肉类加工废水处理工艺设计上

1引言

1.1研究的目的和意义

自从1985年我国实施肉类食品经营放开政策后，肉类加工业的发展开始起飞。1986年，市场多渠道经营的模式不断扩大，竞争激烈，国有肉类加工企业开始加速技术更新，加快产品结构改革，扩大精加工、深加工，大搞综合利用，狠抓产品质量。目前，我国的肉类产量已居世界第一位⑴。屠宰业是我国出口创汇和保障供给的支柱产业之一，屠宰废水来自牧畜、禽类、鱼类宰杀加工，是我国最大的有机污染源之一。据调查，屠宰废水的排放量约占全国工业废水排放量的6%⑵。我国日宰生猪500-5000头的肉联厂已不下600个，肉类加工生产中药排放大量的血污、油脂、油块、毛、肉屑、内脏杂物、未消化的石料和粪便等，水呈红褐色并有明显的腥臭味，富含蛋白质、油脂，含盐量也较高。该类废水因受淡、旺季和生产的非连续性影响，排放量变化较大。废水的排放量逐年增加，废水中还含有大量与人体健康有关的微生物？如果肉类加工废水不经处理直接排放的话，会对环境造成极大的危害。首先，肉类加工废水中有大量的有机物，直接排放入河流会消耗水中大量的溶解氧，造成大量水生物死亡；其次，这些有机物在水中进行厌氧分解，产生沼气之类的恶臭气体，危害环境。因此，必须对肉类加工废水进行处理，使之达到国家法律规定的排放标准。

1.2肉类加工废水的来源

想要清晰认识肉类加工废水，首先要了解什么是肉类加工，肉类加工就是猪、牛等家畜或鸡、鸭等家禽屠宰加工。废水自然也就产生与其过程之中了，肉类加工废水主要产生于屠宰工序和预备工序。废水主要产自圈栏冲洗、宰前的淋洗和屠宰、放血、脱毛、解体、开膛劈片等工序，油脂提取、剔骨、切割以及副食品加工等工序也会排放一定量的废水。此外，在肉类加工厂还有来自冷冻机房的冷却水，车间卫生设备、洗衣房、办公楼等排放的生活污水也算入肉类加工废水之中⑻。

1.3处理要求

按照环保部门要求，本文按照《污水按照水综合排放标准》第二时间段二级标

准COD <150mg/L, BOD W0mg/L, SS W50mg/L,油脂€0mg/L, pH=6~9

2处理工艺路线的确定

2.1厌氧处理工艺的举例

厌氧生物处理适用于高浓度有机废水的处理，一般地，厌氧生物处理CODC r

浓度大于1000mg/L的中高浓度工业废水具有优势⑷,可回收生物能，低能耗，容积负荷率高，对环境的要求低，剩余污泥稳定，产量为好氧系统的1 /10~ 1 /6;投资费用低、管理简易，具有广阔的应用潜力。其处理技术包括许多方法，如厌氧滤池、上流式厌氧污泥床（UASB），厌氧内循环反应器（IC）等。其中以UASB（Up-flow An aerobic Sludge Bed/Bla nke）技术最为成熟，它采用了滞留型厌氧生物处理技术，在底部有污泥床，依靠进水和污泥的高效接触提供高的去除率，利用顶部三相分离

器，达到气、液、固三相分离的目的，使污泥停留在污泥床防止其流失[5]。

普通厌氧池处理屠宰废水在美国和澳大利亚得到了广泛的应用。厌氧消化池处

理屠宰废水成本低，操作和维护简便，有机物去除率高；但反应速率慢，水力停留时间长，占地面积大，对温度要求高，低于21摄氏度效率将降低，一旦低温而瘫痪就很难恢复，因此不适合土地紧张或常年低温的地方⑹。

2.2好氧处理工艺的举例

当废水经过厌氧处理后，其可生化性就会降低，再用厌氧处理就不合适，这时就得用好氧处理废水。好氧处理工艺一般有活性污泥法和生物膜法。处理工艺的主要部分是曝气池和沉淀池，废水进入曝气池后，与活性污泥（含大量好氧微生物）混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解废水中的有机物，而污泥和水的分离则由沉淀池来完成。活性污泥法是当前污水处理领域应用最广泛的技术之一。普通活性污泥法处理屠宰废水很难达到处理要求，普遍存在以下困难⑺：屠宰

场的水量变化大，难以满足连续流曝气池对水流稳定性的要求；易发生污泥膨胀；剩余污泥量大、处置费用高；难以满足脱氮要求。针对普通活性污泥法存在的问题，一些新的处理工艺开发并成功应用于屠宰废水的处理。

2.2.1SBR 法

SBR（ Seque ncing Batch Reactor Activated Sludge Process工艺适应当前好氧生化处理工艺的发展趋势，简易、高效、低耗，广泛地应用于屠宰废水的处理中。其主要优点有

⑹:

