病死畜禽廢水處理工藝探析

邱敬賢 ，劉君 ，彭芬

（1.航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，湖南長沙410100；2.長沙環(huán)保（服務）工業(yè)技術研究院，湖南長沙410100）

1 病死畜禽處理背景

近年來，隨著生活水平的不斷提高，人們對于肉制品的需求越來越大，使得養(yǎng)殖業(yè)得到了飛速發(fā)展，但在其發(fā)展過程中同樣給環(huán)境帶來了嚴重的污染。目前，畜禽養(yǎng)殖污染在國內(nèi)已成為第三大污染源，其產(chǎn)生的COD更是高居榜首[1]。

除了養(yǎng)殖廢水的污染之外，人們對動物衛(wèi)生安全問題的關注度也越來越高，有關動物衛(wèi)生安全事件如黃浦江死豬事件等越來越受到人們關注。病死畜禽的隨意丟棄不僅污染環(huán)境和飲用水源，容易造成疫病的傳播，而且對人類生活危害較大[2]。因此,在指責處罰養(yǎng)殖戶的同時，也應加強對規(guī)?；B(yǎng)殖過程中病死畜禽尸體的無害化處理，十分有必要推進病死畜禽無害化處理及其產(chǎn)物的資源化利用。

2 病死畜禽處理工藝

病死畜禽無害化處置是指采用物化等方法對病死畜禽進行處理，消滅所攜帶的細菌、病毒等病原體，從而消除其所帶來的危害。農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《病死及病害動物無害化處理技術規(guī)范》（農(nóng)醫(yī)發(fā)［2017］25號），建議病死畜禽無害化處理方法主要包括深埋法、化制法和焚燒法等。然而，深埋法無法實現(xiàn)資源化利用，且對填埋地點的選址有一定的要求，要求遠離居民區(qū)、水源、泄洪區(qū)等地區(qū)，且位于主導風向的下方，否則可能會導致疫病傳播、土壤和地下水污染等問題[3]；焚燒法雖可有效控制病原微生物的傳播，減量化徹底，但是需要建設專業(yè)的焚燒場地，投資成本高，操作管理困難，且焚燒過程中產(chǎn)生的粉塵和氣體也易對大氣環(huán)境造成污染，需要進行二次處理；而化制法是在高溫高壓下進行處理，殺菌徹底，且可資源化生成肉骨粉和動物油脂，但需配套廢氣廢水處理設施。目前隨著兩型社會的建設和環(huán)保督查的加強，采用化制法對病死畜禽進行處理，制備肉骨粉和動物油脂，在解決病死畜禽危害的同時實現(xiàn)資源化利用已逐漸成為主流。

3 病死畜禽處理中廢水處理

在化制法處理病死畜禽過程中會產(chǎn)生大量的廢水，如果不進行處理，則會危害周圍環(huán)境。其產(chǎn)生的污水主要為污蒸汽冷凝水、沖洗廢水以及工作人員產(chǎn)生的生活污水等[4]，主要污染物為氨氮、油脂、COD，BOD，SS等，各污染物濃度一般較高，可生化性好。

3.1 廢水設計水量

3.1.1 冷凝廢水

某項目日處理病死畜禽為3 t/d，所處理的病死畜禽含水率按70%計算，則化制病死畜禽的含水量為2.1 t/d。假設在化制過程中病死畜禽所含水分80%轉(zhuǎn)化為水蒸氣，剩余20%存在于化制生成的肉骨粉和油脂中，而所轉(zhuǎn)化的水蒸氣有10%以水蒸氣形式伴隨其他廢氣排出，剩余有90%在冷凝器中冷凝下來，則本項目化制冷凝廢水沖水量為1.512 t/d。

3.1.2 沖洗廢水

沖洗廢水包括設備沖洗水、地面沖洗水和運輸車輛沖洗水。運輸車輛每運輸一批病死畜禽需進行沖洗消毒，該項目按每次運輸0.5 t，2輛車進行運輸，每天運輸3次，每次每輛車用水20 L計。設備和地面沖洗為每日一次，保持設備和地面的清潔，每天按1 L/m2用水，共500 m2計，則本項目運輸車輛沖洗廢水量為2×3×20+1×500=0.62 t/d。

3.1.3 生活污水

項目建成后，擬定勞動人員為4人，人均用水量按50 L/d計，取變化系數(shù)為2.3，則生活污水產(chǎn)生量為2.3×50×4=0.46 t/d。

取設備沖洗水、地面沖洗水和運輸車輛沖洗水的排放系數(shù)為0.8，則本病死畜禽處理項目的廢水產(chǎn)生量具體情況見表1。

表1 本項目廢水產(chǎn)生情況

綜上，本項目的廢水產(chǎn)生量共計1.512+0.8×0.62+0.46=2.468 t/d，則污水處理站廢水處理設計規(guī)模為3.0 t/d。

3.2 廢水水質(zhì)

