联合国粮农组织报告显示， 在过去的 30 a 中，全球肉类生产量翻了 1 倍〔1〕，预计到 2050 年底将再次翻倍〔2-3〕。 2004 年美国环境保护署(USEPA)将屠宰废水列为农业和食品范畴内最有害的工业废水之一，其排放会导致地面水体富营养化以及地下水的污染〔4〕。 目前，屠宰及肉类加工废水约占全国工业废水排放总量的 6%、 农副食品加工业废水排放总量的 36.7%，是我国重要的工业废水之一〔5〕。
屠宰及肉类加工废水是一种典型的有机废水，富含蛋白质及油脂，不含重金属、有毒物质，主要营养物质为氮(N)、磷(P)，属于高氮高磷高有机废水〔6〕。其中，氮主要以有机物或铵盐(NH4 + )形式存在，而磷主要以磷酸盐(PO4 3-)形式存在〔7〕。 氮、磷被认为是导致水体富营养化的最主要因素之一。当氮、磷进入地表水时，藻类生长速度会迅速提高，引起水体缺氧，逐渐形成水体富营养化，直接影响到水体的感观，且对水中生物有毒害作用〔8〕。 为此国家环境保护部会同国家质量监督检验总局于 2017 年开展了对《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB 13457—1992)的修订工作(以下简称新标准)，在新标准的征求意见稿中明确要求直接排放废水中 TN≤25 mg/L、TP≤2 mg/L，间接排放废水中 TN≤70 mg/L、TP≤8 mg/L。可以预见， 随着出水标准的提高将对屠宰及肉类加工废水处理工艺提出更高的要求。
笔者在总结现行屠宰及肉类加工废水处理工艺的基础上， 结合存在的问题对今后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废水处理工程的设计和相关研究提供参考。
1 常见屠宰及肉类加工废水处理工艺
屠宰废水有机物含量高且可生化性好 ， 其 BOD5/COD>0.5，同时含有高浓度有机氮、NH4 + -N 及游离氨，研究表明，生物处理工艺是最经济有效的处理方法之一〔9〕。 其中对 COD 的去除如式(1)所示。 屠宰废水中有机氮先通过氨化作用转化为 NH4 +或者直接进入生物合成途径以支持细菌生长，而后 NH4 + 经两步硝化成为硝酸盐(NO3 - )，如式(2)所示，紧接着 NO3 - 经两步反硝化成为氮气，如式(3)所示。有机底物(CH2O)+O2+NH3+PO4 3-→C5H7O2N+CO2+H2O (1) NH4 + +O2→NO2 - +O2→NO3 - (2) NO3 - +CH2O→NO2 - +CH2O→N2 (3)近年来，也有研究发现，处理过程中可能还有短程硝化-反硝化以及同步硝化-反硝化的发生，由于这两个过程能够节省大量的能耗及相应缩短运行时间，因此逐渐成为研究的热点和前沿方向。目前， 国内外常采用生物处理工艺或以生化为主的物化生化组合工艺来处理屠宰废水〔10〕。 由于物化手段常应用于组合工艺，因此，首先对其研究进行简要的说明。
1.1 物理化学处理技术根据屠宰及肉类加工废水污染负荷不同， 常采用的物理化学方法有气浮、碱性水解或酶水解、混凝处理等〔10-11〕。 虽然物理化学处理方法的去除率高且操作简便， 但其只是将污染物从废水中转移到其他介质中，并没有从根本上加以去除，还需进一步处理或处置。 1.2 生物处理技术生物处理技术是利用微生物来去除屠宰废水中有机物和病原体的废水处理方法，其 BOD 去除率可达 90%〔12〕。 生物处理技术主要包括厌氧工艺、好氧工艺以及人工湿地(CWs)等。 其中，常见的厌氧工艺有厌氧折流板反应器(ABR)、厌氧滤池(AF)、厌氧塘 (AL)、稳 定 塘 (SP)、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、厌氧序批式反应器(SBR)等，常见的好氧工艺有活性污泥法(AS)、生物接触氧化法(BCO)、好氧 SBR 等〔13-14〕。 研究与实践结果表明，这些污水处理工艺可以有效去除 BOD，但绝大部分工艺基本未考虑脱氮除磷功能。 