屠宰及肉类加工业污染管控途径研究

现代畜牧网 http://www.cvonet.com 2020/11/8 16:12:52 关注：1259 评论： 我要投稿

  摘要：文章针对屠宰及肉类加工业的主要环境污染问题，系统分析了目前该行业的管控政策、标准和技术，提出了今后行业管控技术的发展方向，旨在为该行业污染防治、环境质量改善等方面的研究提供参考。
  关键词：屠宰及肉类加工业；屠宰废水；污染防治；污染治理技术；污染管控作为农副产品加工重要的分支领域，近年来屠宰及肉类加工业持续稳定发展，目前我国已是世界上最大的肉类生产国，但该行业的环境问题备受关注，特别是其产生的废水、废气及固废的处置去向，一直是环境污染管控的重点。本文从国内外屠宰加工废水标准、处理技术、管理方法出发，结合存在的问题对我国今后屠宰及肉类加工业的发展方向和应用原则进行了总结，以期为屠宰及肉类加工业的污染防治工程设计和相关研究提供参考。
  1  行业污染管控政策及标准
  1.1  主要政策
  近年来，国家和地方相继出台了一系列与污染治理相关的政策、法规和管理制度，积极推进排污许可管理、第三方治理等制度的落实，对屠宰及肉类加工业污染的治理和管控都有着重要的现实意义。
  1.1.1  《水污染防治法》
  《水污染防治法》（2017年修订）要求排放工业废水，防止污染环境。向污水集中处理设施排放工业废水的，应当按照国家有关规定进行预处理，达到集中处理设施处理工艺要求后方可排放。
  1.1.2  《水污染防治行动计划》
  《水污染防治行动计划》（简称“水十条”），要求狠抓工业污染防治，专项整治包括农副食品加工在内的十大重点行业。制定农副食品加工行业专项治理方案，实施清洁化改造。
  1.1.3  《“十三五”生态环境保护规划》
  《“十三五”生态环境保护规划》提出了主要污染物排放总量显著减少，化学需氧量和氨氮排放减少10%的约束性指标。节约能源、降低能耗、减少污染物排放，是转变发展思路、创新发展模式、提高发展质量、加快经济结构调整、彻底转变经济增长方式的重要途径。
  1.1.4  排污许可制度
  目前，国务院办公厅发布的《控制污染物排放许可制实施方案》（国办发〔2016〕81号）要求建立健全基于排放标准的可行技术体系，推动企业污染防治措施升级改造和技术进步。《控制污染物排放许可制实施方案》对于在屠宰及肉类加工工业实施排污许可制度具有重要的支撑作用，对于排污许可证的申请、核发及监管具有重要的参考意义。
  1.1.5  《关于加强固定污染源氮磷污染防治的通知》
  生态环境部发布的《关于加强固定污染源氮磷污染防治的通知》要求提升氮磷污染防治水平，农副食品加工行业被列入总氮总磷重点排放行业。《关于加强固定污染源氮磷污染防治的通知》的发布有助于指导相关工况企业、污水集中处理设施优化升级生产治理设施，强化运行管理，提高脱氮除磷能力和效率。
  1.2  国内外污染排放标准
  1.2.1  国外排放标准
  1.2.1.1  废水方面
  美国1997年在美国联邦法典（CFR）中颁布了《肉类加工工业点源控制标准》，2004年又进行了修订。该标准适用于畜禽的屠宰、肉类制品的加工及包装。该标准根据加工厂规模、处理工艺，共分为17种处理水质要求，主要对生化需氧量（BOD5）、总可溶性固形物（TSS）、油脂、氨氮、总氮、pH值、粪大肠杆菌等指标做了限值规定。欧盟的《屠宰及肉类加工行业污染物排放标准》适用于“每天屠宰量达50t（约700头）以上的屠宰场和屠宰副产物加工量达10t/d以上的加工厂”，但只对BOD5、COD、SS、总氮、总磷做了要求。日本屠宰工业废水只对BOD5、COD、SS、总磷、大肠杆菌数、凯式氮（TKN）做了要求，其排放浓度显著高于其他国家和地区。印度仅对BOD5、SS、油脂做了限值要求。
  1.2.1.2  恶臭气体方面
