肉類加工廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

孫 波，王 芃，武首香，孫 昊

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300350)

肉類加工廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

孫 波，王 芃，武首香，孫 昊

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300350)

肉類加工廢水是我國(guó)最大的有機(jī)污染源之一，該類廢水具有有機(jī)物濃度高、雜質(zhì)和懸浮物多、油脂濃度高等特點(diǎn)。對(duì)肉類加工廢水的來(lái)源、危害及目前常用的處理技術(shù)進(jìn)行了綜述，包括生物處理方法中的厭氧生物處理法、好氧生物處理法；新出現(xiàn)的技術(shù)方法如改進(jìn)型厭氧生物處理法、改進(jìn)型好氧生物處理法、厭氧-好氧生物組合方法。對(duì)上述各方法的機(jī)理、研究進(jìn)展、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了評(píng)述，同時(shí)展望了處理肉類加工廢水的技術(shù)和方法的發(fā)展趨勢(shì)。

肉類加工廢水 處理技術(shù) 研究進(jìn)展

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的不斷提高，人們對(duì)肉類加工產(chǎn)品等副食品的需求量日益增多，由此而產(chǎn)生的相應(yīng)加工廢水總量遞增，成分變率增大。由于肉類加工廢水中含有大量有機(jī)物、高濃度油脂以及各種致病菌，因此必須經(jīng)過(guò)預(yù)處理，再送入污水處理中心進(jìn)行最終處理，出水經(jīng)檢測(cè)達(dá)標(biāo)后才能排放，如果未經(jīng)上述處理過(guò)程而直接排放，勢(shì)必造成環(huán)境水體的嚴(yán)重污染而引發(fā)水環(huán)境安全危機(jī)。當(dāng)前，肉類副食品加工行業(yè)所產(chǎn)生的大量廢水，已成為我國(guó)最大的有機(jī)污染源之一。[1]

1 肉類加工廢水概述

作為副食品加工行業(yè)的肉類加工行業(yè)，其廢水主要包括屠宰過(guò)程廢水和肉制品加工廢水兩大類。其中僅屠宰廢水的排放量約占全國(guó)工業(yè)廢水排放量的6%,。[2]肉類加工廢水的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在：含有脂肪、蛋白質(zhì)、油脂等大分子有機(jī)物，且有機(jī)物、油脂濃度較高，雜質(zhì)和懸浮物較多，氮磷嚴(yán)重超標(biāo)，并且其中的有機(jī)物質(zhì)難降解，不易處理，同時(shí)該類廢水在水量、成分、濃度等數(shù)據(jù)指標(biāo)上的變化較大，[3]各項(xiàng)污染指標(biāo)參數(shù)會(huì)隨著時(shí)間的延續(xù)而發(fā)生生化性質(zhì)的改變。上述種種因素給該類廢水的處理帶來(lái)了很大的困難。通常為減少污水處理中心的運(yùn)行負(fù)荷，該部分廢水需要進(jìn)行必要的前處理過(guò)程(如高濃度廢水的濃度調(diào)整、漂浮物等大顆粒污染物質(zhì)的物理化學(xué)處理過(guò)程)。具體某種廢水的處理工藝流程的選擇則應(yīng)視廢水的成分、水質(zhì)狀況以及所采用的構(gòu)筑物的特點(diǎn)而定。參照《屠宰與肉類加工廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》，廢水出水水質(zhì)(GB 13457—1992《肉類加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》)的一級(jí)和二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，如表 1、2所示；肉類加工廢水水質(zhì)設(shè)計(jì)參數(shù)要求如表3所示。

表1 平均廢水水質(zhì)指標(biāo)(取值單位：mg/L，pH除外)Tab.1 Waste water quality and discharge standard(Value：mg/L，pH excluded)

表2 平均廢水水質(zhì)指標(biāo)(取值單位：mg/L，pH除外)Tab.2 Waste water quality and discharge standard(Value：mg/L，pH excluded)

表3 肉類加工廢水水質(zhì)設(shè)計(jì)的基本指標(biāo)要求(取值單位：mg/L，pH除外)Tab.3 Basic index requirements on meat processing wastewater quality(Value：mg/L，pH excluded)

2 肉類加工廢水的處理工藝評(píng)價(jià)

