屠宰廢水處理工藝及應用解析

摘要

屠宰廢水來(lái)自于圈欄沖洗、淋洗、屠宰及其它廠(chǎng)房地坪沖洗、燙毛、剖解、副食加工、洗油等，它具有水量大、排水不均勻、濃度高、雜質(zhì)和懸浮物多、可生化性好等特點(diǎn)。另外它與其他高濃度有機廢水的最大不同在于它的NH3-N濃度較高（約120mg/l），因此在工藝設計中應充分考慮NH3-N對廢水處理造成的影響。

屠宰廢水水質(zhì)的分析

屠宰廢水來(lái)自于圈欄沖洗、淋洗、屠宰及其它廠(chǎng)房地坪沖洗、燙毛、剖解、副食加工、洗油等，它具有水量大、排水不均勻、濃度高、雜質(zhì)和懸浮物多、可生化性好等特點(diǎn)。另外它與其他高濃度有機廢水的最大不同在于它的NH3-N濃度較高（約120mg/l），因此在工藝設計中應充分考慮NH3-N對廢水處理造成的影響。

屠宰廢水的預處理

屠宰廢水的預處理是整個(gè)系統能否有效運行的關(guān)鍵。屠宰廢水中固體懸浮物（SS）高達1000mg/l，該類(lèi)懸浮物屬易腐化的有機物，必須及時(shí)攔截，一方面可防止后續管道設備的堵塞，另一方面即時(shí)清理可避免懸浮固體有機質(zhì)腐化溶入廢水中而成為溶解性有機質(zhì)，導致廢水CODCr、BOD5濃度提高。屠宰廢水包括含有大量豬糞、未消化飼料的圈欄沖洗水和一般屠宰廢水兩大類(lèi)。

圈欄沖洗水經(jīng)一化糞池預處理后再與一般屠宰廢水廢水合并后進(jìn)入廢水處理站，化糞池內沉積的豬糞和未消化飼料通過(guò)擠壓式固液分離機抽提并干燥后（含水率可達70%以下）作為魚(yú)類(lèi)飼料。

一般屠宰廢水預處理的兩種主要方法：氣浮和篩濾（過(guò)濾孔徑1～５mm），其中氣浮主要應用于廢水量較小的處理站，其缺點(diǎn)主要是設備復雜、不易管理、運行成本高、衛生條件差；篩濾則主要應用于廢水量較大的屠宰廢水的預處理，管理方便，運行穩定。

另外在篩濾機前需依次設置清撈池、粗格網(wǎng)（50×5mm）、粗格柵（20mm）等保護措施。

酸化水解或厭氧

屠宰廢水中的有機物主要為蛋白質(zhì)和脂肪，該類(lèi)物質(zhì)屬大分子長(cháng)鏈有機物，難以被一般的好氧菌直接利用，在其生物降解過(guò)程中，一般先通過(guò)酶的作用分解成氨基酸、碳水化合物等小分子有機物后方可被好氧菌直接利用，因此酸化水解工序的設置是非常有必要的。

另外，本廢水的濃度較高（CODCr：2200mg/l），直接用好氧工藝去除全部的有機物將消耗大量的電能，因此用無(wú)需消耗電能的酸化水解工藝來(lái)去除部分有機物可節省運行成本。

完整厭氧過(guò)程分為酸化水解和產(chǎn)甲烷兩個(gè)階段，酸化水解工藝只利用厭氧過(guò)程中的酸化水解階段，所以厭氧工藝的去除率高于酸化水解工藝，設計停留時(shí)間較長(cháng)（約12～48小時(shí)），其與酸化水解最主要的差別是厭氧除了包含酸化水解階段外，還包含產(chǎn)氣階段（此階段同時(shí)產(chǎn)生臭氣）。對于屠宰廢水來(lái)說(shuō)，產(chǎn)甲烷意味著(zhù)同時(shí)也產(chǎn)生了大量臭氣，衛生條件差。另外，厭氧工藝的條件要求比較嚴格：如廢水需達到一定溫度，必須有有效的三相分離器、調試時(shí)間長(cháng)等。即使如此，部分單位為了達到不耗電就能去除更多的有機物的目的，仍選擇了厭氧工藝作為處理站的主要工藝，因此在已建成的屠宰廢水處理站中選用厭氧工藝的較少，成功案例幾乎沒(méi)有。