項目設計廢水進水水質(zhì)具體情況見表2。污水站設計出水排放標準采用《再生水水質(zhì)標準》（SL368—2006）工業(yè)用水中的冷卻用水和洗滌用水的控制項目及指標限值作出水標準，設計出水指標見表3。

表2 設計進水水質(zhì) mg/L

表3 設計出水水質(zhì) mg/L

3.3 廢水處理工藝

由于本項目廢水進水為中濃度廢水，且B/C比較高，鹽分不高，水量較小，擬采用“預處理+生化處理+MBR+消毒”工藝進行處理，具體處理工藝如下。

3.3.1 預處理工藝：格柵+氣浮池+調(diào)節(jié)池

由于進水中含有大量的懸浮物、動物油脂等物質(zhì)，先采用格柵進行預處理去除部分，之后出水由潛水提升泵提升至氣浮池，在PAC，PAM等破乳劑的作用下進行油脂的破乳，破碎成細小油珠，細小油珠在曝氣產(chǎn)生的大量細微氣泡作用下帶至污水表面，形成浮渣，最后在刮渣機的作用下清出氣浮池。氣浮池出水進入調(diào)節(jié)池，在其中進行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)，尤其是pH值的調(diào)節(jié)，為后續(xù)處理做準備，同時還可以作為應急處理池。原水經(jīng)過預處理后廢水的SS和動物油脂得到極大的去除，同時COD和BOD去除較少。

3.3.2 厭氧工藝：水解酸化法

由于原水B/C較高，將預處理后的出水進行生化處理。首先進行厭氧處理，污水中的有機物在厭氧條件下被厭氧菌分解、代謝、消化，使得污水中的有機污染物大幅減少，但厭氧處理的去除率不是很高，出水不能直接排放，一般不單獨使用，后接好氧工藝。目前厭氧工藝主要有水解酸化反應器，AF，AFB，UASB，EGSB，IC，ABR等，其優(yōu)缺點的比較見表4。由于原水水量較小，不適合大型設備，并且B/C比較高，可生化性較高，因此，本項目的厭氧處理工藝采用水解酸化工藝。根據(jù)《水解酸化反應器污水處理工程技術規(guī)范》（HJ2047—2015），水解酸化工藝對病死畜禽處理廢水的 SS、COD、BOD的去除率分別為 50%～80%，30%～50%，20%～40%。

3.3.3 好氧工藝：生物接觸氧化法

目前好氧處理技術中使用較多的是傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝、SBR、生物接觸氧化、BAF和生物膜法等。表5為以上各好氧技術的優(yōu)缺點對比表。從本項目的排放標準和處理水量來看，同時兼顧經(jīng)濟效益，好氧處理工藝擬采用生物接觸氧化法。根據(jù)《生物接觸氧化法污水處理工程技術規(guī)范》（HJ2009—2011），生物接觸氧化工藝對工業(yè)廢水的SS，COD，BOD的去除率分別為70%～90%，60%～90%，70%～95%。

表4 各厭氧處理工藝優(yōu)缺點對比表

表5 各好氧處理工藝優(yōu)缺點對比表

3.3.4 膜生物反應器

由于好氧處理工藝的出水中COD，BOD含量仍高于排放標準，增加MBR工藝，進一步去除有機污染物。

膜生物反應器（簡稱MBR）是將廢水的生物法處理與現(xiàn)代膜分離技術結(jié)合在一起，同時取消了二沉池進行固液分離。MBR工藝有以下特點。

（1）出水水質(zhì)好，效果穩(wěn)定。由于膜分離作用，SS接近為零，出水可直接回用，且將反應器污泥停留時間和水力停留時間進行完全分離，運行更加靈活可靠。

（2）耐沖擊負荷強，對進水變化的適應性強。解決了傳統(tǒng)活性污泥法造成的對最大生物濃度的限制，同時反應器內(nèi)的微生物濃度高，有機物去除率高。

（3）產(chǎn)泥量少，降低后續(xù)污泥處理費用，占地面積小，工藝流程簡單，結(jié)構緊湊，啟動快，不受場地限制。

根據(jù)《膜生物法污水處理工程技術規(guī)范》（HJ2010—2011），膜生物法對SS，COD，BOD的去除效率分別在99%，90%和95%以上。因此，經(jīng)過膜生物法處理后其SS，COD，BOD基本可以滿足出水標準。MBR定期進行反清洗。

3.3.5 消毒工藝：二氧化氯消毒

由于廢水為病死牲畜處理廢水，廢水中含有大量的大腸桿菌等病原菌，必須在消毒殺菌之后，出水才可以安全排入水體或循環(huán)回用，因此，必須進行消毒處理。目前常用的消毒方法有紫外線消毒、液氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒等。各消毒工藝的優(yōu)缺點對比見表6。