(1) 流程简单，无二沉池和污泥回流设备；

⑵比普通活性污泥法可节省基建投资30%、运行费用10~ 20%;

(3) 不易发生污泥膨胀，具有较强的脱氮除磷能力；剩余污泥性质稳定，便于浓缩和脱

水；

(4) 耐冲击负荷能力强

2.2.2氧化沟法

氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法。目前应用较为广泛的氧化沟类型包括帕斯韦尔(Pasveer氧化沟？卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟？奥尔伯(Orbal)氧化沟?T型氧化沟仨沟式氧化沟？DE型氧化沟和一体化氧化沟？这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异因此各具特点⑶。

2.2.3AB 法

AB法是生物吸附活性污泥法的简称,A段污泥负荷可高达2?6kgBOD5. kgMLSS d ,对废水主要起生物吸附作用：而B段负荷较低，不大于0.3kgBOD5.「kgMLSS d ,主要起生物氧化作用［10］。AB法特别适用于屠宰废水悬浮有机物浓度高、水质水量变化大的特点,一般不设初沉池,对BOD5、CODcr、SS P和NH3- N的去除率一般高于常规活性污泥法,且可节省基建投资约20%、节省能耗15%左右［11］。

2.3组合工艺的举例

2.3.1UASB+好氧工艺

UASB+好氧技术：USAB+好氧处理工艺，其特点有：①在UASB反应器中大部分有机物被去除，且COD去除率在70%以上，BOD去除率在80%以上，降低了直接进行好氧处理的能耗；②厌氧过程有机负荷高，水力停留时间短，且污泥产率低，从而可降低污泥处理费用；③好氧池进一步降解UASB反应器出水中残余的有机物；④UASB反应器占地面积小，可节省投资，整套工艺处理效率高，操作简单，运行稳定。UASB其后可以生物接触氧化、新型生物接触氧化、A/O工艺、氧

化沟、SBR等［12］。

2.3.2CAF涡凹气浮-SBR法

CAF涡凹气浮-SBR法的特点［14］:

(1)该工艺由机械格栅、沉淀、CAF混凝气浮、SBR好氧曝气、过滤组成，为气

浮.SBR组合工艺，整个流程连续性强，操作简便，运行费用低，工艺完善合理。

(2)原水经过机械格栅去除大部分固体污染物，避免了大块固体颗粒影响气浮、曝气工艺，大大降低了后续工段的压力，再经机械过滤把关，保证了出水稳定达标。

(3)CAF气浮系统操作弹性大，抗负荷冲击能力强，出水稳定，对于污染物浓度较小的原水，仅采用CAF系统即可满足排放水质要求，可在一定时间内停运SBR塔，节省运行费用。

2.3.3水解酸化+两段SBR工艺

水解酸化+两段SBR工艺处理屠宰废水，具有工艺简单、处理流程短、操作方便、投资省和运行费用低等优点，适合于肉类加工厂屠宰废水处理。本工艺对废水的水量及有机负荷的冲击有较好的缓冲能力，按设计的处理程序运行，无污泥膨胀现象发生，系统工作稳定可靠。运行期间活性污泥性能良好，没有发生污泥膨胀现象。水解酸化+两段SBR工艺的操作运行稳定、方便，对水量、水质负荷有较强的抗冲击能力，对于处理水质、水量变化较大的屠宰废水厂来说，是一种理想的选择［15］。

2.4基本处理工艺路线的确定

根据以上的分析，可以得知肉类加工废水既有血污、油脂、蛋白等高BOD、COD的有机物颗粒，也有碎骨、泥沙、毛等大颗粒的可生化性差的物质。所以我们可以首先去除大颗粒的物质和悬浮物，使废水先通过格栅，去除大颗粒物质，然后再通过调节池去除大部分SS,物理处理部分完成。再接着就是生化处理部分，肉类及加工废水BOD、COD比较高，非常有利于生化处理。根据废水水质的不同，可采用厌氧与好氧相结合的方法［3］。本文采用

UASB+SBR的方法处理废水，该方法有以下优点：

(1) 在进水明渠上设格栅，添加调节沉淀池，可以防止肉类加工废水的杂物造成

泵和管道的堵塞，影响UASB池的处理效果。保证了系统正常运行

(2) 在该设计中，上部排泥口兼作循环泵的吸水口，实现废水循环。废水循环可稀释高浓度的废水、改善废水和污泥的混合。

(3) 好氧工艺处理肉类加工废水会产生大量剩余污泥。该设计中，SBR池产生的剩余污泥可由污泥泵送入UASB池进行厌氧消化,整个系统产生的污泥由UASB池定期排入集泥井，污泥经过浓缩脱水可作肥料？

(4) UASB+SBR工艺中绝大部分有机物由厌氧分解，能耗低？

2.5肉类废水处理工艺流程

该厂废水处理工艺流程如图

曝气

图2.5 废水处理工艺流程

（式 3.2）

3废水处理工程设计计算

3.1格栅的设计 3.1.1设计说明

格栅安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物， 主要对水泵 起保护主用。另外，可以减轻后续构筑物的处理负荷。由于处理水量不是很大，栅 渣可用人工清除。 设计参数：取中格栅;