  美国针对某些特定的物质制定了标准，如康涅狄格州规定硫化氢与甲硫醇46h的平均限值分别为6.30μg/m3和2.20μg/m3。荷兰2000年颁布的《国家排放准则》规定, 屠宰厂和肉类加工厂恶臭排放限值为C98.0,1-hour=1.50OUE/m3，新建污水处理厂恶臭排放限值为C98.0,1-hour=0.50OUE/m3。英国2003年颁布的《H4—恶臭管理导则》规定，食品加工行业的恶臭排放限值为C98.0,1-hour＜ 2.00OUE/m3。日本1971年制定的《恶臭防治法》规定了氨、甲硫醇、硫化氢、甲硫醚和三甲胺等5项指标的排放浓度限值。
  1.2.2  国内排放标准
  我国一直重视对屠宰及肉类加工行业污染的控制。在水污染控制方面，主要参考执行《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）、《肉类加工业水污染物排放标准》（GB 13457-1992）和《羽绒工业水污染物排放标准》（GB 21901-2008）；在大气污染控制方面，执行的国家标准主要为《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）和《恶臭污染物排放标准》（GB 14554-93）。目前，《屠宰与肉类加工工业水污染物排放标准（征求意见稿）》和《恶臭污染物排放标准（征求意见稿）》正处于征求意见中。
  就目前的废水处理而言，《肉类加工业水污染物排放标准》（GB 13457—1992）中对悬浮物、BOD5、COD、动植物油、氨氮、pH值和大肠杆菌数7项指标做了规定。2017年，国家在《屠宰与肉类加工工业水污染物排放标准（征求意见稿）》中增加了总氮、总磷、色度3项指标，与国外发达国家的排放标准相比，我国新标准的控制指标更多，且大部分排放标准更严格。在恶臭控制方面，我国在1993年颁发了《恶臭污染物排放标准》（GB 14554-1993），对氨、甲硫醇、硫化氢、甲硫醚、三甲胺、二氧化碳、二甲二硫和苯乙烯等8个污染物浓度做了规定。国内外屠宰及肉类加工行业水污染物排放标准对比情况见下表。
  2  污染管控的技术途径
  2.1  水污染治理技术
  屠宰与肉类加工业废水主要来自生产废水、配套设施的生活污水以及冷冻机房冷却水等，一般采用两级或三级处理，需根据间接或直接排放的要求，选择适当的工艺，最终满足一般排放标准或特别排放限值的要求，达标排放。
  2.1.1  一级处理
  一级处理常用工艺包括：格栅、沉淀、混凝、气浮、隔油等工艺单元。通过一级处理可以对悬浮物、畜禽毛羽、纤维、动植物油等污染物进行有效去除，并能够满足后续生化处理的要求。
  2.1.2  二级处理
  二级处理主要为生化处理过程，分为厌氧生物处理技术、好氧生物处理技术及组合技术。
  国内外屠宰及加工行业水污染物排放标准

  注：污染物指标浓度单位除美国大型屠宰厂为kg/t外，其余均为mg/L，色度为稀释倍数。
  厌氧生物处理技术用于去除COD、BOD5、SS等国内外屠宰及加工行业水污染物排放标准污染物，出水通常需要进一步采用好氧生化处理。主要技术单元及特点如下：
  （1）水解酸化技术是将厌氧生物反应控制在水解和酸化阶段，水力停留时间短，可提高废水可生化性，结构简单、造价低，一般要求进水COD浓度＜1500mg/L。
  （2）升流式厌氧污泥床（UASB）污泥量大、容积负荷高，反应器采用三相分离，结构紧凑、构造简单、运行方便。
  （3）膨胀颗粒污泥床（EGSB）呈膨胀状态；采用出水循环回流，可稀释进水，提高上升流速，改善传质效果。厌氧进水COD∶N∶P宜为100∶5∶1～500∶5∶1。
  好氧生物处理技术可有效去除COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、SS，主要技术单元及特点如下：
  （1）常规活性污泥法将废水与活性污泥（微生物）混合搅拌并曝气，使废水中的有机污染物分解，生物固体随后从已处理废水中分离，并可根据需要将部分回流到曝气池中，包括普通活性污泥法以及多点进水、吸附再生、延时曝气和高负荷率活性污泥等方式。工艺运行稳定，有机物去除效率高。
  （2）氧化沟具有推流式和完全混合式两种流态特点，泥龄较短、污泥负荷低、污泥产量少、耐冲击负荷性能良好。
