段艳平 曾 科1 代朝猛1 李亚萍2
（1.郑州大学环境与水利学院，河南 郑州 450002；
2.河南工业大学化学化工学院，河南 郑州 450052）
摘要 简述了含脂类废水水质特征和危害，指出了此类废水处理过程中所面临的问题，并对目前国内外含脂类废水的处理方法进行了分析，提出了含脂类废水处理强化方法的建议：采用高效反应器，增加微生物的活性和数量以提高脂类物质的降解效果；通过改善进水布水方式、用物理法除去废水中的浮油、用物理法和化学法相结合的方法去除乳化油、在预处理中去除尽可能多的脂肪酸等措施来提高传质效果；采用生物乳化剂（BE）、磁分离技术和超声波技术，增强微生物活性，提高反应器效能，从而提高油类物质与活性微生物的作用效率。 关键词 脂类废水 生物处理 废水处理强化
Review of lipid-containing wastewater treatment technique Duan Yanping1，Zeng Ke1哈尔滨工程大学学报,
Dai Chaomeng1，Li Yaping2. (1.College of Environment Science and Water Conservancy，Zhengzhou University，Zhengzhou
Henan 450002；2.School of Chemistry & Chemical Engineering，Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450052)
Abstract：After a brief introduction of the harm, and the quality characteristic of lipid-containing wastewater, the current kinds of techniques treating lipid-containing wastewater at home and abroad were analyzed.On basis of this analysis, the enhancement technique of the lipid-containing wastewater treatment was proposed: improving the activity and amount by adopting high efficiency reactor; enhancing mass transfer efficiency by improving mode of distribution of influent; removing floating oil by physical technique, removing emulsification oil by physical and chemical associative method ,and removing fatty acid as much as possible in the course of pre-treatment; adopting bio-emolsifier, magnetic separation and ultrasonic to improve microorganism character in the reactor,the operation performance of reactor, and the action efficiency of the oil matter and microorganism.
Keyword：lipid wastewater；biological treatment；enhancement technique of wastewater treatment
随着国民经济的增长，我国的日用化工业、油脂加工业、合成脂肪酸工业、肉类加工业、乳制品工业等取得了突飞猛进的发展，生产规模也迅速扩大，相应的废水排放量亦急剧增加。这些工业废水中，含有大量的油、脂肪、脂肪酸等脂类物质。加剧了含脂类废水的泛滥，对环境和人类健康造成了严重的影响。在荷兰，含脂类废水的污染物排放量相当于全国14%的人口排放的生活废水的污染物总量。因此，对这些工业排放的含脂类废水的处理日益受到关注。
1 含脂类废水的水质特征
脂类物质是废水中有机污染物的重要组分。城市污水中脂类物质的含量大约在40～100 mg/L，工业废水中屠宰厂、油脂加工精炼厂、食品加工厂、日用化工厂等排放的废水对环境水体中总脂类的贡献最大。
含脂类废水成分复杂，以含动植物油脂为原料的工业废水含有的脂类物质主要是长链脂肪
酸（LCFA）和直链的多元醇的脂（甘油三酸脂、磷脂等）以及它们的降解产物。这些脂类物质是可以生物降解的。纺织工业废水(以棉花为原料)则含有蜡以及环状醇与带有分支的链状脂肪酸所形成的酯，因此比较难以生物降解。表1给出了部分含脂类物质的工业废水的种类和水质特征[1]。
表1 含脂类废水及其水质特征
废水种类 | COD/(g·L-1) | 脂类/(g·L-1) |
屠宰废水 | 2.0～3.0 | 0.35～0.52 |
乳品工业废水 | 0.10～0.95 | 0.02～1.30 |
食用油精炼废水 | 4.3～8.9 | 0.55～1.00 |
羊毛洗涤废水 | 9.0～85.0 | 2.0～15.0 |
脂肪提炼加工废水 | 2.7～7.4 | 0.10～0.54 |
日用化工废水 | 3.0～5.0 | 0.15～0.20 |
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2 含脂类废水的危害
由于此类废水中含有大量的脂肪酸、甘油、表面活性物质、油脂等呈现出良好的乳化性和亲和性，少量能导致水体的COD、BOD迅速升高，更加剧了处理的难度。同时进入城市污水处理厂的含脂类有机废水中的中长链脂肪酸、油类物质包裹在填料外层阻碍氧的传质，导致好氧微生物代谢紊乱。如果这类物质未经处理直接进入江河湖海水体，则危害水体生态系统，严重污染周围环境。在污水排放系统中中长碳链脂肪酸及油脂的积累会导致排水管道的水力容量损失（或排水管道堵塞）。
