屠宰行业环境影响评价中常规水污染防治措施

王守伟，佟 爽,2，赵 燕，祝 明，李 佳，陈四保

（1.中国肉类食品综合研究中心，肉类加工技术北京市重点实验室，北京 100068；2.北京工商大学食品学院，北京 100048）

随着经济的不断发展和人民生活水平的显著提高，我国屠宰场规模也将逐渐扩大。根据国家发展和改革委员会《产业结构调整指导目录（2011年本）修订版》，屠宰行业符合第1项第32条“农林牧渔产品贮运、保鲜、加工与综合利用”的产业政策，为国家鼓励类项目；此外，《产业结构调整指导目录（2011年本）修订版》的第2项第32条“年屠宰生猪15 万头及以下、肉牛1 万头及以下、肉羊15 万只及以下、活禽1 000 万只及以下的屠宰建设项目（少数民族地区除外）”属于限制类项目，第3项第32条“猪、牛、羊、禽手工屠宰工艺”属于淘汰类项目。综上可知，国家鼓励大型、先进屠宰企业发展，因此，会有越来越多的屠宰废水集中排放。

1 屠宰行业发展趋势

国家“十三五”规划以促进畜禽生产、增加农民收入、保障和改善居民肉食消费为目标，加快推进肉类产业结构调整、科技进步和转型升级，提高供给保障力、市场竞争力和可持续发展能力。具体来说，在推动我国肉类产量稳步增长的同时，还要使产品结构更趋合理，在2020年肉类产量实现9 000 万t的大目标下，协调好猪肉和其他肉类的比例关系，积极发展冷鲜肉加工和肉制品生产行业。

农业部发布的《全国生猪生产发展规划（2016—2020年）》（以下简称《规划》）中，明确要求“十三五”期间我国生猪生产保持稳定略增、基本自给、规模比重稳步提高。《规划》指出，今后一个时期，生猪生产要坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，以“提素质、增效益、稳供给、保安全、促生态”为目标，全面提升综合生产力、国际竞争力和可持续发展能力。

2 屠宰行业废水特点

屠宰废水主要由生产过程中产生的血污、油脂、碎肉、畜毛、未消化的食物及粪便、尿液和清洁冲洗水构成[1]。肉类加工废水主要由含碎肉、脂肪、血液、蛋白质、油脂、清洁冲洗水及一些加工工序所产生的含盐量较高的废水等构成[2]。屠宰及肉类加工废水主要有如下特点：1）悬浮物含量高、色度高；2）含有大量的毛皮、碎肉、碎骨及内脏杂物等体积较大的悬浮物；3）含有大量血水，有明显的恶臭味；4）属高浓度的有机废水[3]。

3 屠宰及肉类加工废水处理工艺

《肉类工业“十二五”发展规划》提出：所有肉类工业企业应建成与加工规模相适应的污水处理配套设施，加强水资源的循环利用；全面推广畜禽资源综合利用技术和清洁生产技术，“三废”排放达到国家标准；通过技术改造，使主要水体污染物化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）和NH4+-N的排放量分别减少15%和10%。2015年，中央制定《国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》，其中指出：加大环境治理力度，以提高环境质量为核心，实行最严格的环境保护制度，形成政府、企业、公共共治的环境治理体系；推进多污染物综合防治和环境治理，实施工业污染源全面达标排放计划。

在现有屠宰与肉类加工企业废水的末端处理中，除预处理阶段有所差异外，大多数屠宰企业的废水处理工艺基本类似。预处理方面，猪、牛、羊等畜类动物与家禽类动物加工的处理有较大差异，相比较而言，后者羽毛类杂物较多，前处理不仅需要粗略格栅，还需要采用一些行业专用的设备，如捞毛分离机、水力筛等[4]。处理工艺方面，目前该行业规模化企业采用的核心处理单元大多以厌氧与好氧相结合的组合工艺为主，小型企业主要采用简单的厌氧发酵生物处理。

3.1 好氧生物处理工艺

屠宰废水中的有机物在好氧微生物及充足的氧气供给条件下，好氧分解为无机物质。目前，较为常用的屠宰废水好氧处理工艺为活性污泥法及生物膜法。

3.1.1 活性污泥法

活性污泥法是采用好氧微生物繁殖形成的污泥絮状物，是污水生物处理的主要方法之一[5]。其中，序批式活性污泥（sequencing batch reacter activated sludge，SBR）法是集初沉池、反应池、二沉池于一体的活性污泥法，其包含具有强吸附作用、能够氧化有机物的活性污泥。SBR工艺以其简单的流程、低廉的运行费用及同步脱氮除磷能力，广泛应用于屠宰废水处理中[6]。