  （3）生物滤池是将生物接触氧化和过滤结合在一起的工艺，由于填料细小，过滤作用强，因此一般不再设置二沉池。
  （4）生物接触氧化法不需要污泥回流，运行管理简便，生物量大、容积负荷高。
  （5）曝气生物滤池（BAF）容积负荷高、占地面积小，不易发生污泥膨胀，但水头损失大，对进水SS要求较高。
  组合技术在生化处理过程中兼有厌氧和好氧单元并具有生物脱氮除磷功能，主要技术单元及特点如下：
  （1）厌氧/缺氧/好氧（A/A/O）工艺流程简洁，污泥在厌氧、缺氧、好氧环境中交替运行，可抑制丝状菌繁殖，污泥沉降性能好，但难以同时获得良好的脱氮和除磷效果。
  （2）缺氧/好氧活性污泥（A/O）法是将厌氧水解技术作为活性污泥的前处理，具有一定的脱氮除磷功能。对废水中的有机物、氨氮等均有较高的去除效果，流程简单、投资省、操作费用低，缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率，具有较高的容积负荷且耐冲击负荷能力强。
  （3）序批式活性污泥（SBR）工艺操作灵活性好，耐冲击负荷性能好，但设计复杂，对自动控制要求高，池容较大。
  2.1.3  三级处理
  根据出水要求及用途，其他深度处理技术主要包括：化学除磷、混凝沉淀/过滤、人工湿地等。
  2.2  大气污染治理技术
  屠宰及肉类加工过程中，废气主要是待宰车间和屠宰车间以及污水站产生的无组织排放的恶臭气体，污染物主要为氨、硫化氢和其他恶臭物质；肉制品加工过程中，废气主要为蒸煮、腌制、烟熏、热加工工段和冷却过程产生的油烟。这些物质如不经妥善处理将严重污染大气、危害人类健康。
  2.2.1  颗粒物治理技术
  2.2.1.1  袋式除尘
  该技术利用纤维织物对含尘气体进行过滤，滤尘机制包括筛分、惯性碰撞、拦截、扩散、静电及重力作用等，其除尘效率达99%以上。
  2.2.1.2  静电除尘
  该技术利用气体电离使尘粒荷电，在电场力的作用下，荷电的尘粒在电场内迁移并被捕集。采用该技术不产生二次扬尘，净化效率高，但是需采取防腐措施，能够捕集0.01μm以上的细粒粉尘。
  2.2.1.3  旋风除尘
  该技术利用旋转的含尘气流产生的离心力，将颗粒污染物从气体中分离出来。结构简单，操作弹性较大，性能稳定，不受含尘气体的浓度、温度限制，不需要特殊的附属设备，占地面积小。
  2.2.1.4  湿法除尘
  技术是使废气与液体（一般为水）密切接触，将污染物从废气中分离出来。既能净化废气中的固体颗粒污染物，也能脱除气态污染物，同时还能起到对气体的降温作用。其特点是结构简单、造价低廉，长期运行会产生废水问题。
  2.2.2  恶臭治理技术
  2.2.2.1  喷淋除臭
  喷淋除臭适用于处理大气量、中高浓度的恶臭气体，通过特定的装置将洗涤液变成液雾或液膜，使污染物实现从气相到液相的转移，从而达到洗涤吸收有害气体和颗粒物的目的。
  2.2.2.2  生物除臭
  生物除臭适用于处理中低浓度的恶臭气体，是利用微生物把溶解于水中的恶臭物质吸收到微生物自身体内，通过微生物的代谢活动使其降解。该方法包括生物过滤法和生物洗涤法两类。
  2.2.2.3  活性炭吸附
  活性炭吸附适用于处理低浓度的恶臭气体或者作为多级脱臭系统中的终端净化单元。该技术是以活性炭为吸附剂，将臭气混合物中一种或多种组分积聚或凝缩在其表面，使混合物中的组分彼此分离达到净化效果。
  2.2.2.4  等离子体法
  等离子体法适用于其他方法难以处理的多组分恶臭气体。等离子体作用于气体污染物分子，污染物分子被激发并部分解离，最终被转化、分解。
  2.2.2.5  组合技术
  组合技术是采用上述两种或多种净化技术相结合的组合净化方法。组合技术适应性强，净化效率高。目前主要的组合技术是将喷淋与活性炭吸附相结合。
  2.2.3  烟熏、油炸废气治理技术
  2.2.3.1  机械分离法
