聯(lián)合國糧農(nóng)組織報告顯示， 在過去的 30 a 中，全球肉類生產(chǎn)量翻了 1 倍〔1〕，預計到 2050 年底將再次翻倍〔2-3〕。 2004 年美國環(huán)境保護署(USEPA)將屠宰廢水列為農(nóng)業(yè)和食品范疇內(nèi)最有害的工業(yè)廢水之一，其排放會導致地面水體富營養(yǎng)化以及地下水的污染〔4〕。 目前，屠宰及肉類加工廢水約占全國工業(yè)廢水排放總量的 6%、 農(nóng)副食品加工業(yè)廢水排放總量的 36.7%，是我國重要的工業(yè)廢水之一〔5〕。

　　屠宰及肉類加工廢水是一種典型的有機廢水，富含蛋白質(zhì)及油脂，不含重金屬、有毒物質(zhì)，主要營養(yǎng)物質(zhì)為氮(N)、磷(P)，屬于高氮高磷高有機廢水〔6〕。其中，氮主要以有機物或銨鹽(NH4 + )形式存在，而磷主要以磷酸鹽(PO4 3-)形式存在〔7〕。 氮、磷被認為是導致水體富營養(yǎng)化的最主要因素之一。當?shù)�、磷進入地表水時，藻類生長速度會迅速提高，引起水體缺氧，逐漸形成水體富營養(yǎng)化，直接影響到水體的感觀，且對水中生物有毒害作用〔8〕。 為此國家環(huán)境保護部會同國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗總局于 2017 年開展了對《肉類加工工業(yè)水污染物排放標準》(GB 13457—1992)的修訂工作(以下簡稱新標準)，在新標準的征求意見稿中明確要求直接排放廢水中 TN≤25 mg/L、TP≤2 mg/L，間接排放廢水中 TN≤70 mg/L、TP≤8 mg/L。可以預見， 隨著出水標準的提高將對屠宰及肉類加工廢水處理工藝提出更高的要求。

　　筆者在總結(jié)現(xiàn)行屠宰及肉類加工廢水處理工藝的基礎上， 結(jié)合存在的問題對今后的發(fā)展方向和應用原則進行了總結(jié)， 以期為屠宰及肉類加工廢水處理工程的設計和相關研究提供參考。

　　1 常見屠宰及肉類加工廢水處理工藝

　　屠宰廢水有機物含量高且可生化性好 ， 其 BOD5/COD>0.5，同時含有高濃度有機氮、NH4 + -N 及游離氨，研究表明，生物處理工藝是最經(jīng)濟有效的處理方法之一〔9〕。 其中對 COD 的去除如式(1)所示。 屠宰廢水中有機氮先通過氨化作用轉(zhuǎn)化為 NH4 +或者直接進入生物合成途徑以支持細菌生長，而后 NH4 + 經(jīng)兩步硝化成為硝酸鹽(NO3 - )，如式(2)所示，緊接著 NO3 - 經(jīng)兩步反硝化成為氮氣，如式(3)所示。有機底物(CH2O)+O2+NH3+PO4 3-→C5H7O2N+CO2+H2O (1) NH4 + +O2→NO2 - +O2→NO3 - (2) NO3 - +CH2O→NO2 - +CH2O→N2 (3)近年來，也有研究發(fā)現(xiàn)，處理過程中可能還有短程硝化-反硝化以及同步硝化-反硝化的發(fā)生，由于這兩個過程能夠節(jié)省大量的能耗及相應縮短運行時間，因此逐漸成為研究的熱點和前沿方向。目前， 國內(nèi)外常采用生物處理工藝或以生化為主的物化生化組合工藝來處理屠宰廢水〔10〕。 由于物化手段常應用于組合工藝，因此，首先對其研究進行簡要的說明。

　　1.1 物理化學處理技術根據(jù)屠宰及肉類加工廢水污染負荷不同， 常采用的物理化學方法有氣浮、堿性水解或酶水解、混凝處理等〔10-11〕。 雖然物理化學處理方法的去除率高且操作簡便， 但其只是將污染物從廢水中轉(zhuǎn)移到其他介質(zhì)中，并沒有從根本上加以去除，還需進一步處理或處置。 1.2 生物處理技術生物處理技術是利用微生物來去除屠宰廢水中有機物和病原體的廢水處理方法，其 BOD 去除率可達 90%〔12〕。 生物處理技術主要包括厭氧工藝、好氧工藝以及人工濕地(CWs)等。 其中，常見的厭氧工藝有厭氧折流板反應器(ABR)、厭氧濾池(AF)、厭氧塘 (AL)、穩(wěn) 定 塘 (SP)、上流式厭氧污泥床反應器(UASB)、厭氧序批式反應器(SBR)等，常見的好氧工藝有活性污泥法(AS)、生物接觸氧化法(BCO)、好氧 SBR 等〔13-14〕。 研究與實踐結(jié)果表明，這些污水處理工藝可以有效去除 BOD，但絕大部分工藝基本未考慮脫氮除磷功能。 1.3 工藝組合截至目前， 國內(nèi)外所開發(fā)的生物/物理-生物組合工藝有：BCO-混凝沉淀〔15〕、一體式厭氧-好氧固定膜反應器〔16〕、ABR-循環(huán)活性污泥系統(tǒng)(CASS) 〔17〕、ABR-AF〔18〕、ABR-二級 BCO〔19〕、水解酸化-CASS〔20〕、厭氧-缺氧-好氧折流生物反應器〔21〕、水解酸化-兩段式 SBR〔22-24〕等。對于組合工藝而言， 主要有兩種可行的運行模式：(1)厭氧工藝前置，好氧工藝后置，通過回流形成好氧硝化/吸磷+厭氧反硝化的良性閉合循環(huán)， 以達到脫氮除磷的目的;(2)形成一體化裝置，在同一反應器內(nèi)實現(xiàn)厭氧-好氧環(huán)境的有效循環(huán)。 例如劉艷娟等〔19〕采用 ABR-二級 BCO 處理工藝處理北京市某肉聯(lián)廠實際廢水，其出水水質(zhì)達到北京市《水污染物排放標準》(DB 11/307—2005)排入地表水體及匯水范圍的一級 B 標準。 V. E. Aponte﹣Morales 等〔24〕開發(fā)出菱沸石-SBR 工藝， 強化處理厭氧消化后豬廢物中的 TN，其去除率高達 97%。