活性污泥或接觸氧化

有機廢水要達到一級排放標準，選用好氧生物處理工藝是最常用、最有效、運行成本最低廉的工藝。好氧生物處理工藝包括活性污泥法和接觸氧化法兩大類(lèi)。其中活性污泥法是一種傳統且技術(shù)成熟的污水處理方法，其發(fā)展已經(jīng)有100多年的歷史；接觸氧化是國內部分公司自行開(kāi)發(fā)的工藝，屬生物膜法的一種，其具體設計參數尚未完善，在經(jīng)濟發(fā)達國家很少使用。兩種方法在工藝上的最大差別是前者的微生物處于懸浮狀態(tài)，后者的微生物為固定狀態(tài)。后者曝氣池內需要安裝生物填料以作為生物的載體，投資較高，主要應用于小型的廢水處理站；前者則被廣泛的應用于各類(lèi)廢水處理廠(chǎng)。

在我司應用的一些接觸氧化工藝的工程中，發(fā)現其主要問(wèn)題是掛膜比較困難，安裝于填料下面的曝氣裝置維修不易、曝氣池面泡沫多、處理效率低（有機負荷低）、二沉池沉淀效果差、投資高等缺點(diǎn)，但由于無(wú)需污泥回流，管理方便，所以對于小型的廢水處理站應用還是可行的，對于本工程則不太適合。

有機負荷、氨氮、一級排放標準

本工程廢水的排放既要滿(mǎn)足《肉類(lèi)加工工業(yè)水污染物排放標準》GB13457-92中的一級排放標準，又要滿(mǎn)足《廈門(mén)市水污染物排放控制標準》DB35/322-1999中的一級排放標準，其中BOD5小于20mg/l，CODCr小于80mg/l，這兩個(gè)數值決定了在活性污泥工藝的設計中，出水前的最后一級生化工藝必須采用低負荷設計（即有機負荷小于0.15kgBOD/kgMLSS），否則出水的BOD、COD值根本無(wú)法達標。

另外，本處理站的出水水質(zhì)氨氮需小于15mg/l，原水的氨氮為120mg/l，氨氮的在處理系統中除了部分合成生物細胞外（以總氮計，約占剩余污泥的11.4%），大部分需通過(guò)硝化菌去除，考慮到廢水的總氮大于氨氮，所以剩余污泥11.4%的氨氮量去除率幾乎可以忽略不計，故需硝化的氨氮仍以120mg/l計。參考國內外資料[日高橋俊三《活性污泥生物學(xué)》]當BOD負荷需在0.10～0.20kgBOD/kgMLSS范圍，通過(guò)4～６小時(shí)的曝氣可完成硝化階段，但如果將BOD負荷提高，曝氣時(shí)間再長(cháng)，硝化階段也不可能完成。由此得出如果出水氨氮要達標，則BOD負荷要低。

為滿(mǎn)足高標準的排放標準的要求，本設計中，出水前的最后一級活性污泥工藝有機負荷確定為0.10kgBOD/kgMLSS；同時(shí)在低負荷活性污泥池前設一段高負荷（0.50kgBOD/kgMLSS）的活性污泥池，以期望能在較短的停留時(shí)間內，去除部分有機物，減少低負荷活性污泥池的處理BOD總量，盡可能減少曝氣池的總池容。

DAT-IAT

DAT-IAT工藝為本設計選用的廢水處理主體工藝，它是活性污泥工藝的一種變形，具體技術(shù)說(shuō)明如下：

DAT-IAT工藝包括連續進(jìn)水、連續曝氣的高負荷（0.50kgBOD/kgMLSS）活性污泥池DemandAerationTank（DAT）池和以連續進(jìn)水、間歇曝氣、接歇排水低負荷（0.10kgBOD/kgMLSS）活性污泥池IntermittentAerationTank（IAT）兩部分。酸化水解池的出水和間歇曝氣池尾端的活性污泥同步進(jìn)入DAT池，并進(jìn)行連續的高強度曝氣，強化了活性污泥的生物吸附作用，“初期降減”功能得到充分的發(fā)揮，60%的可溶性有機污染物被去除。

在IAT池中，由于DAT池的調節、均衡作用，進(jìn)水水質(zhì)穩定、負荷低，提高了對水質(zhì)變化的適應性。由于C/N較低，有利于硝化菌的繁育，能夠產(chǎn)生硝化反應。又由于進(jìn)行間歇曝氣和沉淀，能夠形成缺氧-好氧-厭氧-好氧的交替環(huán)境，在去除BOD的同時(shí)，取得脫氮除磷的效果。此外由于DAT池的高負荷高強度曝氣，強化了生物吸附作用，在微生物的細菌中，貯存了大量的營(yíng)養物質(zhì)，在IAT池內可利用這些物質(zhì)提高內源呼吸的反硝化作用，即所謂的存儲性反硝化作用。本池在沉淀和排水階段也連續進(jìn)水，這樣能夠綜合利用進(jìn)水中的碳源和前述的貯存性反硝化作用，具有很強的除磷脫氮功能。

