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屠宰废水

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一、屠宰废水来源

肉类加工废水主要来自:宰前饲养场排放的畜(禽)粪冲洗水;屠宰车间排放的含血污和畜(禽)粪的地面冲洗水;烫毛时排放的含大量畜(禽)毛的高温水;剖解车间排放的含肠胃内容物的废水等。肉类加工废水中主要含有大量的血污﹑毛皮﹑碎肉﹑内脏杂物、畜(禽)毛﹑未消化的食物以及粪便等污染物,悬浮物浓度很高,水呈红褐色并具有明显的腥臭味,是一种典型的有机废水。

二、屠宰废水水质

根据屠宰企业一般污水水质及我司同类污水处理工程的实践经验设定进水水质,出水水质以《肉类加工工业水污染物排放标准》二级排放标准为例。


项目

进水指标

出水指标

PH

6-9

6~9

CODcr

2000mg/L

100mg/L

BOD5

600~700mg/L

20mg/L

SS

600~700mg/L

70mg/L

动植物油

60-80mg/L

10mg/L

氨氮

100-200 mg/L

15mg/L

色度

300-250倍

50倍

三、处理工艺

根据我公司同类工程的实践经验,屠宰废水一般呈红褐色、有难闻的腥臭味,其中含有大量的血污、油脂、皮毛、肉屑、骨屑、内脏杂质、未消化的食物、粪便等污物,导致有机物和固体悬浮物含量较高,且高浓度有机质又不易降解。另外,它与其他高浓度有机废水的最大不同之处在于它的NH3-N浓度较高(约100-200mg/L),因此在工艺设计中应充分考虑NH3-N对废水处理造成的影响和其去除。
 

工艺流程如下:

 

四、工艺叙述

   屠宰废水的预处理是整个系统能否有效运行的关键。屠宰废水中固体悬浮物(SS)高达600-700mg/L,该类悬浮物属易腐化的有机物,必须在进入处理系统前加以拦截,以防止后续管道、设备的堵塞,延长设备的使用寿命,同时可避免悬浮固体有机质腐化成为溶解性有机质,导致废水CODcr、BOD5浓度升高。

常用的预处理方法很多,主要包括:过滤、沉砂、沉淀、混凝沉淀、调节、隔油、气浮等。考虑到本工程的水质特点,预处理工艺采用转盘过滤机、隔油沉淀池、气浮池相结合的工艺。

废水首先经过转盘过滤机进入处理系统,过滤机可以去除废水中较大粒径的悬浮物、漂浮物、皮毛、肉屑、骨屑、血污等杂质,出水进入隔油沉淀池,此池前部为隔油池,去除废水中部分油脂,后部为沉淀池,对污水中的重物质进行颗粒沉淀,隔油沉淀后的废水进入曝气调节池对水量及水质进行调节。调节后的废水出水由提升泵提升至气浮池,气浮采用溶气气浮装置,它由池体,溶气罐、空压机及回流水泵组成,由一个电控箱进行控制操作。废水中有大量的细小悬浮物及油脂,通过气浮装置的处理可大大降低上述污染物浓度,在气浮设备工作时加入高分子絮凝剂,废水经加药反应后进入气浮池内,与通过释放器释放的气泡充分混合接触,使水中的絮凝体粘附在微小气泡上,释放的气泡平均直径Φ30um左右,絮体浮向水面形成浮渣,浮渣聚集到一定厚度后,由刮渣机刮入气浮泥槽道送到污泥浓缩池,气浮池下层的清水一部分经溶气泵抽送供溶气水使用,剩余的清水通过溢流管进入后续处理单元。气浮能够去除80—90%的悬浮物和40—50%的CODcr。同时,由于在气浮池内加入了混凝剂,与废水中的磷酸盐反应,生成更难溶于水的盐类,从而将废水中的磷较好的去除,减少了后续除磷处理单元的负荷。

2.3二级处理工艺的选择

2.3厌氧部分工艺的选择:

屠宰废水中的有机物主要为蛋白质和脂肪,难以被一般的好氧菌直接利用,其生物降解过程中一般是先通过酶的作用分解成氨基酸、碳水化合物等小分子有机物,然后方可被好氧菌直接利用。另外,本废水的污染物浓度较高(CODcr:2000mg/L),直接用好氧工艺去除全部的有机物将消耗大量的电能,势必增加系统的运行费用。为了节省运行成本,选择一种既要处理效果好,又要节省运行成本的工艺是非常重要的。在屠宰废水处理中常用的厌氧方法有完全厌氧和不完全厌氧即水解酸化,水解酸化是完全厌氧的主要阶段。