針對(duì)屠宰廢水及肉制品等肉類加工廢水的處理系統(tǒng)存在的問(wèn)題，科研人員調(diào)整了設(shè)計(jì)參數(shù)，改造了工藝流程，[4]分別對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行了技術(shù)整合，并積極探索新工藝，取得了眾多的科研成果，很多成果已經(jīng)付諸于生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中。目前，研究與實(shí)踐多以生物法復(fù)合工藝為主，化學(xué)法廢水處理工藝大多應(yīng)用于低濃度肉類加工原水處理或作為高濃度肉類加工廢水前處理階段，如利用改性膨潤(rùn)土作為水處理劑的應(yīng)用，[5]該類廢水是以有機(jī)污染為特征，廢水中伴隨多種污染物質(zhì)，且不同肉類加工企業(yè)實(shí)際所產(chǎn)生的污染物成分、濃度、COD、BOD5、 SS、雜質(zhì)等污染指標(biāo)都存在很大差異，單一處理工藝很難達(dá)到處理預(yù)期，因此該類廢水的處理方法要因地制宜，綜合考量后才能確定較為適宜的科學(xué)有效的處理方法。作為深度處理的前處理過(guò)程，不論實(shí)驗(yàn)室的模擬研究，還是具體肉食品加工企業(yè)所配套的相應(yīng)廢水處理系統(tǒng)多以復(fù)合控制處理模式為主，處理原則都以降低生產(chǎn)成本、運(yùn)行穩(wěn)定、易于操作管理、提高出水水質(zhì)，降低污水處理中心的排污控制難度為前提，最終達(dá)到該類廢水最低環(huán)境負(fù)荷的終極處置目標(biāo)。

部分肉制品加工企業(yè)也存在著相關(guān)廢水的偷排、直排等個(gè)案現(xiàn)象，究其原因既有環(huán)保理念欠缺所致的經(jīng)濟(jì)方面的因素，也有污染控制技術(shù)低下的技術(shù)層面的原因，本文僅從后者角度進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。其中，常用的肉類加工廢水處理工藝及技術(shù)參數(shù)分布狀況如表4所示。

表4 肉類及肉制品加工處理工藝參數(shù)一覽表Tab.4 List of processing technological parameters of meat and meat products

3 肉類加工廢水處理工藝的研究現(xiàn)狀

針對(duì)肉類加工所產(chǎn)生的廢水處理工藝的研究很多，既有傳統(tǒng)工藝手段的改良，也有新技術(shù)工藝研究的不斷探索；既有應(yīng)用于大型企業(yè)的廢水處理，也有小型化的工藝開(kāi)發(fā)。[6]當(dāng)前以生物處理工藝的研究、應(yīng)用為主，輔以必要的物化方法。其中，Szpyrkowicz等[7]認(rèn)為，對(duì)肉類加工廢水所實(shí)施的生物處理技術(shù)，如何控制污泥負(fù)荷很重要。

針對(duì)屠宰及肉類加工廢水水質(zhì)的特殊性、成分的復(fù)雜性，其處理工藝本著投資成本低、運(yùn)行穩(wěn)定性高、便于生產(chǎn)管理和易于操作，且逐步走向自動(dòng)化發(fā)展方向。該類廢水處理方法可分為以下幾類：厭氧生物處理工藝，好氧生物處理工藝，厭氧-好氧組合工藝。

3.1 厭氧生物處理工藝

厭氧生物處理工藝有很多種，但處理不同性質(zhì)、成分的肉類加工廢水需要根據(jù)其生物降解性征和設(shè)計(jì)目的選取最為適宜的厭氧處理工藝。

孟東梅[8]以處理規(guī)模和廢水性質(zhì)類似的廢水處理工程為研究對(duì)象，對(duì)于不同類型厭氧生物處理工藝在處理有機(jī)廢水方面進(jìn)行比較研究，提出了采用 UASB、IC、EGSB 和 HUSB工藝均可以實(shí)現(xiàn)肉類加工廢水及性征類似的其他廢水的有效處理，但是基于成本費(fèi)用、占地面積、能耗量、操作性等因素考量，其中 HUSB 工藝的實(shí)踐應(yīng)用推廣價(jià)值更高。通過(guò)利用ABR-A/O工藝的改進(jìn)型技術(shù)，陳鈺等[9]對(duì)肉類加工產(chǎn)品所產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性研究，經(jīng)該技術(shù)處理的實(shí)驗(yàn)參數(shù)數(shù)據(jù)顯示：該項(xiàng)處理工藝在滿足出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上具有成本低廉、易于操作、推廣價(jià)值高等運(yùn)行優(yōu)勢(shì)。徐鵬等[10]進(jìn)行了屠宰及肉類加工廢水處理方案的優(yōu)化選擇研究，結(jié)果顯示UASB接觸氧化工藝具有廢水處理量大、適用于高污染指數(shù)廢水，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，且處理后的出水水質(zhì)達(dá)到肉類加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 13457—1992)中畜類屠宰加工一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水處理效果。