　　2 國內(nèi)外屠宰及肉類加工廢水處理現(xiàn)狀

　　2.1 國外屠宰及肉類加工廢水處理現(xiàn)狀國外針對肉類加工廢水處理工藝的研究歷程同我國基本相同， 同樣是先對廢水中有機物的去除進行研究，而后發(fā)展到控制廢水中的氮、磷，展開該類廢水深度處理的相關研究。 與我國研究現(xiàn)狀不同的是，為了有效控制水體富營養(yǎng)化，國外較早提出了對屠宰及肉類加工廢水中氮、磷的控制標準。 早在 20 世紀 70、80 年代， 一些歐洲國家就對肉類加工廢水中的 TN 和 TP 提出了嚴格的排放標準。 例如，荷蘭屠宰污水及肉類加工廢水排放標準中明確要求，排入一般水體時 TN≤40 mg/L 且盡量避免其中含有磷質(zhì);丹麥廢水排放標準中則規(guī)定 TP≤1 mg/L〔25〕。 因此，為了滿足嚴格的排放標準，國外在屠宰及肉類加工廢水中氮、磷深度處理領域起步較早，目前已有相當?shù)难芯炕�礎和較多的工程實例。

　　2.2 我國屠宰及肉類加工廢水處理現(xiàn)狀目前， 我國用于屠宰及肉類加工廢水的處理技術有很多，根據(jù)處理程度的不同，分為預處理工藝、二級處理工藝、深度處理工藝。針對肉類加工廢水的高懸浮物、高油脂的水質(zhì)特點，通常采取格柵、隔油、絮凝氣浮/沉淀等物化法作為預處理工藝;針對其高 COD、BOD、NH4 + -N，通常采取好氧、厭氧或二者組合的生化法作為二級處理工藝〔31〕。截至目前，我國大量的屠宰及肉類加工廢水處理工程實踐， 除部分地區(qū)依據(jù)更嚴格的《水污染排放標準》地方標準以外，多數(shù)均是依據(jù)《肉類加工工業(yè)水污染物排放標準》(GB 13457—1992)來展開工作。 其中，比較常見的生物(組合)工藝如表 1 所示。

　　3 屠宰及肉類加工廢水處理工藝發(fā)展方向

　　隨著國家對環(huán)保的重視和民眾環(huán)保意識的日益增強， 我國對屠宰及肉類加工處理的排放要求越來越高，相應的技術需求也日益增加。就目前我國現(xiàn)有處理工藝而言， 可基本滿足新標準征求意見稿中對 COD、BOD5、SS、動植物油、NH4 + -N 等指標的要求，主要限制因素為其對廢水中 TN 及 TP 去除能力有限，且處理成本高、處理效果不穩(wěn)定。 因此，亟需開發(fā)出一批適合我國國情及氣候條件的新型屠宰及肉類加工廢水深度脫氮除磷工藝， 并力求實現(xiàn)將屠宰污水深度處理再利用，在減少屠宰廢水排放量的同時，能夠減少企業(yè)新鮮水用量和排水量， 緩解水資源緊張問題。

　　4 結(jié)論與展望

　　為了有效遏制我國水體富營養(yǎng)化日益嚴重的趨勢，并滿足人民日益增長的美好生活需要，針對我國屠宰及肉類加工廢水的處理成本高、 營養(yǎng)物質(zhì)去除能力有限等問題， 亟需開展強化脫氮除磷性能的研究， 在保證現(xiàn)有主流工藝 COD 及 NH4 +去除能力的基礎上，顯著提高反應體系的脫氮除磷能力，為我國經(jīng)濟高速發(fā)展及人民生活水平穩(wěn)步提高保駕護航。

　　參考文獻

　　[1] FAO. Food outlook：Biannual report on global food markets. Meat andmeat products[R]. Food and Agriculture Organization(FAO) of the United Nations(UN)，2013.

　　[2] Bouwman L，Goldewijk K K，Van Der Hoek K W，et al. Exploring glo﹣bal changes in nitrogen and phosphorus cycles in agriculture inducedby livestock production over the 1900—2050 period[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 2013，110(52)：20882-20887.

　　《屠宰及肉類加工廢水處理現(xiàn)狀及研究進展》來源：《工業(yè)水處理》，作者：佟 爽 1，2 ，趙 燕 1 ，祝 明 1 ，李 佳 1 ，劉思琪 1 ，陳四保 1