环境1203刘文凯(开题报告)(4).doc

福建工程学院
本科毕业设计（论文）开题报告

生态环境与城市建设 学院 环境工程 _专业
设计（论文）题目 某宰鸭场废水工程工艺处理
学生姓名 刘文凯 _ 学号 3120902311
起迄日期 __ ___2016.3.28-2016.4.10_______
设计（论文）地点 __ __福建工程学院_ ___
指导教师 ____ _ 刘学平、余根鼎_ ______

2016年4月10日

毕业设计（论文）开题报告

1. 结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写文献综述。
1.1 文献综述
随着人们生活质量的提高，对肉制品的需求量逐渐增大，屠宰场、肉联厂的废水排放量，在工业废水中占据的比例也逐步增加。屠宰废水的处理引起大家的关注。许多关注着屠宰废水处理工艺的人士在这方面做出不少贡献。
在屠宰和肉类加工的过程中，要耗用大量的水，同时又要排出含有血污、油脂、毛、肉屑、禽内脏杂物、未消化的食料和粪便等污染物质的废水，而且此类废水中还含有大量对人类健康有害的微生物。肉类加工废水如不经处理直接排放，会对水环境造成严重污染，对人畜健康造成伤害。
肉类加工废水所含污染物质大多属于易于降解的有机物，在它们排入水体后，会迅速地耗掉水中的溶解氧，造成鱼类和水生生物因缺氧儿死亡；由于缺氧还会使水体转变为厌氧状态，这样会是水质恶化、产生臭味、影响卫生。
陈贺添[1]指出屠宰废水处理流程的选择，应该因地制宜，充分考虑和重视屠宰厂的规模、投资、运行管理水平等方面的因素。在规模较大、管理水平较高的屠宰厂，可采用厌氧池一曝气池或单设的曝气池等构筑物；在有空地、荒沟或鱼塘等可供利用的中小型屠宰厂，可采用氧化塘等易于管理的处理构筑物，以降低造价，节省运行费用。
在屠宰废水的生物处理工艺中，需氧法和厌氧法各有其优缺点，需氧法在进水浓度不太高时，生物降解彻底，出水水质好，但能耗大；厌氧法适于处理高浓度屠宰废水，能耗低，但处理效率相对较低，出水一般不能满足排放要求，需辅以需氧法或其他方法。[1]因此，在处理较高浓度的屠宰废水时，主体构筑物可采用厌氧一需氧联合处理，厌氧作为前段处理，需氧作为精处理，这样既能保证出水水质，又相对能节约能源。降低运行费用。
李强，康凯，赵吉峰[2]在“类屠宰废水的处理研究”提出：禽类屠宰废水属难治理食品加工废水，他们通过实验及工程案例提出“混凝-气浮-水解酸化-接触氧化-过滤”工艺处理。
正是他们的关注为我们提供了不少处理依据。
1.2 屠宰废水处理研究现状
我国大部分城市已基本上实现了禽畜的定点集中屠宰，同时随着人们生活水平的不断提高，屠宰场的规模也在不断扩大，屠宰废水的排放量越来越大，而环保部门要求具有一定规模的屠宰场都必须建立专门的废水处理站。
以下就近年来国内外屠宰废水处理方法。
1.2.1 化学法
常用于处理屠宰废水的化学法主要有水解、混凝沉淀等，此法一般作为废水的预处理，也可作为废水的最终处理。
（1）碱性水解和酶水解
该法使用碱性物质或酶水解以减少废水中的脂肪颗粒，常作为屠宰废水的预处理。通常采用石灰、NaOH、脂脂肪酶、细菌酶等，其中石灰经济实用但是会产生大量的废渣；用NaOH进行预处理时，控制NaOH的质量浓度在150-300mg／L范围内，可使平均脂肪颗粒降到处理前脂肪颗粒(Din)的73％±7％；用胰脂肪酶进行预处理效果最佳，胰脂肪酶PL-250可使脂肪颗粒粒径最大降到处理前废水中脂肪颗粒的60％±3％，而且胰脂肪酶更适用于水解脂类；用细菌酶处理，细菌酶的使用量较多时才能达到明显的水解效果。但是用碱性水解处理屠宰废水会导致废水的pH值出现波动，难以控制，使后续生物氧化法等工艺不易正常运行。
此处一般设为水解酸化池。在水解酸化反应器里，通过控制水里停留时间，使厌氧发酵在水解和酸化反应阶段，不进入产氢产乙酸阶段，是大分子和难降解有机物断链而转化为小分子有机酸，悬浮和胶体状有机物水解成可溶性物质，可以较好的避免恶臭类物质生成，改善污水处理厂的环境条件，甚至还产生某些在好氧条件下较难发生的生物化学反应，使污水中溶解有机物和可生化降解有机物所占比例增加，BOD5升高，以利于后面的好氧处理，并把脱色基团去掉，使废水由原来的红褐色转变为灰色；减少污泥产生量，提高污泥的脱水性能。
（2）混凝处理
常用的混凝剂有铝盐、铁盐等，其中聚合硫酸铁混凝处理屠宰废水效果较好，为减少铝盐的使用量，也可用聚合氯化铝(PAC)和聚乙烯铵混合作为混凝剂。在聚合硫酸铁的合成中，加入任意比例的铝盐和一定比例的硅酸盐，以及少量的聚丙烯酰胺生成一种新混凝剂CPFA-CS。此复合无机高分子混凝剂具有较宽的pH值和温度适用范围，用它作为混凝剂处理屠宰废水，CODCr和色度去除率分别可达75％和95％以上，一次混凝处理即可达到或接近废水综合排放标准【4】。
混凝法处理废水处理成本低，低温下具有较好的处理效果，此法多用于处理浓度较低的废水,或作为高浓度废水预处理，以降低后续的生物处理的负荷。
1.2.2生物法
据屠宰废水水质特点知其具有较好的可生化性，且在有机物含量、有机元素种类和pH值等方面都较适合于采用生物法进行处理[6]。因此目前在屠宰废水处理技术的选择上．生物法是经济有效的处理方法。
(1)好氧生物处理法
