭氧反應(yīng)器受廢水中懸浮固體及其油脂、脂肪濃度的影響較大。如果廢水中含有的氨氮濃度較高,或者厭氧分解有機(jī)物過程產(chǎn)生的氨氮較多,使得水質(zhì)達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn),就必須采用如下敘述的組合工藝。
4 組合工藝處理
為了既獲得更好的處理效果,又可以降低處理成本,屠宰廢水的處理往往采用多種方法相結(jié)合的工藝。下面敘述幾種典型的組合工藝。
?、偌訅荷锝佑|氧化—混凝沉淀組合工藝,該工藝適合處理中濃度的屠宰廢水,試驗(yàn)結(jié)果表明,生物反應(yīng)器壓力平均為300kPa,進(jìn)水ρ(CODcr)約為1100—1700mg/L,ρ(BOD5)約為600—900mg/L,BOD5容積負(fù)荷(以BOD5計(jì))平均7.6k/g(m3·d),出水先經(jīng)過加壓生物接觸氧化處理后,提高廢水中的溶解氧和有機(jī)物的降解速率,再經(jīng)
混凝沉淀后可達(dá)到現(xiàn)有企業(yè)的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)[2]。該工藝處理中濃度廢水效率較高,但處理成本高,難于維護(hù)與管理。
?、诙胃咚偕狭魇絽捬跷勰啻?UASB)法和溶解空氣浮選—升流式厭氧污泥床(DAF-UASB)法是在單個(gè)UASB法上的改進(jìn)工藝,適合處理含高濃度懸浮固體、脂肪顆粒和油脂的屠宰廢水。二段高速上流式厭氧污泥床(UASB)法的*階段為使用蕈凝劑淤泥的UASB(即UASBf)反應(yīng)器,可以去除脂肪顆粒、油脂等不溶解的CODcr,第二階段為使用粒狀淤泥的UASB(即UASBa)反應(yīng)器,去除溶解性的CODcr,此法CODcr,去除率可達(dá)90%以上。
③水解酸化—生物吸附再生—接觸氧化工藝,該工藝特別適合于處理高濃度、水質(zhì)水量變化較大的廢水。在進(jìn)水ρ(CODcr)為1500—4000mg/L的條件下,CODcr去除率可達(dá)95%以上,該法采用AB兩段組合工藝,A段負(fù)荷高,污泥絮體具有較強(qiáng)的吸附能力和良好的沉降性能,抗沖擊負(fù)荷能力很強(qiáng),對(duì)有毒物質(zhì)的影響具有很大的緩沖作用,但是污泥量較高,需采取相應(yīng)的污泥處理措施,B段二沉池出水中的少量難沉降的脫落生物膜通過氣浮處理進(jìn)一步去除,以提高出水水質(zhì)[12]。
④CAF渦凹?xì)飧?SBR法采用機(jī)械格柵去除了大部分固體污染物,避免了大塊固體顆粒影響氣浮、曝氣工藝,大大降低了后續(xù)工藝的處理負(fù)荷,然后機(jī)械過濾把關(guān),保證了出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo),再經(jīng)過氣浮池和SBR塔。該工藝綜合了CAF和SBR的優(yōu)點(diǎn),CAF氣浮系統(tǒng)操作彈性大,抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),出水穩(wěn)定,對(duì)于污染物濃度較小的原水,僅采用CAF系統(tǒng)即可滿足水質(zhì)的排放要求,可以在一定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行SBR塔,節(jié)省運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,采用該工藝處理的廢水CODcr去除率達(dá)80%-90%[22]。
?、萆魇絽捬跷勰啻策^濾器(UASBAF)—序批式活性污泥法(SBR)工藝,該工藝是適用于水質(zhì)波動(dòng)較大、蛋白質(zhì)含量高的廢水處理。其中升流式厭氧污泥過濾器是將升流式厭氧污泥床(UASB)和厭氧濾池(AF)組合為一體的反應(yīng)器,適應(yīng)于間歇進(jìn)水的屠宰廢水,容積負(fù)荷(以CODcr計(jì))為0.114—0.346kg/(m3·d);而SBR為序批式活性污泥法,在同一池內(nèi)按進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水分階段周期進(jìn)行,耐水量水質(zhì)沖擊負(fù)荷。SBR非常適應(yīng)于屠宰廢水每天有規(guī)律地間歇排放的特點(diǎn)。有機(jī)物先經(jīng)過UASBAF厭氧消化后,分解生成的氨氮經(jīng)過SBR后去除率達(dá)68.6%[23]。該工藝具有工藝流程簡(jiǎn)單、耐沖擊負(fù)荷、運(yùn)行管理簡(jiǎn)便、工程造價(jià)省和運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn),適合于小型肉類加工廠的屠宰廢水處理工程。
5 屠宰廢水處理技術(shù)的應(yīng)用分析
考慮屠宰廢水水質(zhì)特點(diǎn),對(duì)比各種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn),得出目前屠宰廢水有效的處理技術(shù)為:以生物法為主,輔助必要的物理、化學(xué)等方法作預(yù)處理。例如以采用生物處理法為主體的二級(jí)SBR法工藝路線處理效果較好。在北方地區(qū),尤其是經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的北方地區(qū),考慮到氣溫低,占地要求小,運(yùn)行費(fèi)用要求低等因素,深井曝氣法為*方法。 ·
厭氧生物處理成本低,但不能較好地去除氨氮,故對(duì)于出水水質(zhì)要求較高的情況下,通常經(jīng)過厭氧處理后,還需進(jìn)行好氧處理或采用化學(xué)法去除氨氮才能達(dá)到水質(zhì)排放要求。好氧法不僅可以獲得很高的CODcr去除率,而且還可以去除氮、磷,但成本很高,所以對(duì)于高濃度屠宰廢水,通常首先經(jīng)厭氧生物法處理,然后使用好氧法處理,綜合使用厭氧和好氧生物法的優(yōu)點(diǎn),可以獲得高CODcr去除率,同時(shí)去除氮、磷,還降低成本。
采用生物法處理屠宰廢水可考慮回收利用問題?;钚晕勰嘟?jīng)過一定處理后,可作為動(dòng)物飼料用[24],還可回收屠宰廢水中的蛋白質(zhì)和脂肪,產(chǎn)品可用作動(dòng)物飼料,還可以生產(chǎn)沼氣和無害肥。達(dá)到開發(fā)能源,變廢為寶,又促進(jìn)農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的目的,是一項(xiàng)具有生態(tài)平衡良性循環(huán)的可持續(xù)發(fā)展工程。屠宰廢水的治理經(jīng)驗(yàn)對(duì)于城市和養(yǎng)殖業(yè)糞便污染的治理有著較好的參考價(jià)值。
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