一體化屠宰廢水處理設(shè)備的開發(fā)

王 欣，王 鹍

（北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所，北京 100074）

0 引言

屠宰廢水主要來自于屠宰廠宰殺牲畜、燙毛、剝皮、解剖、沖洗等過程。隨著國(guó)民生活水平的提高，對(duì)于肉制品的需求量也隨之劇增，目前屠宰廢水已經(jīng)成為我國(guó)最大的有機(jī)污染源之一。屠宰廢水具有色度高、懸浮顆粒物濃度大、COD 高、同時(shí)伴有腥臭等特點(diǎn)。屠宰廢水中大量的有機(jī)物進(jìn)入水體會(huì)迅速消耗水中的溶解氧，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，造成惡劣的環(huán)境效應(yīng)，破壞水體環(huán)境及人類健康。

由于屠宰廢水具有較好的可生化性，目前國(guó)內(nèi)外大多采用生物處理方法。但是生物處理效果受溫度、酸堿度、污染物存在形式等因素影響較大，單純的采用生物處理方法難以保證良好的處理效果，所以將物理、化學(xué)與生物處理工藝的組合應(yīng)用已成為屠宰廢水治理的發(fā)展方向。

1 一體化屠宰廢水處理設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)目前多采用小水量廢水處理站處理屠宰廢水，由于各屠宰廠分散，廢水水量小且水質(zhì)存在差別，為了提高廢水處理效率、便于管理，需要建立廢水處理站對(duì)本廠廢水進(jìn)行預(yù)處理[1]。

一體化污水處理設(shè)備將污水預(yù)處理、物化處理及生化處理等設(shè)備有機(jī)結(jié)合，具有投資運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積小等優(yōu)勢(shì)，適用于處理分散式排放的污水[2]。使用一體化處理設(shè)備能夠有效緩解已有屠宰廢水管網(wǎng)的壓力，一體化屠宰廢水處理設(shè)備具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 一體化屠宰廢水處理工藝

屠宰廢水中含有動(dòng)物血液、油脂、碎肉、未消化的食物殘?jiān)?、毛、糞便和泥沙等，有機(jī)質(zhì)含量高，可生化性好，但廢水所含的動(dòng)物毛發(fā)等固體物質(zhì)和大量不易降解的有機(jī)物直接影響生物處理的效果，所以在進(jìn)行生物處理工藝之前，需要首先去除污水中的懸浮顆粒，再將廢水中難降解的大分子有機(jī)物進(jìn)行預(yù)處理后，才能高效的進(jìn)行生物處理工藝，由此確定了一體化屠宰廢水處理工藝流程，如圖1 所示。

圖1 一體化屠宰廢水處理工藝流程圖Fig.1 The flow chart of integrated slaughter wastewater treatment

2.1 格柵

廢水首先經(jīng)過格柵截留廢水中粗大的污染物，格柵能夠有效去除較大的懸浮物、漂浮物、纖維物質(zhì)和固體顆粒物質(zhì)，從而保證后續(xù)處理單元和水泵的正常運(yùn)行，減輕后續(xù)處理單元的處理負(fù)荷。

2.2 調(diào)節(jié)池

由于屠宰廢水水量的日變化較大，主體處理設(shè)備之前需要設(shè)置調(diào)節(jié)池，對(duì)廢水水質(zhì)、水量進(jìn)行穩(wěn)定調(diào)節(jié)，均化水質(zhì)和水量，防止大量廢水沖擊處理設(shè)備，從而使處理效果不受廢水流量和濃度變化的影響。

2.3 氣浮法

氣浮法是一種高效、快速固液分離的方法，在水中制造大量的微氣泡，氣泡和水中絮體或其他懸浮雜質(zhì)顆粒粘附為一體而形成比重小于1 的泡絮結(jié)合體，并依靠浮力上浮至水面，從而實(shí)現(xiàn)固液分離的目的。

2.4 水解酸化

水解酸化是厭氧消化的兩個(gè)階段，能夠?qū)U水中非溶解性的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)物，難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐捉到獾挠袡C(jī)物，大大提高廢水的可生化性，在降低處理成本的同時(shí)提高了處理效率。

2.5 接觸氧化

生物接觸氧化是一種高效的水處理工藝，微生物固定生長(zhǎng)在填料上形成生物膜，為微生物提供空氣以氧化廢水中有機(jī)物。接觸氧化法結(jié)合了曝氣池和生物濾池的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有低能耗、占地小、耐沖擊、易管理的特點(diǎn)，目前在有機(jī)廢水的處理領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

2.6 膜生物反應(yīng)器MBR

膜生物反應(yīng)器（MBR）是將膜分離技術(shù)中的膜組件與污水生物處理工程中的生物反應(yīng)器相互結(jié)合而成的新的處理系統(tǒng)，它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住，膜的高效截留作用使微生物完全截留在反應(yīng)器內(nèi)，使反應(yīng)池中的活性污泥濃度大大增加；與此同時(shí)，使降解污水的生化反應(yīng)進(jìn)行得更迅速更徹底，出水懸浮物和濁度接近于零，不含細(xì)菌，病毒、寄生蟲卵等，同時(shí)截留污泥，實(shí)現(xiàn)了污水資源化，使出水水質(zhì)更優(yōu)。

2.7 污泥處置

氣浮、接觸氧化等處理流程會(huì)產(chǎn)生大量污泥，污泥中含有多種污染物質(zhì)，且含水量極高，需要將污泥進(jìn)行濃縮脫水、穩(wěn)定干化后外運(yùn)進(jìn)行無害化處理，防止發(fā)生二次污染。

3 一體化屠宰廢水處理系統(tǒng)的開發(fā)