1.3 工艺组合截至目前， 国内外所开发的生物/物理-生物组合工艺有：BCO-混凝沉淀〔15〕、一体式厌氧-好氧固定膜反应器〔16〕、ABR-循环活性污泥系统(CASS) 〔17〕、ABR-AF〔18〕、ABR-二级 BCO〔19〕、水解酸化-CASS〔20〕、厌氧-缺氧-好氧折流生物反应器〔21〕、水解酸化-两段式 SBR〔22-24〕等。对于组合工艺而言， 主要有两种可行的运行模式：(1)厌氧工艺前置，好氧工艺后置，通过回流形成好氧硝化/吸磷+厌氧反硝化的良性闭合循环， 以达到脱氮除磷的目的;(2)形成一体化装置，在同一反应器内实现厌氧-好氧环境的有效循环。 例如刘艳娟等〔19〕采用 ABR-二级 BCO 处理工艺处理北京市某肉联厂实际废水，其出水水质达到北京市《水污染物排放标准》(DB 11/307—2005)排入地表水体及汇水范围的一级 B 标准。 V. E. Aponte﹣Morales 等〔24〕开发出菱沸石-SBR 工艺， 强化处理厌氧消化后猪废物中的 TN，其去除率高达 97%。
2 国内外屠宰及肉类加工废水处理现状
2.1 国外屠宰及肉类加工废水处理现状国外针对肉类加工废水处理工艺的研究历程同我国基本相同， 同样是先对废水中有机物的去除进行研究，而后发展到控制废水中的氮、磷，展开该类废水深度处理的相关研究。 与我国研究现状不同的是，为了有效控制水体富营养化，国外较早提出了对屠宰及肉类加工废水中氮、磷的控制标准。 早在 20 世纪 70、80 年代， 一些欧洲国家就对肉类加工废水中的 TN 和 TP 提出了严格的排放标准。 例如，荷兰屠宰污水及肉类加工废水排放标准中明确要求，排入一般水体时 TN≤40 mg/L 且尽量避免其中含有磷质;丹麦废水排放标准中则规定 TP≤1 mg/L〔25〕。 因此，为了满足严格的排放标准，国外在屠宰及肉类加工废水中氮、磷深度处理领域起步较早，目前已有相当的研究基础和较多的工程实例。
2.2 我国屠宰及肉类加工废水处理现状目前， 我国用于屠宰及肉类加工废水的处理技术有很多，根据处理程度的不同，分为预处理工艺、二级处理工艺、深度处理工艺。针对肉类加工废水的高悬浮物、高油脂的水质特点，通常采取格栅、隔油、絮凝气浮/沉淀等物化法作为预处理工艺;针对其高 COD、BOD、NH4 + -N，通常采取好氧、厌氧或二者组合的生化法作为二级处理工艺〔31〕。截至目前，我国大量的屠宰及肉类加工废水处理工程实践， 除部分地区依据更严格的《水污染排放标准》地方标准以外，多数均是依据《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB 13457—1992)来展开工作。 其中，比较常见的生物(组合)工艺如表 1 所示。
3 屠宰及肉类加工废水处理工艺发展方向
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。就目前我国现有处理工艺而言， 可基本满足新标准征求意见稿中对 COD、BOD5、SS、动植物油、NH4 + -N 等指标的要求，主要限制因素为其对废水中 TN 及 TP 去除能力有限，且处理成本高、处理效果不稳定。 因此，亟需开发出一批适合我国国情及气候条件的新型屠宰及肉类加工废水深度脱氮除磷工艺， 并力求实现将屠宰污水深度处理再利用，在减少屠宰废水排放量的同时，能够减少企业新鲜水用量和排水量， 缓解水资源紧张问题。
4 结论与展望
为了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美好生活需要，针对我国屠宰及肉类加工废水的处理成本高、 营养物质去除能力有限等问题， 亟需开展强化脱氮除磷性能的研究， 在保证现有主流工艺 COD 及 NH4 +去除能力的基础上，显著提高反应体系的脱氮除磷能力，为我国经济高速发展及人民生活水平稳步提高保驾护航。
参考文献
[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.
《屠宰及肉类加工废水处理现状及研究进展》来源：《工业水处理》，作者：佟 爽 1，2 ，赵 燕 1 ，祝 明 1 ，李 佳 1 ，刘思琪 1 ，陈四保 1
