肉类加工废水处理工艺设计上.docx
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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[1]。
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%[2]。
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[3]。
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≤30mg/L，SS≤150mg/L，油脂≤20mg/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CODCr浓度大于1000mg/L的中高浓度工业废水具有优势[4],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-flowAnaerobicSludgeBed/Blanket）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[6]。
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[7]:
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（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）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[8]:
（1）流程简单,无二沉池和污泥回流设备;
（2）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[9]。
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
对废水主要起生物吸附作用:
而B段负荷较低,不大于
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；
UASB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
废水排放
污泥
泥饼外运
图2.5废水处理工艺流程
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：
3.1.2设计计算
图3.1格栅设计计算草图
（1）栅条间隙数（n）
（式3.1）
取n=18条。
（2）栅槽有效宽度（B）
设计采用
圆钢为栅条，即S=0.02m
（式3.2）
（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
=20。
（式3.3）
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
（式3.4）
（5）过栅水头损失
k=3
v=0.6m/s
（式3.5）
（6）栅槽总高度（H）
取栅前渠道超高
，栅前槽高
H=h+h1+h2=0.4+0.176+0.3=0.876m
（7）栅槽总长度（L）
（8）每日栅渣
取
（式3.6）
（可采用人工清渣）
式中：
Q——设计流量，m3/s；
——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
（式3.7）
集水井的高度
集水井的面积
（式3.8）
集水井的尺寸为
（3）提升泵的选取
提升流量Q=358m3/h
扬程H=15m
选150WQ200-15-22型潜水排污泵
3.3调节沉淀池
3.3.1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。
3.3.2.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
表3.1调节沉淀池进出水状况
COD
BOD
SS
油脂
进水水质（mg/L）
1300
600
800
240
去除率%
10
10
60
68
出水水质（mg/L）
1170
540
340
82
（2）设计计算
池子尺寸
池有效容积
取池总高
，其中超高0.5m，有效水深
；
则池面积
池长取
，池宽取
；
池子的总尺寸为
理论上每日的污泥量
（式3.9）
污泥斗尺寸
取斗底尺寸为400
，污泥斗倾角取50°；
则污泥斗的高度（
）为：
每个污泥斗的容积
（式3.10）
设计3个污泥斗，则污泥斗总容积
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.
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