传统的活性污泥法CODCr去除率一般为80%左右，BOD5为90％，处理后的废水一般难以达到废水综合排放标准，而采用序批间歇活性污泥法(简称SBR法)可大大突破这一界限。SBR法用于宰鸡厂废水处理，CODCr去除率可达到95%以上。
SBR法处理屠宰废水是一种较为经济有效的方法，但由于屠宰废水含有大量的油脂、血水，碳氮比和碳磷比大，氮、磷相对不足，此时易产生油性泡沫而使污泥松散和指数增高，易出现高粘性膨胀而导致污泥流失问题；为获得较高的脱氮效果，SBR工艺必须设有搅拌装置，且不可避免存在污泥上浮现象；另外该方法对油、SS、色度的去除效果并不理想，必须辅以一定的前、后处理工序[10]，因此气浮除油脂成为SBR法处理屠宰废水时所必须的处理单元；废水经过SBR法处理后，其中氨氮含量仍然很高，必要时可在该工序后辅以化学方法除去。
(2)生物膜法 
序批式生物膜法具有良好的反硝化脱氮功能，水力条件好，抗冲击负荷强，生物浓度高，可适合世代时间较长的消化菌生长。在相同运行条件下，生物膜系统处理效果优于活性污泥系统，其CODCr，BOD5和油脂去除率分别可达97%，99%和82％，出水水质可达废水综合排放一级标准。达到相同的污染物去除率时，生物膜系统的运行管理更方便，且克服了活性污泥系统存在的一些问题，例如，该方法不会存在污泥流失问题，不需要设置搅拌装置即可达到脱氮效果，且不存在污泥上浮现象。但序批式生物膜法对油脂、SS、色度的去除有限，故要设除油脂池和滤柱。 
1.2.3 厌氧生物处理
厌氧生物处理法主要用于处理高浓度有机废水．在屠宰废水的处理中使用很与好氧法相比，厌氧法在获得同样高的BOD5去除宰条件下具有成本低产生的淤泥少、稳定、易脱水，占地面积小，操作方便，且产生的甲烷可作为燃料再利用的优点。但常用的UASB，AF，ASBR等高效厌氧反应器受废水中悬浮固体及其油脂、脂肪浓度的影响较大。如果废水中含有的氨氮浓度较高，或者厌氧分解有机物过程产生的氨氮较多，使得水质达不到排放标准，就必须采用如下叙述的组合工艺。
UASB反应器中的厌氧反应过程与其他厌氧生物处理工艺一样，包括水解、酸化、产乙酸和产甲烷等。通过不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为最终产物--沼气、水等无机物在厌氧消化反应过程中参与反应的厌氧微生物主要有以下几种:①水解-发酵（酸化)细菌，它们将复杂结构的底物水解发酵成各种有机酸，乙醇，糖类，氢和二氧化碳;②乙酸化细菌，它们将第一步水解发酵的产物转化为氢、乙酸和二氧化碳;③产甲烷菌，它们将简单的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氢等转化为甲烷。
UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。[9]沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降[13]。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。
1.2.4 组合工艺处理 
为了既获得更好的处理效果，又可以降低处理成本，屠宰废水的处理往往采用多种方法相结合的工艺。下面叙述几种典型的组合工艺。 
(1)水解酸化—生物吸附再生—接触氧化工艺，该工艺特别适合于处理高浓度、水质水量变化较大的废水。在进水c(CODCr)为1500—4000mg／L的条件下，CODCr去除率可达95％以上，该法采用AB两段组合工艺，A段负荷高，污泥絮体具有较强的吸附能力和良好的沉降性能，抗冲击负荷能力很强，对有毒物质的影响具有很大的缓冲作用，但是污泥量较高，需采取相应的污泥处理措施，B段二沉池出水中的少量难沉降的脱落生物膜通过气浮处理进一步去除，以提高出水水质[10]。
(2)升流式厌氧污泥床过滤器(UASBAF)—序批式活性污泥法(SBR)工艺[9]，该工艺是适用于水质波动较大、蛋白质含量高的废水处理。其中升流式厌氧污泥过滤器是将升流式厌氧污泥床(UASB)和厌氧滤池(AF)组合为一体的反应器，适应于间歇进水的屠宰废水，容积负荷(以CODCr计)为0.114—0．346kg／(m3·d)；而SBR为序批式活性污泥法，在同一池内按进水、反应、沉淀、排水分阶段周期进行，耐水量水质冲击负荷。SBR非常适应于屠宰废水每天有规律地间歇排放的特点。有机物先经过UASBAF厌氧消化后，分解生成的氨氮经过SBR后去除率达68.6％。该工艺具有工艺流程简单、耐冲击负荷、运行管理简便、工程造价省和运行费用低等特点，适合于小型肉类加工厂的屠宰废水处理工程。
(3) 气浮+CASS组合工艺,絮凝气浮+CASS组合工艺在铁岭某肉鸡屠宰公司废水处理工程应用中，取得了较为显著的效果，CODCr去除率98％，B0D5去除率98％，SS去除率98％。氨氮去除率58％，动植物油去除率91％；出水水质均满足GBl3457-92《肉类加工工业水污染物排放标准》要求。该工艺具有投资少、操作简单、处理效果好、便于管理的特点，易于在同类食品加工废水处理中推广应用[11]。
（4）水解酸化+ SBR工艺处理小规模养殖屠宰废水，水解+SBR处理系统在屠宰加工废水中的工程应用。结果表明,经该工艺处理后,外排废水出水水质能达到《肉类加工工业水污染物排放标准》( GB13457-92 )的一级排放标准。该工艺具有占地面积小,处理效率好,运行费用低等特点,能广泛应用于屠宰加工废水的处理[12]。