  机械分离法按分离原理不同可分为三类：1）通过重力使油烟粗颗粒分离出来；2）利用惯性使油烟颗粒发生碰撞分离出来；3）利用海绵、无纺布、活性炭、陶瓷、海泡石等材料的表面吸附原理将油烟颗粒分离出来。该类技术设备简单，实际使用时分离率为40%～65%，可单独使用，也可用于油烟预处理。
  2.2.3.2  离心分离法
  该技术利用离心力分离净化油烟，按设备形式可分为动态离心和旋风分离。其中动态离心常置于集气罩前端作预处理，旋风分离设备简单、压降小、成本较低，但去除效率一般只有50%～70%，难以分离油烟细颗粒物，油烟污染物易堆结且不易清洗，一般只作为净化工艺的预处理。
  2.2.3.3  静电沉积法
  该技术适用于去除油烟颗粒物，利用高压电场作用下电子和烟尘粒子的碰撞，使烟尘颗粒带电，从而在电场力作用下使带电粒子在除尘区域被捕获，以达到净化分离的目的。油烟净化效率达90%以上。
  2.2.3.4  湿式净化法
  该技术是根据喷雾水膜除尘的工作原理，形成水膜、水雾来吸收油烟，从而达到净化目的，主要设施包括运水烟罩、洗涤塔。油烟净化效率为40%～70%。
  2.2.3.5  复合净化法
  复合净化法是将上述两种或多种净化技术相结合的方法。复合技术适应性强，油烟净化效率可达95%以上。目前主要有机械净化与静电沉积相结合、离心分离法与静电沉积相结合的复合方法。
  2.3  固体废物处理及处置技术途径
  2.3.1  资源化利用技术
  2.3.1.1  炼油
  屠宰生产中的膘类产品、下脚料可交由下游企业加工炼油，并根据不同的原料分别化制成食用油和工业用油。
  2.3.1.2  饲料及肥料
  屠宰过程中产生的碎肉、碎骨料、粪便和内容物，以及肉制品加工过程中产生的废肉料等可作为原副产材料生产饲料、肉骨粉和有机肥。
  2.3.2  清运处置
  污水处理站产生的栅渣、污泥、锅炉灰渣及不能资源化利用的废料对外委托清运处理，肉类加工企业的包装废料、生活垃圾由环卫定期清运。
  2.3.3  无害化处理技术
  屠宰场生产过程中，在宰前检疫和同步检疫中发现病死畜禽和病死畜禽产品的，可依据《病死及病害动物无害化处理技术规范》（农医发〔2017〕25号）处理。
  2.4  噪声治理技术
  企业规划布局宜使主要噪声源远离厂界和噪声敏感点并采用噪声治理技术。例如，待宰圈内由振动、摩擦和撞击等引起的机械噪声，通常采用加装减振垫、隔声罩等减振、隔声措施进行降噪处理；车间内的机械噪声可采取吸声和隔声等降噪措施；车间外的空气动力性噪声，通常采取安装消声器等降噪措施。
  3  行业污染管控过程的优化
  3.1  提升污染预防技术水平
  为降低污染产生量，提高控制水平，在屠宰及肉类加工行业的生产过程中应尽量采取先进的生产设备和工艺，如在待宰圈中采用干清粪技术；在屠宰过程中采用生猪屠宰成套技术；在肉品加工过程中采用畜禽骨深加工技术、节水型冻肉解冻技术以及新型节能塑封包装技术与设备等。
  3.2  细化环境管理措施
  3.2.1  环境管理制度方面
  在环境管理制度方面，应健全环境管理台账制度、排污许可证执行报告制度，特别是排污单位自行监测工作和非正常生产管理预案。
  3.2.2  无组织排放控制措施方面
  在无组织排放控制措施方面，对待宰圈和屠宰车间增加通风次数，及时清洗、清运粪便；原料库、加工车间运输过程采用密闭设备；厂内综合污水处理站应在产生恶臭区域加罩或加盖。
  3.2.3  污染治理设施的运行维护方面
  在污染治理设施的运行维护方面，应提高企业操作人员业务素质，开展定期培训，按照相关法律法规、标准和技术规范等要求运行和维护废气、废水污染治理设施，保证治理设施的正常运行。
  4  结语
  随着对环境质量改善需求的提升，屠宰及肉类加工业污染管控将会日趋精细化和科学化，特别是污染治理技术水平要求将不断提高，主要方向包括：适用于小型屠宰企业或屠宰点的低耗高效的污水生物脱氮除磷技术与装备；针对硫化物、低级脂肪酸、胺类等物质的高效脱臭菌株筛选技术；畜禽屠宰废物综合利用和无害化处理的技术与装备；屠宰加工受纳水体中抗生素耐药菌及处理技术；屠宰及肉类加工业特征污染物的采样、标样配置以及分析测试等方法与手段。