即使是在IAT池的沉淀階段和潷水階段，廢水進(jìn)水也是連續的，所以連續的進(jìn)水是否會(huì )對沉淀和排水造成擾動(dòng)和影響、來(lái)不及處理的廢水是否會(huì )直接從潷水器出水口排出而影響出水效果也是業(yè)主通常擔心的問(wèn)題。在設計DAT-IAT池時(shí)對其幾何尺寸、兩池隔墻開(kāi)孔的數量、面積和布置方式均進(jìn)行了精心設計，當系統停止曝氣后整個(gè)反應池成為近乎理想的推流式反應器，污水以極小流速運動(dòng)，推進(jìn)速度為2m/h。按沉淀和排水時(shí)間2小時(shí)計算，總推進(jìn)距離僅為4m。在沉淀階段和潷水階段進(jìn)入主反應區的污水先經(jīng)過(guò)反應池底部的污泥層，然后沿池子對角線(xiàn)方向前進(jìn)，池子長(cháng)寬比的合理設計可保證在排水結束時(shí)未處理的水與潷水器還有一段安全距離。另外在沉淀過(guò)程中，按其表面負荷計算，僅為0.25m3/m2.h，該值遠遠低于一般的沉淀池（約為0.85m3/m2.h），所以沉淀效果非常好。

DAT-IAT工藝優(yōu)點(diǎn)還體現在SVI值較低、污泥易沉淀、不易發(fā)生污泥膨脹、僅通過(guò)時(shí)間的控制就可實(shí)現自動(dòng)運行、剩余污泥量低、污泥齡長(cháng)、無(wú)二沉淀池等。

曝氣系統

曝氣系統為生物好氧提供必須的氧氣，是處理站設計的核心之一，許多廢水處理站無(wú)法正常運行均由該系統的故障造成。設計的關(guān)鍵是需氧量的計算，許多公司采用經(jīng)驗值計算往往會(huì )造成設計容量過(guò)大或不足。活性污泥池的需氧主要由三部分組成：去除BOD5所消耗的氧（0.5kgO2/kgBOD）、維持曝氣池內污泥好氧所需要的氧（0.11kgO2/kg污泥）、氨氮硝化所需要的氧（4.7kgO2/kgNH3-N），其中氨氮硝化所需的氧接近于其他部分所需氧的總和。許多設計人員在計算需氧量過(guò)程中會(huì )故意忽略氨氮硝化所需要的氧，以減少曝氣量，降低投資和運行成本，增加項目在投標階段的競爭力，故總是無(wú)法達標。

確定需氧量后，選擇供氧系統成為關(guān)鍵，目前主要的供氧系統有射流曝氣和鼓風(fēng)曝氣兩大類(lèi)。與鼓風(fēng)曝氣相比，射流曝氣的優(yōu)點(diǎn)是噪音小，安裝維護簡(jiǎn)易；其缺點(diǎn)是能耗大，以目前行業(yè)內較為常用的水下曝氣機和射流器為例，一千瓦的電耗所提供的溶解氧僅為0.9kg；而鼓風(fēng)機+球冠型微孔曝氣器的曝氣系統，一千瓦的電耗所能提供的溶解氧為6.5～8.85kg。小型廢水處理站可選用射流曝氣，對于規模較大的廢水處理站則選擇鼓風(fēng)曝氣為宜。另外微孔曝氣器的性能和參數則是曝氣系統能否正常運行的關(guān)鍵，“溶解氧利用率”的高低直接關(guān)系到廢水處理運行費用的高低。

總磷

總磷的去除有兩個(gè)途徑：通過(guò)剩余污泥排磷或通過(guò)化學(xué)除磷。DAT-IAT工藝在具有除磷功能，但考慮到污泥齡較長(cháng)，日排放的剩余污泥較少，需在處理站的出水口增設一化學(xué)除磷措施以確保達標，化學(xué)除磷藥劑選用CaCl2或Ca(OH)2。

污泥處理

屠宰廢水的剩余污泥中蛋白質(zhì)含量過(guò)高，不易脫水。根據本司過(guò)去在處理肉聯(lián)廠(chǎng)廢水時(shí)對產(chǎn)生剩余污泥的分析，其蛋白質(zhì)含量高達27%～28%，而且油性大、粘稠，使用板框壓濾無(wú)法脫水，本設計從四面解決好剩余污泥的處理問(wèn)題：減少污泥量并改變污泥性能、設污泥濃縮池、選用污泥帶式壓濾機脫水、選用特定污泥調理藥劑。

將IAT池的部分污泥回流到酸化水解池進(jìn)行水解消化，以減少剩余污泥的排放量，提高污泥的可壓縮性；所有的剩余污泥均從酸化水解池底部排出；污泥的濃縮時(shí)間超過(guò)24小時(shí)。污泥經(jīng)過(guò)脫水后的含水率約為80%，可直接外運處置。