完整的厌氧过程分为水解、酸化、产乙酸和产甲烷四个阶段。在水解阶段,高分子有机物被细菌胞外酶分解为能够溶解于水并能够透过细胞膜的小分子物质;在酸化阶段,水解后的小分子物质在酸化菌的细胞内转化为更简单的化合物并分泌至细胞外;在产乙酸阶段,水解酸化阶段的产物被产乙酸菌进一步转化为乙酸、氢气、二氧化碳以及新的细胞物质;在甲烷化阶段,产乙酸阶段产生的乙酸、氢气、碳酸以及甲酸、甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。

完全厌氧工艺对高浓度有机废水的处理具有容积负荷高、去除效果明显、抗冲击能力强、产甲烷菌活性强、污泥浓度高的优势。但是完全厌氧工艺的条件要求比较严格,如废水需达到一定温度(中温消化为35—38℃)、反应器内的PH值必须保持在一定的水平、必须具有有效的三项分离器、必须具有颗粒污泥或高浓度厌氧污泥等。同时在完全厌氧反应过程中产生大量的沼气,针对于本项目的废水类型,产生的沼气存在臭味、腐蚀性和易爆炸等问题,若管理、处理不善,会危及管理人员及周围居民的安全。

水解酸化工艺在高浓度有机废水的处理中是应用最多的形式,是通过控制水力停留时间及水中溶解氧的浓度,将生物的厌氧过程控制在水解及酸化阶段,不要求进入产乙酸和产甲烷阶段,从而缩短了反应的进程和时间。其主要的优势在于能够去除较多的有机物、降解分子量大和碳链较长的物质、提高进水的可生化性,同时由于其不进入产甲烷阶段,对环境条件的要求较低,能够抵抗一定的水质和水量的冲击负荷,同时水解酸化反应在厌氧和缺氧条件下都能够发生,对反应池的结构形式要求较低。水解酸化是将厌氧过程控制在水解和酸化阶段即可,因此水解酸化反应池的停留时间短,反应池内的优势菌群为水解酸化菌,少数为乙酸菌和产甲烷菌。另外,水解酸化工艺不进入产甲烷阶段,产生的少量气体可直接排入大气中,不会对人体和周围环境产生较大的影响。

因此,从运行稳定、管理方便安全、经济性等角度考虑,水解酸化工艺优于完全厌氧工艺。

2.3.2好氧部分工艺的选择

生物接触氧化工艺是在生物滤池的基础上,从接触曝气法改良演化而来的,是生物膜法处理工艺中应用较为广泛的一种。在曝气池的流态及反应动力学方面,生物接触氧化工艺与活性污泥处理工艺相似,因而它兼有活性污泥处理工艺的特点;它与活性污泥处理工艺的区别在于曝气池中是否有供微生物附着生长的填料。

在生物接触氧化工艺中,微生物主要以生物膜状态附着在填料上,同时又有部分絮体或破碎生物膜悬浮于污水之中。其机理:最初稀疏的细菌附着于填料表面,随着细菌的繁殖逐渐形成很薄的生物膜,在溶解氧和食物(有机物)都充足的条件下,微生物的繁殖十分迅速,生物膜逐渐加厚。生物膜的厚度通常为1.5~2.0mm,其中表面至1.5mm深处为好氧菌,1.5mm深处到内表面与填料壁相连接的部分为弱厌氧菌。首先,废水中的溶解氧和有机物扩散到生物膜为好氧菌利用,但是,当生物膜生长到一定厚度时,溶解氧无法向生物膜内扩散,好氧菌死亡、分解,而内层的厌氧菌得以繁殖发展。经过一段时间后,厌氧菌在数量上亦开始下降,加上代谢气体的溢出,使内层生物膜出现许多空隙,附着力减弱,最终大块脱落,同时,在脱落的填料表面上,新的生物膜又重新生长发展。