栅条间隙e=10mm ；栅前水深h=0.4;过栅流速v=0.6m/s ；安装倾角:-=45。 设计流量：Q =4300m 3 d =179.2m 3 h =0.050m 3 s

3.1.2设计计算

图3.1格栅设计计算草图

⑴栅条间隙数（n ）

Q Jsin a n 二 ehv

遊沁W.51

0.01 0.4 0.6

取n=18条。

（2）栅槽有效宽度（B ）

设计采用20圆钢为栅条，即S=0.02m

B = S n T en

I.

（式 3.1）

H ,

500

比

= 0.02 (17 -1) 0.01 17 =0.49m

(3) 进水渠道渐宽部分长度

设进水渠道内的流速为 0.5m/s ，进水渠道宽取 B1=0.175,渐宽部分展开角

一紳=20。

（式 3.3）

(4) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

L 2 = L 仁 2 = 0.215m

（5）过栅水头损失

k=3 : =1.79 v=0.6m/s

，/ 』/3

hzg 丿 2g

sina

⑹栅槽总高度(H )

取栅前渠道超高h 2 -0.3m ，栅前槽高H^h h^0.7m

H=h+h 1+ h 2=0.4+0.176+0.3=0.876m （7）栅槽总长度（L ）

L = J L 2 0.5 1.0 上 0.43 0.215 0.5 1.0

-07

2.845m

tan 45 tan 45

（8）每日栅渣

取 w = 0.06m 3/103m 3 心=1.5

…Q 汉 WF6400 W —

0.49-0.175

2 tan 20

二 0.43m

-3 1.79

0.02 4/3 0.01

0.62 2 9.8

sin 4 5 = 0.176

（式 3.4）

（式 3.5）

31000

0.050 0.06 86400 3

0.17m3/d （可米用人工清渣）

1.5灯000

式中：Q ------ 设计流量，m3/s ；

W,――栅渣量，取0.1~0.01，粗格栅取小值，细格栅取大值，中格栅取中值。

3.2集水井

3.2.1设计说明

由于工业废水排放的不连续性，为了避免地基处理的难度，调节沉淀池的设在地上，所以在调节沉淀池之前和格栅之后设一集水井，其大小主要取决于提升水泵

的能力，目的是防止水泵频繁启动。以延长水泵的使用寿命。具体设计时要选取适当的设计参数及合适的水泵型号，已达到要求。

3.2.2设计计算

（1）参数选取

水力停留时间HRT=2h;集水井的有效水深h=4.5m；水面超高取0.5m

（2）计算

集水井的有效容积

V =Q T（式3.7）二4300 24 2 =358m l h

集水井的高度

H =4.5 0.5 = 5m

集水井的面积

A =V h

（式3.8）

-358 4.5 = 79.6m2

集水井的尺寸为L B H =8 7 5m3

（3）提升泵的选取

（式3.6）

提升流量Q=358 m3/h

扬程H=15m

选150WQ200-15-22型潜水排污泵

3.3调节沉淀池

331设计说明

工业废水的水量和水质随时间的变化幅度较大。为了保证后续构筑物或设备的

正常运行，需对废水的水量和水质进行调节。由于废水中的悬浮物（SS）浓度较高, 此调节池也具有沉淀池的作用。该池设计有沉淀池的污泥斗，有足够的水力停留时间保证后续构筑物能连续运行。其均质主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后进水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。

3.32设计计算

图3.2调节池沉淀池设计计算草图

（1）参数选取

水力停留时间T=8h;设计流量Q =4300m3 d = 179.2m3 h = 0.050m3 s

（2）设计计算

CD池子尺寸

池有效容积

V =QT

= 179.2 8 =1434m3

取池总高H =5.5m，其中超高0.5m,有效水深h =5m ；

则池面积A

=V. h =1434 5=287 : 300m

池长取L= 25m，池宽取B = 12m ；池子的总尺寸为L B H =25 12 5.5(m3) ②理论上每日的污泥量

W=Q

(Co—G) 1000(1

—P o)

(式3.9) 4300 (800 -320) 1

1000 (1 -0.96) 1000

= 51.6m3/d

③污泥斗尺寸

取斗底尺寸为400 400，污泥斗倾角取50°;

则污泥斗的高度(h2)为:

h2 二4-0.2 tan50 = 4.529m

每个污泥斗的容积

1 2 2

V2h2 (a1a1a2 a2)

3

1 2 2 3

4.5 2 98 8 0.4 0.4 ^10 17m

3

设计3个污泥斗，则污泥斗总容积

V总二3V2= 305.1m3

(式3.10)

V总W故符合设计要求

(3)进水布置

进水起端两侧设进水堰，堰长为池长2/3.