表6 各消毒方法的優(yōu)缺點對比表

目前，以上幾種消毒方式在國內(nèi)均有應用。大型污水處理廠主要采用液氯消毒，運行費用低。而中小型污水處理廠主要采用紫外線和二氧化氯消毒，但紫外線消毒效果不夠穩(wěn)定，因此二氧化氯消毒的應用越來越多。臭氧消毒主要應用于中水處理及廢水回用，具有較強的消毒效果及脫色效果。因此，本項目采用二氧化氯消毒，而二氧化氯消毒設備又分為化學法和電解法兩種，其中電解法二氧化氯消毒設備具有原料食鹽易得，并且原料轉(zhuǎn)化率接近100%，占地面積小，運行成本低，設備運行安全，自動化程度高，使用壽命長等特點而得到廣泛應用。因此，采用電解法二氧化氯消毒設備。

綜合以上分析，本病死畜禽項目的廢水處理工藝如圖1所示。

圖1 病死畜禽廢水處理工藝流程

3.4 工藝流程

（1）格柵：去除廢水中的絕大部分SS和少量的動物油脂，定期人工清掏。

（2）氣?。涸赑AC和PAM以及曝氣條件下，去除絕大部分的動物油脂、SS和部分有機物，氣浮產(chǎn)生的浮渣由刮渣機清除，進入污泥濃縮池處理。

（3）調(diào)節(jié)池：對廢水的水量水質(zhì)進行調(diào)節(jié)，便于后續(xù)處理。

（4）水解酸化：有機污染物在水解酸化池內(nèi)分解轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子有機物，去除部分COD，同時提高廢水的可生化性。

（5）生物接觸氧化：在填料和好氧菌的作用下去除絕大部分的COD和BOD。

（6）MBR：一方面取代了二沉池，一方面借助MBR膜對出水進行固液分離，截留大部分有機物分子，從而確保出水的COD，BOD和SS達標。

（7）消毒：利用電解法二氧化氯發(fā)生器產(chǎn)生的二氧化氯對MBR出水進行消毒處理，滅殺廢水中大部分的病原體，同時氧化消除出水色度，經(jīng)消毒后的出水可達標排放。

（8）污泥濃縮處理：格柵池定期人工清掏；氣浮池產(chǎn)生的浮渣自流入污泥濃縮池；MBR池中設置污泥回流泵：正常運行下，污泥回流至水解酸化池和生物接觸氧化池。處理后的干泥外運處置，濾液回到源頭循環(huán)處理。

3.5 注意事項

（1）格柵池中，定期對浮渣進行人工清掏。運行中如有異常情況或異常信號應立即停機并切斷電源，及時檢查并排除故障，不得強行啟動，防止事故發(fā)生。

（2）在氣浮池的運行管理中，PAC和PAM藥劑投加量的過低和過多均會對動物油脂的去除效果造成影響，還需注意氣浮池反應、溶氣及刮渣的順序。

（3）在水解酸化池的運行管理中，最重要的是防止池內(nèi)溫度過低和超負荷投加，兩者對水解酸化效果的影響非常顯著，并且其恢復過程需要很長一段時間，應及時處理。水解酸化池需及時排泥，避免厭氧產(chǎn)甲烷。

（4）生物接觸氧化池調(diào)試進行時，曝氣量應隨著廢水進水量的增加而逐步從小氣量開始增大，保持池內(nèi)的DO在2～4 mg/L。同時應及時檢查曝氣裝置的運行情況，保持其正常運行。

（5）MBR膜反應器內(nèi)的MLSS的濃度應實時進行調(diào)整，保持在7 000～18 000 mg/L。當其過低時則采取停止污泥排放或加大種泥投入等措施處理，過高時則采取加大污泥向污泥濃縮池等的排放量來處理。另外采取調(diào)整曝氣條件等措施進行DO的調(diào)節(jié)，保持MBR溶解氧在2 mg/L以上。同時膜定時進行反沖洗，包括化學沖洗和清水沖洗。

（6）在電解法二氧化氯發(fā)生器設備使用期間，應備好原料食鹽。設備應安裝在室內(nèi)避免陽光直射的位置，地面為混凝土基礎，同時保證室內(nèi)通風良好。

4 總結(jié)

運用“預處理+生化處理+MBR+消毒”工藝處理病死畜禽處理過程中產(chǎn)生的廢水，不僅能夠降低我國水資源的消耗率，減輕該類廢水對環(huán)境的污染，而且還可以助力我國畜禽養(yǎng)殖行業(yè)的發(fā)展，所以，應高度重視病死畜禽廢水解決的重要性。當然，該病死畜禽廢水處理工藝在實際運用過程中可能還存在著一些問題，相關人員應積極改進工藝中的不足，以此促使我國病死畜禽廢水的無害化處理。同時還應該積極推動病死畜禽廢水處理的工藝創(chuàng)新，立足實際尋求合理方法予以實踐，以求推動經(jīng)濟增長的同時，保護生態(tài)環(huán)境，助力生態(tài)文明建設。