混凝過(guò)濾、中水回用、水質(zhì)把關(guān)

對廢水處理站生化處理系統（二級處理）出水進(jìn)一步進(jìn)行物化處理（三級處理）是十分常見(jiàn)的，它可以進(jìn)一步提高廢水的出水水質(zhì)，對于那些對出水水質(zhì)要求較高且需要回用的項目則是必須的。物化處理的工藝包括混凝、砂濾、消毒、氣浮、生物碳過(guò)濾等等，以混凝、過(guò)濾、消毒（屠宰廢水）最為常見(jiàn)，在本項目需回用400噸/天處理后出水做為生活雜用水，故選擇成本最低、運行最為穩定的混凝反應+砂濾工藝對廢水進(jìn)行三級處理，砂濾則選用技術(shù)成熟的V型砂濾池。

在設計砂濾的過(guò)程中放大設計參數，以確保既能滿(mǎn)足400噸/天回用水的需要，又能滿(mǎn)足1800噸/天規模的一般廢水三級處理的需要。當進(jìn)水水量為400噸/天時(shí)，混凝反應時(shí)間較長(cháng)、過(guò)濾速度較慢，去除率約為60%，處理出水水質(zhì)可達回用標準；當進(jìn)水水質(zhì)為1800噸/天時(shí)，則混凝反應時(shí)間較短、濾速較高，去除率約為40%，可為最后的出水進(jìn)行水質(zhì)把關(guān)。在以后處理站正式運行中，業(yè)主可根據出水水質(zhì)、運行狀況、政府政策改變等具體情況來(lái)靈活的運用本處理系統。

臭味與噪音

屠宰廢水處理站的臭味是客觀(guān)存在的，對于工藝設計者來(lái)說(shuō)，保持廢水在各個(gè)構筑的經(jīng)常性流動(dòng)，避免構筑物內廢水形成死區而導致局部廢水厭氧產(chǎn)生臭味是很重要的；另外，在廢水工藝的設計中，不選用厭氧處理工藝、不使廢水產(chǎn)氣，是減少處理站臭味的重要手段；在企業(yè)生產(chǎn)初期，可能由于廢水排放量較少而導致酸化水解池的停留時(shí)間增加，工藝自動(dòng)由酸化轉變?yōu)閰捬醵�產(chǎn)生的沼氣，只能通過(guò)收集后高空排放，本措施較為復雜，且涉及投資問(wèn)題，除非業(yè)主特別要求，否則我司將予以忽略；在管理方面，即時(shí)處理清撈出的固體廢棄物則是消除臭味的重要手段。

處理站的噪聲來(lái)自于鼓風(fēng)機，消除其影響有以下措施：鼓風(fēng)機房位置盡量不要直接靠近行人多的地方；選擇鼓風(fēng)機時(shí)盡量選用轉速低的風(fēng)機；鼓風(fēng)機的進(jìn)出口安裝消音器；在鼓風(fēng)機房?jì)炔康膲γ嫔习惭b隔音板、使用雙層隔音玻璃、專(zhuān)門(mén)的進(jìn)風(fēng)口等可消除噪音的影響，該措施涉及投資問(wèn)題，除非業(yè)主特別要求，否則將予以忽略。

活性污泥或接觸氧化工藝

有機廢水要達到一級排放標準，選用好氧生物處理工藝是最常用、最有效、運行成本最低廉的工藝。好氧生物處理工藝包括活性污泥法和接觸氧化法兩大類(lèi)。其中活性污泥法是一種傳統且技術(shù)成熟的污水處理方法，其發(fā)展已經(jīng)有100多年的歷史；接觸氧化是國內部分公司自行開(kāi)發(fā)的工藝，屬生物膜法的一種，其具體設計參數尚未完善，在經(jīng)濟發(fā)達國家很少使用。兩種方法在工藝上的最大差別是前者的微生物處于懸浮狀態(tài)，后者的微生物為固定狀態(tài)。后者曝氣池內需要安裝生物填料以作為生物的載體，投資較高，主要應用于小型的廢水處理站；前者則被廣泛的應用于各類(lèi)廢水處理廠(chǎng)。

在一些接觸氧化工藝的工程中，發(fā)現其主要問(wèn)題是掛膜比較困難，安裝于填料下面的曝氣裝置維修不易、曝氣池面泡沫多、處理效率低（有機負荷低）、二沉池沉淀效果差、投資高等缺點(diǎn)，但由于無(wú)需污泥回流，管理方便，所以對于小型的廢水處理站應用還是可行的，對于本工程則不太適合。