在废水处理厂中油状的中碳链脂肪酸(MCFA)和固状的长链脂肪酸(LCFA)混和油脂阻塞格栅，在污泥泵中积成渣垢，影响设备的正常运行。且在好氧处理单元和最终沉淀池中，含脂肪酸的混合物会结成“脂球”连同粘附的污泥处于悬浮状态，随最终出水排出。一方面造成污泥流失，同时也影响出水水质。
3 含脂类废水处理面临的问题
目前，对于含脂类废水处理存在的问题，主要体现在以下两个方面：①污泥常被漂浮的油脂包裹，从而引起污泥上浮和流失；②长链脂肪酸（特别是游离脂肪酸）有较强的毒性，常对微生物菌引起抑制。这两个问题也是造成含脂类废水处理系统不稳定的主要原因。
工业废水中的部分脂类物质可以比较容易地以物理方法除去，例如气浮、重力分离等。脂类一般在厌氧处理中降解很慢，因此需要相对长的保留时间，但它们在厌氧反应器（或其它生物处理系统）中，由于容易上浮而很难停留较长时间。因此，上浮问题成为脂类物质破坏厌氧或好氧处理的严重问题。
在厌氧处理系统中，长链脂肪酸的降解是限速步骤，且受产气量和COD去除率的限制。在处理以植物油为原料的脂类废水时，必须考虑到长链脂肪酸的缓慢降解和毒性。
因此，克服LCFA的抑制作用及污泥上浮和流失将是处理含脂类废水的关键。
4 含脂类废水的处理方法研究
4.1 含脂类废水处理现状及分析
4.1.1 物理法处理
隔油、气浮是含脂类废水常用的物理方法，主要去除废水中的浮油、乳化油和悬浮物等。一般作为预处理。
（1）隔 油
隔油主要是去除含脂类废水中的浮油和大部分悬浮物。隔油时常采用加入硫酸的方法，加入硫酸的目的是使皂脚水解成脂肪酸南艺学分制，同时使废水中的乳化油变成溶解油而利于去除[2]。再经过酸化隔油处理后，废水中的油脚、皂脚等脂类物质及其他固体悬浮物都会被分解，油脂还可以回收，不仅提高了酸油得率，增加企业效益，而且可以降低废水中各种污染物的浓度，同时COD和BOD5的浓度也大大降低，为下一步的处理创造了条件。郑鹏等[3]麦胚凝集素采用隔油预处理油脂废水，有效降低了废水中油的含量，减轻了后续生物处理的负荷。
（2）气浮法
该法对于去除含脂类废水中的乳化油有特殊功效。通常先投加混凝剂，中和或改变胶体粒子表面电荷，破坏乳化油的稳定性并形成絮凝体，投加混凝剂可使气浮法的除油效率提高一倍。
目前气浮法除油已广泛用于处理含脂类废水，且处理效果良好。刘义等[4]采用水解酸化-气浮-SBR工艺处理乳制品废水，COD和油的去除率分别为95%和93%，取得了很好的效果。
梁松雪等[5]采用水解酸化－涡凹气浮－SBR处理屠宰废水，COD由2 824 mg/L降低至100 mg/L，出水达到国家《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB 13457－92)中的一级标准。
隔油、气浮是含脂类废水预处理工艺中较为成熟的技术。但在采用时，需根据处理水的水质和水量，对不同单元进行最佳组合，以达到既经济又获得良好的处理效果。
4.1.2 化学法处理
常用于处理含脂类废水的化学法主要有水解、化学沉淀等，主要是去除废水中的油，脂肪等脂类。此法一般也作为废水的预处理。
（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，常作为含脂类废水的预处理。通常采用石灰、NaOH、胰脂肪酶、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150～300 mg/L，可使平均脂肪颗粒的粒径降到处理前脂肪颗粒粒径的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粒径的60％±3％，而且胰脂肪酶更适用
于水解牛肉脂肪；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[6]。但是用碱性水解处理含脂类废水会导致废水的pH出现波动，难以控制，使后续处理工艺不易正常运行。
（2）混凝处理
红脊长蝽常用的混凝剂有铝盐、铁盐等，其中聚合硫酸铁混凝处理含脂类废水效果较好。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和温度适用范围，用它作为混凝剂处理含脂类废水，COD和度去除率分别可达75%和95%以上[7]。
单纯的混凝处理存在一个明显的问题，就是屠宰厂排放的含脂类废水中含有大量的血水，难以除去，并且同时产生大量的污泥和废渣。所以如果在使用混凝剂处理前，先对含脂类废水进行适当变性处理。王毅等[8]对屠宰废水变性预处理后，采用硫酸亚铁和氧化钙复合混凝剂进行絮凝处理，COD的去除率可达到90.7%，取得了较好的处理效果。
混凝法处理废水成本低，低温下具有较好的处理效果。且此法简便、高效，有较好的环境
效益。但是该法处理的废水限于COD小于l 000 mg/L的废水，对于高浓度废水，还需必要的后续处理。因此，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。
4.1.3 生物处理
4.1.3.1 好氧处理
（1）活性污泥法
传统的活性污泥法COD去除率一般为80%左右，BOD5约为90%[9]，处理含脂类废水一般难以达到废水综合排放标准。主要原因是：第一、长碳链脂肪酸(LCFA)在水中溶解度很差。含酸废水酸化时，LCFA会形成粘滞的难以过滤的沉淀物，即使在相同pH的溶液中，滤液中仍含有极限溶解度所允许的粘质（LCFA等），给水处理带来很大的困难。第二、传统活性污泥法中，大部分微生物对中长碳链脂肪酸及油脂物质的直接分解能力低，对高浓度有机废水的抗冲击能力差，并且容易产生污泥膨胀等问题。
采用序批式间歇活性污泥法(SBR法)可大大突破这一界限。SBR法用于肉类加工废水处理，
COD去除率可达95%以上。在SBR法的基础进行改进后出现了二段SBR法，其特点是系统设两段SBR池串联，分别培养出适宜于不同有机物的专性菌，从而使不同种类的有机物在不同的生化条件下都得到充分降解。该法对水质水量的变化适应能力强，运行灵活，抗冲击能力强，出水水质稳定，易实现自动化控制[10]。王建军上海市公安局长落网记[11]采用两段SBR法处理屠宰废水，COD和油的去除率分别达94.4%、93.6%。曹恩伟等[12]采用SBR工艺处理合成脂肪酸废水，运行结果表明，工艺简单，运行费用低，处理效果良好。
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