3.2 好氧生物處理工藝

程婷等[11]采用生物接觸氧化為主的處理工藝對(duì)肉類屠宰廢水進(jìn)行前處理，處理系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示：廢水處理系統(tǒng)對(duì)化學(xué)需氧量、生化需氧量和懸浮物的去除率均穩(wěn)定在 95%,以上的較高去除水平，使得出水水質(zhì)優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)，降低了后續(xù)進(jìn)一步處理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，且該工藝運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行連續(xù)性較好。古利堅(jiān)等[12]通過(guò)具體工程實(shí)例，采用水解-生物接觸氧化-化學(xué)投藥法處理肉類加廢水，取得了出水水質(zhì)穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)、成本低、費(fèi)用少、便于管理等成效。

魏春飛[13]就改良型活性污泥法(SBR)處理工藝對(duì)于具有高濃度污染指數(shù)的肉制品加工廢水進(jìn)行了研究，該工程實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，含有高濃度COD、BOD5、NH3-N 和SS等高污染物含量的肉制品加工廢水經(jīng)過(guò)該工藝處理之后，其出水水質(zhì)達(dá)到DB 21/16272008所規(guī)定的食品加工業(yè)排水標(biāo)準(zhǔn)，且該工藝運(yùn)行中具有多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，特別適用于高鹽、高有機(jī)物含量的肉類加工產(chǎn)業(yè)(如屠宰業(yè))污廢水的前處理過(guò)程，處理效果較好，且滿足食品加工業(yè)城郊布局的特點(diǎn)，因此該型廢水處理工藝恰好滿足進(jìn)入城市污水處理系統(tǒng)預(yù)處理過(guò)程的各項(xiàng)參數(shù)要求。

A/DAT-IAT工藝整合了A/O法和SBR法兩者的優(yōu)點(diǎn)，在屠宰及肉制品加工廢水的研究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中表現(xiàn)出了較佳的處理效果。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)間歇曝氣，從而避免了進(jìn)水控制繁瑣，提高了相關(guān)設(shè)備的利用率，避免了單一采用SBR法的不足，節(jié)約了生產(chǎn)成本，使得該工藝既有傳統(tǒng)活性污泥法的連續(xù)性和高效性，又具有SBR法的靈活操作特性。

3.3 厭氧-好氧組合處理工藝

對(duì)于肉類加工廢水中屠宰廢水的處理，科研工作者探索了SBR處理工藝的技術(shù)參數(shù)，[14]采用ABR-SBR組合工藝[15]開(kāi)展了大量現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)及動(dòng)力學(xué)理論研究，最終獲得了進(jìn)一步提高肉類加工廢水脫氮效率的解決途徑。主要對(duì)于利用SBR組合工藝進(jìn)行了大量的研究，獲取了較好的技術(shù)成果。如陳棟[16]、蔣紹階[17]、王方園[18]等分別就 SBR的組合工藝對(duì)于該類廢水處理的綜合效果進(jìn)行了探索，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 SBR組合系統(tǒng)具有工藝簡(jiǎn)單、操作靈活的特點(diǎn)，在保證出水達(dá)標(biāo)的同時(shí)，在成本、占地、能耗等方面低于傳統(tǒng)活性污泥法。劉海娟等[19]在不同流量參數(shù)條件下，對(duì)屠宰廢水采用厭氧-缺氧-好氧折流生物反應(yīng)器(AAOBR)處理，獲得較佳的處理預(yù)期。劉勁松等[20]采用ABR+MSB工藝組合處理屠宰廢水取得了經(jīng)濟(jì)、環(huán)境雙贏效果。吳茹星等[21]提供了1種科學(xué)經(jīng)濟(jì)有效的方法，運(yùn)用(AF)厭氧生物濾池+序批式活性污泥法(SBR)組合工藝對(duì)屠宰廢水進(jìn)行處理，出水水質(zhì)達(dá)到了農(nóng)田灌溉的標(biāo)準(zhǔn)。