参考文献
[1] 陈贺添、陈发枝.水解一接触氧化工艺处理屠宰废水研究[J]. 广东化工2010,37(7):189-191
[2] 李强、赵吉峰、康凯.禽类屠宰废水的处理研究[J].黑龙江科技信息2009(18)：120-120
[3] 何健洪.SBR法处理屠宰废水的工程应用[J].工业水处理2003-03，23（3）:62-64
[4] 王晓伟.屠宰废水处理工艺过程的研究[C].硕士 2009
[5] 董海山、杨敏.水解酸化+SBR工艺处理小规模养殖屠宰废水[J].环境污染治理技术与设2005.06:61-63
[6] 张学洪、章林伟、王敦球等.二级厌氧-SBR 法处理肉类加工废水[J].给水排水2001.27（9):52-54
[7] 马灵、柳华斌、王勇.厌氧-好氧工艺处理屠宰工业废水[J].环境科学与技术2005,28(z2)
[8] 郑春媛.屠宰废水的处理[J].工业用水与废水.2000,31(1)
[9] 许玉东.UASBAF-SBR工艺处理屠宰废水[J].给水排水.2001.27(6):35-37
[10] 李敬峰.气浮+CASS组合工艺在肉鸡屠宰废水处理中的应用[J].环境科学与管理 2007,32(5):89-91
[11] 周建群.水解酸化一SBR工艺在屠宰废水处理中的应用[J].萍乡高等专科学校学报2009,26(6)：74-77
[12] MeCarty P L. Anaerobic digestion M .ELsevier Biomedicai Press,l98l.3-2l.
[13] WILLIAMP BARBER DAVID CSTUCKEY .The use of theanaerobic baffied reactor (ABR)for wastewater treatment:A ReviewJ .water Res.,l999,33(7):l559~l578.