基于前面對(duì)屠宰廢水工藝的確定，由此我們開發(fā)出一體化屠宰廢水處理系統(tǒng)，此系統(tǒng)的設(shè)備布置如圖2 所示。

圖2 一體化屠宰廢水處理系統(tǒng)設(shè)備布置圖Fig.2 Equipment layout of integrated system of treating slaughter wastewater

一體化污水處理系統(tǒng)主要包括：格柵池，氣浮、水解酸化、接觸氧化和MBR 膜一體化池體，風(fēng)機(jī)，水泵等組成。一體化池體長(zhǎng)為9m，寬2.2m，高為3m。每?jī)蓞^(qū)共用池壁，為防止短流，每個(gè)反應(yīng)區(qū)池壁上的過水孔均呈對(duì)角線分布，每個(gè)區(qū)域都設(shè)置排空口。在結(jié)構(gòu)上布置簡(jiǎn)單，節(jié)省土建費(fèi)用，易于規(guī)劃布置。

3.1 格柵井

由于屠宰場(chǎng)污水處理量為10m3/h，處理量不大，考慮到成本，故采用立式格條形固定手動(dòng)式格柵，人工耙取柵渣。根據(jù)對(duì)屠宰場(chǎng)廢水情況的調(diào)研，格柵間隙取5mm，安裝角度取45°。

3.2 氣浮池

在一體化系統(tǒng)中，經(jīng)過格柵的污水被加入了絮凝劑4，并經(jīng)過反應(yīng)桶6 中的電動(dòng)攪拌槳充分反應(yīng)，混凝形成的絮凝體具有尺寸大、結(jié)構(gòu)松散、沉降性能差等特點(diǎn)，符合氣浮工藝對(duì)絮凝體的要求，在溶氣氣浮池上方的刮渣機(jī)將上層漂浮物刮至渣槽被去除。

3.3 水解酸化池

在水解酸化池中我們?cè)O(shè)置了彈性填料，以提高酸化細(xì)菌的濃度，彈性絲一般采用聚乙烯、聚丙烯和助劑制成，具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐老化和壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，它是微生物附著和生長(zhǎng)的載體。水解酸化池長(zhǎng)為2.5m，寬為2.2m，在池體中部1m 高度處放置了填料支架，用于固定單根彈性填料使其相互分散，填料總量為5.5m3。

在厭氧池中的活性污泥可以取自正在工作的厭氧處理構(gòu)筑物，或江河湖泊沼澤地、下水道等厭氧生境中的污泥。在污泥培養(yǎng)過程中應(yīng)對(duì)pH、池內(nèi)堿度等指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，并隨時(shí)調(diào)至最佳范圍，保持厭氧消化作用的平衡性。

3.4 接觸氧化池

接觸氧化池由填料、水下曝氣裝置構(gòu)成，池體長(zhǎng)為2m，寬為2.2m，接觸氧化池內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3 所示。在池體中部1m 高度處放置了填料支架，用于支撐固定彈性組合填料，同時(shí)使填料相互分散，填料總量為4.5m3；活性污泥吸附于彈性填料表面形成生物膜；池底設(shè)置曝氣裝置為生物提供氧氣，達(dá)到降解有機(jī)物的作用。

圖3 接觸氧化池內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.3 Internal structure of contact oxidation pond

圖4 MBR 膜池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.4 Internal structure of MBR membrane pool

3.5 MBR 池

在一體化系統(tǒng)中，采用了一體式膜生物反應(yīng)器，將膜組件放置在生物反應(yīng)器內(nèi)部，曝氣器設(shè)置于膜組件的正下方。曝氣形成的水力剪切力和紊流能夠有效吹脫累積在膜表面的濾餅層，從而減緩膜污染。水進(jìn)入膜生物反應(yīng)器后，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥分解，再在壓差作用下由膜過濾出水。

一體化處理設(shè)備中MBR 池的膜組件采用平板膜式組件，材質(zhì)為聚丙烯（抗污型改性進(jìn)口PP）中空纖維微孔膜材料，孔徑為0.1 ～0.2μm，膜出水壓力0.02～0.03MPa。整個(gè)反應(yīng)器采用連續(xù)進(jìn)水、間歇出水的運(yùn)行方式。自吸泵用于膜系統(tǒng)的終端出水，與收集管相連。自吸泵運(yùn)行13min 出水，停止2min，進(jìn)行空曝，保證MBR 有一定的空曝氣時(shí)間?？掌貧鈺r(shí)混合液流向膜面的流速為零，而由于空曝氣產(chǎn)生的剪切作用，使膜面沉積的污物脫落，膜過濾性能有所恢復(fù)；同時(shí)，在停抽過程中，由濃差極化引起的膜面有機(jī)物積累也會(huì)由擴(kuò)散作用返回混合液主體。選用的膜產(chǎn)品單片膜通量為1.3t/d，屠宰廠的設(shè)計(jì)出水量為50t/d，所以采用40 片膜，為節(jié)省空間，兩片膜上下放成一組。池體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。

4 總結(jié)

本文針對(duì)我國(guó)目前屠宰廢水處理現(xiàn)狀，結(jié)合屠宰廢水的污染特征，開發(fā)出一套一體化屠宰廢水設(shè)備，本設(shè)備具有占地面積小、處理效率高、管理成本低的優(yōu)勢(shì)，目前已應(yīng)用于河北省南王莊某屠宰廠的廢水處理。經(jīng)過一體化廢水處理系統(tǒng)處理，該屠宰場(chǎng)排水能夠達(dá)到GB13457-92 《肉類加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了良好的環(huán)境效應(yīng)。

[1]于鳳，等.屠宰廢水處理技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2005，4.

[2] 董景，等. 一體化污水處理設(shè)備的研究現(xiàn)狀[J].四川化工，2012，6.