循环式活性污泥（cyclic activated sludge system，CASS）法相比于SBR增加了预反应区，可实现连续进水，且污泥产量仅为0.2～0.3 kg剩余污泥/kg生化需氧量（biochemical oxygen demand，BOD5），实现了污泥的减量化[7]。何健洪[8]采用CASS工艺设计100 t/d的屠宰废水处理装置，当进水的COD为1 800～2 200 mg/L时，出水可达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》[9]中的一级标准，其中主要污染物COD≤100 mg/L。

3.1.2 生物膜法

微生物附着在特定的载体表面形成独特的微生物群体结构，并以固着方式生长形成生物膜，利用生物膜处理污水的方法即为生物膜法[10]。当污水流经生物膜时，其中的有机物会被微生物吸附、吸收或降解[11]。同活性污泥法相比，生物膜具有抗水质变化冲击能力强、可承受较高有机负荷、无污泥膨胀现象等优点，但是其填料一次性投资大且容易堵塞。

邱梅等[12]将曝气生物滤池（biological aerated filter，BAF）工艺应用在东北某生猪屠宰加工企业废水处理中，结果表明，采用水解酸化-BAF工艺处理屠宰废水，出水水质良好，出水COD＜120 mg/L、BOD5＜60 mg/L、悬浮物（suspended solids，SS）＜120 mg/L，可以满足GB 13457—1992《肉类加工工业污染物排放标准》[13]中的二级排放标准。

3.2 厌氧生物处理工艺

厌氧消化池是最早出现的厌氧水处理技术，由化粪池及双层沉淀池组成，结构简单且有机物去除效果好。美国、澳大利亚、欧洲等国家和地区在19世纪七八十年代将厌氧消化池应用于屠宰废水处理中[14]，但是，反应速率慢、占地面积大、对温度要求高等缺陷使其在屠宰废水处理领域的应用受到限制[7]。为了进一步提高处理效率，研究者们陆续开发出一系列厌氧生物处理工艺，现将屠宰废水处理中常见的厌氧处理工艺总结如下。

3.2.1 升流式厌氧污泥床

升流式厌氧污泥床（upflow anaerobic sludge bed，UASB）反应器是一种高效厌氧污水处理反应器，反应器工作时，污水经过均匀布水进入反应器底部，污水自下而上地通过厌氧污泥床反应器，可实现气、液、固三相有效分离，其具有容积负荷高、剩余污泥量少、运行费用低等优点，被广泛应用于高浓度有机废水处理中[15]。郭永福等[16]利用UASB反应器处理屠宰废水，容积负荷可达6.8 g COD/（L·d），去除率约为93%；在水力停留时间（hydraulic retention time，HRT）为15 h时，出水COD、BOD5、SS及氨氮质量浓度分别为97、47、73、44 mg/L。

3.2.2 厌氧折流板反应器

厌氧折流板反应器（anaerobic baffled reactor，ABR）是一种高效新型厌氧生物处理技术，它具有结构简单、运行管理方便、无需填料、对生物量具有优良的截留能力和运行性能稳定可靠等特点[17]。谢瑞英等[18]采用ABR工艺处理屠宰废水，结果表明，其启动过程比较快，易培养出颗粒化的活性污泥，且在常温下冲击负荷的适应能力较强。杨建等[19]应用ABR反应器处理屠宰废水，结果表明，ABR反应器对进水水质的变化具有一定的缓冲能力，在容积负荷2.2～4.7 kg COD/（m3·d）、HRT 15.0～17.5 h时，COD去除率均保持在65%以上，出水相对稳定。Cao等[20]研究紫外催化作用下ABR处理屠宰废水的工艺，结果表明，在系统中添加适量的H2O2可以使总有机碳（total organic carbon，TOC）去除率保持在95%以上。

3.2.3 厌氧序批式活性污泥系统

厌氧序批式活性污泥（anaerobic sequencing batch reacter activated sludge，ASBR）系统是一种以序批间歇运行操作为主要特征的废水厌氧生物处理工艺，其工艺流程为进水期-反应期-沉淀期-排水期，该工艺可以有效延长污泥停留时间（sludge retention time，SRT），进一步增加污泥含量，从而达到提高负荷、缩短HRT并保障处理效果的目的[21]。