2 毕业设计（论文）任务要研究或解决的问题和拟采用的方法：
2.1 项目概况及存在的问题
2.1.1 宰鸭废水来源及特点
(1)宰鸭废水的来源
屠宰废水主要来自于：宰前饲养场排放的畜粪冲洗水；屠宰车间排放的含血污和畜粪的地面冲洗水；烫毛时排放的含大量动物羽/毛的高温水；剖解车间排放的含肠胃内容物的废水；炼油车间排放的油脂废水等。此外，还有来自冷冻机房的冷却水和来自车间卫生设备、锅炉、办公楼等排放的生活污水。
(2) 宰鸭废水的特点
宰鸭废水一般呈红褐色，有难闻的腥臭味，其中含有大量的血污，油脂质，毛，骨屑，肉屑，内脏杂物，为消化的食物，粪便等污物，固体悬浮物含量高，水质水量变化大；废水有机含量高，可生化性好，但其中高浓度有机质不易降解，处理难度较大；废水中的营养物主要是氮、磷，其中氮主要以有机物或铵盐形式存在，而磷主要以磷盐的形式存在；水质水量变化较大即使在一天内水量的变化在不同时段也不同。
根据项目要求, 设计处理废水量为1000m3 / d,处理后出水水质要求达到《肉类加工工业水污染物排放标准》( GB13457-92 ) 的一级排放标准。
表1 进出水水质指标
指标
CODCr
BOD5
油脂
SS
NH3-N
TP
pH
进水参数（mg/mL）
≤1800
≤800
≤70
≤ 900
－
－
7-8
出水参数（mg/mL）
≤70
≤25
≤15
≤ 60
－
－
6.0-8.5
项目CODCr去除率达96.1%，BOD5去除率达96.9%，油脂去除率达78.6%，SS去除率达93.3%。宰鸭废水必须经过本项目污水处理后才可达到《肉类加工工业水污染物排放标准》( GB13457-92 ) 的一级排放标准直接排放。
2.2 项目拟用方法比较
屠宰废水处理常用生化法,包括厌氧、好氧和兼氧处理系统 。目前大多数小规模屠宰场仅经化粪池简单处理后直接排放，给受纳水体带来严重污染,因此选择一种造价和运行费用低，运行稳定，管理简便的屠宰废水处理工艺对经营者和保护环境具有现实意义。
2.2.1 “UASB—接触氧化工艺”与“UASB—CASS工艺”的比较
UASB在两种工艺中的作用相同，CASS活性污泥工艺产泥量要高于生物膜工艺，生物膜工艺生物相要比活性污泥工艺的生物相复杂，处理效果好，抗冲击能力也强，但二到三年填料就需更换一次，CASS工艺可能操作起来比较麻烦，因为需要人工时刻监控，但接触氧化法可能出现填料生物膜生长及培养不是太好情况。
2.2.2 “水解酸化-生物接触氧化工艺”与“水解酸化—SBR工艺”的比较
水解酸化池在两种工艺中的作用相同，所以只需要比较生物接触氧化与SBR工艺。SBR工艺CODCr去除率比生物接触氧化工艺高。所以生物接触氧化工艺降解有机物的能力要低于SBR工艺。SBR工艺流程简单，操作运行稳定、方便，对水量、水质的变化有较强的抗冲击能力，对于处理水质、水量变化较大的间歇性排放的中小型屠宰废水来水，是一种理想的选择。在运行管理上，SBR工艺间歇进水的特点，适用于屠宰废水不连续排放的特点。在经济上也是SBR相对优惠，所以优先选择水解酸化池—SBR工艺。
2.2.3 “UASB-CASS工艺与”“水解酸化-SBR工艺”的比较
UASB进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高，一般控制在100mg/L以下；污泥床内有短流现象，影响处理能力；对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。水解酸化池在处理工程中能起到非常好的缓冲作用;水解酸化池水力停留时间短，土建费用较低，而且运行费用低，无任何电耗，污泥水解率高，减少脱水机运行时间，降低能耗，因此水解酸化池的稳定性和经济性要远远超过其他预处理工艺。屠宰废水的水质和负荷变化较大，且CODCr浓度中等，所以综合水质和负荷变化、建设费用等原因，选择水解酸化池+SBR更为适宜。
采用水解酸化+SBR工艺处理屠宰废水，该工艺对屠宰废水进行处理对BOD5、CODCr有很好的处理效果；工艺简单、占地面积小，运行费用低；经运行实践，该设施处理效果良好、稳定。