宋勇等[22]采用 UASB-CASS-BAF 工藝對(duì)屠宰廢水處理進(jìn)行研究，取得了出水 COD、氨氮穩(wěn)定，污水零排放、實(shí)現(xiàn)資源化回用。張強(qiáng)等[23]以國(guó)內(nèi)最大的肉類加工工業(yè)園區(qū)廢水為研究對(duì)象，分析了氣浮-水解酸化-CASS組合工藝的運(yùn)行處理效果，指明該組合工藝節(jié)能降耗、效果穩(wěn)定的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，具有很好的實(shí)踐推廣價(jià)值。黃輝等[24]采用水解酸化 A2/O-MBR工藝處理肉類加工廢水，研究結(jié)果表明該工藝運(yùn)行高效、處理規(guī)模大、出水水質(zhì)穩(wěn)定、可直接回用，并且該工藝自動(dòng)化程度高，操作管理容易，尤其適于在高緯度地區(qū)的寒冷季節(jié)運(yùn)行。而劉威等[25]利用改進(jìn)型水解酸化-接觸氧化工藝適合處理小型屠宰企業(yè)廢水，該工藝比較適合北方寒冷地區(qū)的氣候特點(diǎn)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。另外氣浮-水解酸化-接觸氧化工藝、[26]曝氣生物濾池組合工藝[27]也都適合于寒冷地區(qū)的肉類加工廢水的處理。楊敏等[28]依照 DB 21/1627—2008《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(超過(guò)國(guó)內(nèi) GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》或GB 13457—1992《肉類加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》)，采用格柵+分離器+氣浮+DAT-IAT+曝氣生物濾池的優(yōu)化組合工藝處理屠宰廢水，取得了COD、BOD5、NH3-N、SS以及油脂等含量明顯低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在其分段處理的深度處理工藝中 BAF工藝對(duì)實(shí)驗(yàn)廢水的各項(xiàng)污染指標(biāo)處理效率最佳，采用曝氣生物濾池工藝[29]處理屠宰廢水的工藝選擇具有很大的推廣價(jià)值。鄒振生等[30]采用雙膜式生物反應(yīng)器應(yīng)用于食品屠宰業(yè)廢水處理與回用工程，實(shí)踐結(jié)果顯示：該工藝同比 SBR法、AB法以及常規(guī)活性污泥工藝，具有易操作、成本少、占地少、無(wú)剩余污泥等工藝優(yōu)勢(shì)，并且該工藝較適合在耗水大戶中推廣，既降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，同時(shí)又可以緩解我國(guó)水資源供需矛盾的局面，符合當(dāng)前我國(guó)節(jié)能降耗、發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、清潔生產(chǎn)的政策。

4 結(jié)論與展望

我國(guó)的屠宰及肉類加工廢水處理還是以小型污水處理站的形式為主，由于屠宰及肉制品加工等肉類加工廢水排放所引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題隱患嚴(yán)重，因此從該類廢水處理的技術(shù)層面考量，目前研究方向主要還是以生物處理工藝為主，具體綜合工藝研發(fā)側(cè)重于節(jié)能降耗、綠色環(huán)保及自動(dòng)化操作管理等方面。

針對(duì)肉類加工行業(yè)產(chǎn)生的原水水質(zhì)復(fù)雜，且變率較大的參數(shù)特點(diǎn)，研究人員及相關(guān)企業(yè)在選擇相應(yīng)廢水處理工藝進(jìn)行研究及實(shí)踐應(yīng)用時(shí)，在構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、運(yùn)行管理及規(guī)范要求等方面仍然需要不斷完善、不斷進(jìn)行深層次的探索?！?/p>

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Research Progress in Treatment Techniques of Meat Processing Wastewater

SUN Bo，WANG Peng，WU Shouxiang，SUN Hao
(Tianjin Modern Vocational Technology College，Tianjin 300350，China)

Meat processing wastewater is one of the biggest organic pollutions in China，which is characterized by high concentration of organic matters，lots of impurities，SS and high grease. The sources，harmfulness and treatment technologies currently used in meat processing wastewater treatment were reviewed. Biological treatment methods include anaerobic biological treatment and aerobic biological treatment；new treatment technologies include improved anaerobic biological treatment method，improved aerobic biological treatment method and anaerobic aerobic combination method.The mechanisms，research progress，advantages and disadvantages of the above mentioned treatment techniques were discussed. Development trends of these techniques and methods were forecasted.

meat processing wastewater；treatment techniques；research progress

X505

A

1006-8945(2015)07-0082-04

2015-06-03