大量实验证明,组合填料比表面积大,挂膜速度快,对空气有切割作用,能提高曝气器的氧转移效率,对于接触氧化工艺来讲,是最为理想的填料。本工程选用组合填料。

接触氧化工艺中微生物所需的氧通常通过机械曝气供给。生物膜生长至一定厚度后,近填料壁的微生物将由于缺氧而进行厌氧代谢,产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落,并促进新生膜的生长,形成生物膜的新陈代谢。

接触氧化技术的主要特点:

l 由于填料的比表面积大,池内的充氧条件良好,生物接触氧化池内单位容积的生物固体量都高于活性污泥法曝气池及生物滤池,因此生物接触氧化池具有较高的容积负荷;

l 由于相当一部分微生物固着在填料表面,生物接触氧化法不需要设污泥回流系统,也不存在污泥膨胀问题,运行管理简便;

l 由于生物接触氧化池内生物固体量多,水流属完全混合型,因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力;

由于生物接触氧化池内生物固体量多,当有机容积负荷较高时,其F/M比可以保持在一定水平,因此污泥产量可相当于或低于活性污泥法。

当接触氧化池体积较大时,很难实现完全混合的水力流态,因此需要在池型结构上进行考虑,为此我们提出一级两段接触氧化池的概念(如图所示)。

通过对池型布局的改变,完全可以克服诸如短流、水和填料接触不佳等缺点,从而达到了相应的处理效果。

总结起来,这种布置有以下几个方面的优势:

l 避免单级单段式的短流现象,保证了水和填料的充分混合;

每段渐次有一个COD浓度梯度,最大程度地保证了有机物向  微生物细胞的传递,从动力学角度保证了去除效果;

l 每段的生物相均不相同,从而最大程度保证各自不同的生存环境在一个最佳的位置上。

 

 

 

主要生物处理技术的比较


工艺或

技术

传统活性污泥法

氧化沟

(塘)

生物接触氧化工艺

延时曝气活性污泥工艺

完全混合活性污泥工艺

SBR

BOD负荷

一般

较低

相对较高

较低

较高

较高

BOD去除效率

一般

较好

进水COD

较低

一般

较高

较低

较高

较高

抗冲击负荷

较差

一般

较好

较差

改进后较好

较好

抗丝状膨胀

较差

一般

改进后较好

较差

改进后较好

较好

脱氮除磷

投资

较大

一般

较大

占地面积

一般

较大

较小

一般

较大

运行控制

简单

较复杂

简单

简单

简单

复杂

自控要求

简单

较复杂

简单

简单

简单

复杂

设备

维修

一般

复杂

复杂

一般

一般

复杂


2.3.3污泥投配技术

污泥投配技术的核心是充分利用污泥的特性(污泥新陈代谢作用和污泥表面菌胶团的作用),以提高污泥的COD吸附能力,改变运行环境以抵抗丝状污泥膨胀。

污泥投配池的主要作用有以下几点:

l 通过回流活性污泥,可以提高整个系统对冲击负荷的抵抗能力;

回流活性污泥中污泥浓度约为8-10g/L,可以在投配池中在短时间内完成污水、污泥的完全混合并且完成对COD、BOD的生物吸附,从而提高曝气系统的去除效果;

l 通过污泥回流可有效地抑制曝气池中丝状污泥的膨胀;

l 通过在污泥投配池中加入消泡剂,因为充分混合的作用,可使曝气池表面气泡大幅度地降低;

l 最直观地认为,通过污泥回流可充分提高曝气池的污泥浓度。

污泥投配技术的特点有两个:

l 曝气池内液体基本上可以得到彻底混合,各点水质几乎完全相同。因此,由于废水和回流污泥进入曝气池后立即同池内原有的大量浓度低、水质均匀的混合液混合,得到了很好的稀释,所以进水负荷的变化对污泥的影响可降到极少,即完全混合法可以最大限度地承受水质的变化。

l 由于池内各点水质比较均匀,微生物群落的性质和数量基本上也到处相同,因此池子各部分的工作情况几乎完全一致,可以将整个池子的工作控制在良好的同一条件下进行。

将污泥投配技术和好氧处理技术(尤其完全混合的好氧处理技术,如生物接触氧化技术)结合起来,可以有以下几个方面的优势:

l 完全混合法是几种生物处理工艺中负荷相对较高的,因此可以省去很多的占地面积并节省工程投资;

l 污泥投配技术的应用,可以很大程度上解决丝状膨胀的问题;

l 这两种技术所需要的设备均为常规设备且较为成熟,不易损坏,所需的维护较低;

l 联合工艺所需的仪器仪表较少,自控要求低,因此运行管理极为方便。

由于完全混合活性污泥处理工艺的容积负荷较高,处理效率高,且采用微孔曝气器进行曝气,具有氧转移率和利用率均较高、曝气均匀的特点,所以完全混合曝气工艺相对于其它生物处理工艺,其运行费用较低。