3.2.4 其他厌氧反应器

除上述常见的3 种高效厌氧反应器之外，厌氧滤池（anaerobic filter，AF）[22]、厌氧内循环反应器[23]及厌氧膨胀颗粒污泥床[24]等在近些年也逐渐应用于屠宰废水处理。王凡等[25]采用厌氧生物滤池处理分散式小型屠宰废水，连续运行2 周后，填料上的生物膜厚度约为1～2 mm，COD的去除率稳定在70%左右，系统出水基本稳定，挂膜完成；随后根据出水情况逐渐增加进水浓度，反应器实现有机物去除率75%以上。

3.3 组合工艺

独立的好氧工艺或厌氧工艺均存在各自的弊端，且处理后的废水难以达标排放，因此，厌氧-好氧等生物组合工艺逐渐进入人们的视线。

刘艳娟等[26]采用ABR-二级生物接触氧化组合工艺处理屠宰废水，出水水质可达北京市地方标准DB 11/307—2005《水污染物排放标准》[27]中的排入地表水体一级B标准。吴茹星等[28]探讨AF-SBR组合工艺对屠宰废水的处理效果，结果表明，在总HRT为24 h（厌氧12 h、好氧12 h）时，COD、氨氮、总磷（total phosphorus，TP）及凯氏氮的去除率分别可达90%、95%、70%及90%，各项出水指标均达农田灌溉标准。谢军[29]采用UASB-SBR为主体工艺处理屠宰废水，结果表明，COD、BOD5、SS和氨氮的去除率分别达95.1%、95.6%、95.6%和83.6%，出水的各项污染物指标达到GB 13457—1992《肉类加工工业水污染排放标准》中的一级排放标准。

通过与单一厌氧或好氧系统对比可以发现，厌氧-好氧、厌氧-缺氧-好氧优化组合工艺具有更好的处理效果，在对屠宰行业环境影响评价的过程中，更推荐企业优先选择优化组合工艺。

3.4 人工湿地处理系统

人工湿地处理技术是一项新型污水生态处理技术，其主要通过植物、微生物、土壤的共同作用来净化污水，投资及运行成本低且操作管理简便，被广泛应用于屠宰废水处理中。其中，芦苇相比于美人蕉、茭白和黄色鸢尾等湿地植物具有生长密度大、单位面积生物量大、对氨氮、TP等吸收量高等优点，往往被作为主要的湿地植物所利用[30]。

余江等[31]采用人工湿地处理系统处理屠宰废水，发现：1）在较低的污染负荷条件下，湿地具有更高的抗冲击能力，随着进水COD、氨氮等浓度的升高，湿地处理效率也得到提升；2）当COD污染负荷达560 kg/（hm2·d）及以上时，会对芦苇生长产生抑制甚至毒害；3）过低的污染负荷会因湿地基质营养物质的缺乏而影响芦苇的生长。因此，在确保湿地植物芦苇正常生长和高效的氨氮去除基础上，同时考虑最大减少湿地占地面积和投资，湿地进水COD污染负荷宜控制在250 kg/（hm2·d）。

4 屠宰行业水污染防治措施的发展方向

随着国家对环保的重视和民众环保意识的日益增强，我国对屠宰及肉类加工处理的排放要求越来越高，相应的技术需求也日益增加。就目前常规处理工艺而言，可基本满足《屠宰及肉类加工工业水污染物排放标准》（征求意见稿）中对COD、BOD5、SS、动植物油、NH4+-N等指标的要求，主要限制因素为废水中总氮（total nitrogen，TN）及TP去除能力有限。因此，在未来的环境影响评价工作中，需要依据征求意见稿提出相应的、适合我国国情及气候条件的新型屠宰废水深度脱氮除磷工艺。

目前，较为前沿且适宜扩大规模形成工艺的强化脱氮技术主要有同步硝化-反硝化[32]及厌氧氨氧化[33]，这2 种工艺均可以达到去除NH4+且无大量NO3--N及NO2--N生成，而使TN有效去除的目的；且无需回流等工艺，可以大幅度降低脱氮成本。在深度除磷方面，现行方法主要为在原有微生物好氧吸磷后排泥除磷的基础上，后续添加吸附材料或化学药剂，通过物理化学方法进一步去除废水中的磷，但化学药剂无法循环利用，因此，吸附材料的研发及重复利用是目前的主要发展方向[34]。

5 结 语

当前我国水环境形势严峻，为有效遏制我国水体富营养化日益严重的趋势，并满足人民日益增长的生活需要，屠宰行业的环境影响评价工作也正面临着相应的压力与机遇，环评工作者必须始终保持超前意识，做到与时俱进，能够根据排放标准及相关政策的变化为屠宰企业提出适用的废水处理工艺，为我国经济高速发展及人民生活水平的稳步提高保驾护航。