格栅

隔油沉砂池

调节池

水解酸化池

SBR反应池

消毒池
污泥

出水
进水
滤液
污泥

污泥浓缩池
污泥外运
污泥干化场

图1 水解酸化—SBR工艺流程图
（1）本屠宰场属于人工屠宰,废水中含有大量的毛类和碎肉等多种大颗粒物质,格栅在去除这类污染物中起很重要的作用。运行过程中,原污水中大部分粗大悬浮物都在此单元得到去除,减轻后续操作单元的负荷。
（2）格栅处理后的废水中动植物油和有机悬浮物含量还较高,采用隔油沉砂池能很好地去除废水中的动植物油和初步去除污水中大颗粒悬浮有机污染物。在实际运行过程中,废水中含有大量浮渣,该单元发挥重要作用,去除大部分浮渣,浮渣经过排渣管排到污泥干化池干化,沉淀物依靠重力排至污泥浓缩池。
（3）调节池主要调节水量、水质、PH及浓缩池回流的滤液等。
（4）水解池是兼氧技术的体现,兼性菌(主要是产酸细菌)在缺氧或厌氧条件下将废水中大分子有机物水解酸化变成小的分子,将大部分不溶性有机物降解为溶解性物质,提高污水的可生化性,为好氧处理创造条件。
（5）SBR反应池主要用于降解有机物,是整个处理工艺的核心,通过调整运行方式,可以降解部分难降解有机物。
（6）消毒池采用ClO2 消毒剂, ClO2 消毒剂具有强氧化性、脱色作用、除臭作用和光谱杀菌消毒效果,对有机污染物有一定的氧化作用。
（7）SBR和沉砂池污泥定期排到污泥浓缩池,浓缩池内设污泥提升泵,根据污泥浓缩池污泥浓缩程度,将污泥提升至污泥干化池。污泥浓缩池滤液回流至调节池。

指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）：

指导教师___________
年 月 日
审批意见：

教研室主任___________
年 月 日
说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审核的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，经导师签署意见及教研室主任审批后生效。
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