2.4氮的去除

中国目前的水体富营养化问题日益突出,而引起富营养化的元素主要为氮、磷等,另外国家及地方制定的各项排水标准中均对氮磷的排放量做了明确的规定,因此在废水处理设计中必须考虑氮磷的去除。

有机工业废水的脱氮处理一般采用生物法脱氮,其原理是在好氧条件下,废水中的有机氮和氨态氮被硝化菌转化为亚硝态氮和硝态氮,之后在无氧条件下,亚硝态氮和硝态氮被反硝化菌转化为氮气,前一阶段称为硝化反应,后一阶段称为反硝化反应。本项目废水处理脱氮的主要途径为在接触氧化池填料生物膜表面的好氧环境发生硝化反应,而在填料生物膜内部则为缺氧环境,发生反硝化反应,从而实现同步硝化反硝化脱氮。

影响生物脱氮效率的因素主要是温度、溶解氧、pH值以及反硝化碳源;生物脱氮系统中,硝化菌增长速度较缓慢,所以,要有足够的污泥龄,也就是要求系统必须维持在较低的污泥负荷条件下进行,才可达到硝化的目的。反硝化则需在缺氧条件下进行,并且要在有充裕的碳源提供能量的情况下,才可促使反硝化作用顺利进行。

根据以上分析,要求在去除BOD5的同时能实现脱氮的功能,生化处理系统中必须具有缺氧和好氧的单元,只有这两个单元的有机组合才可以达到去除BOD5N的功能。

2.5磷的去除

废水中磷的去除方法主要为化学法、生物法及两者相结合的方法。化学法的原理是向废水中加入铝盐、铁盐等化学物质,通过化学反应形成磷酸盐沉淀,从而实现除磷。生物法则是活性污泥的聚磷菌在厌氧条件下,将体内积聚的磷排放在水中,之后在好氧条件下,从废水中吸收过量的磷形成含磷污泥,并最终以剩余污泥的形式将

磷排出系统,从而实现废水的除磷目的。在本项目中,磷的去除采用化学法与生物法相结合的形式,即:在预处理阶段,由于在气浮池加入一定量的铝盐或铁盐,可以去除进水中大部分的磷,同时在水解酸化阶段原水和污泥中的聚磷菌在厌氧条件下释放磷,在接触氧化池内聚磷菌在好氧条件下又可过量吸收磷,吸收了过量磷的剩余污泥排入浓缩池,之后进行脱水外运,从而实现了生物除磷。

2.6污泥处理

废水生物处理过程中将产生一定量的生物污泥,其含水率高,容积大,不便于输送与处置;同时还含有大量有机物,使污泥容易腐化发臭,此外,污泥还含有一些有毒有害物质(如寄生虫卵,病源微生物,重金属离子等),若不妥善处理和处置,将造成二次污染。

污泥处理的要求是采取一定的措施使其稳定化,减少污泥中的有机物含量,使之得到稳定,防止均能达到80%以下,本方案中采用带式压滤机对污泥进行脱水。

污泥的最终处置,目前我国污水处理后产生的污泥大都未经无害化处理而随意堆放或用于农田,国外许多国家对污泥处置采用较多的方法是焚烧、填埋、堆肥和投海等,也有制成复合有机肥料。

焚烧技术虽然具有处理迅速,减容多(70~90%),无害化程度高,占地面积小等优点,但一次性投资巨大,操作管理复杂,且能耗高,运行费用高,不太适应我国目前的国情。

污泥卫生填埋、终结覆盖,是处理城市污水处理厂脱水污泥较为有效的方法之一,但其渗滤液的COD和BOD值较高,需进行处理,否则会造成二次污染。

污泥与城市生活垃圾混合高温堆肥,污泥熟化程度高,病原体和寄生虫卵去除较彻底,有利于污泥农用,是适合我国国情的污泥处理工艺。


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