1. 论文基本信息

1.1. 标题

屠宰废水处理工程设计与调试 (Design and Commissioning of Slaughtering Wastewater Treatment Engineering)

1.2. 作者

赵佳佳、龚南军、刘宇盟 (ZHAO Jiajia, GONG Nanjun, LIU Yumeng) 通信作者：赵佳佳 (ZHAO Jiajia)，女，1986年出生，河南南阳人，硕士，工程师。主要从事水生态治理、水污染治理的研究和咨询设计工作。

1.3. 作者单位

湖北省生态环境科学研究院 (Hubei Research Institute of Ecological and Environmental Science)，武汉 (Wuhan) 430070, 中国。

1.4. 发表期刊

《给水排水》 (Water & Wastewater Engineering) 该期刊在水处理和环境工程领域具有一定的学术影响力。

1.5. 发表年份

2025年 (期刊收稿日期为 2024-09-04，出版年份为 2025年)

1.6. 摘要

本文介绍了一种用于处理屠宰废水的工艺流程，该流程包括粗格栅、振动筛网、隔油池、调节池、气浮机、两级 MBBR 池、二沉池、接触消毒池和两级人工湿地。研究发现，通过在调节池中设置较长的水力停留时间 (Hydraulic Retention Time, HRT) 可以有效解决废水间歇性排放与生化池连续运行之间的矛盾。两级 MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) 池和两级人工湿地被证明能够高效去除各类污染物。最终，处理后的出水水质完全符合《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB 13457-92) 表 3 中针对畜类屠宰加工所规定的一级排放指标要求。

1.7. 原文链接

/files/papers/691dc4008106199151d7e970/paper.pdf 该论文已正式发表于《给水排水》期刊。

2. 整体概括

2.1. 研究背景与动机

核心问题： 屠宰废水因其高浓度有机物、悬浮物 (Suspended Solids, SS) 和动植物油等特点，以及排放的间歇性，对环境造成严重污染。如何经济高效地处理这类废水，并使其达到严格的排放标准，是当前环境工程领域面临的重要挑战。 重要性： 随着国家对环境保护要求的日益提高，特别是《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB 13457-92) 等法规的出台，屠宰企业面临着巨大的废水处理压力。确保废水达标排放不仅是企业合规性的要求，也是保护地表水体环境的必要举措。 现有挑战或空白：

• 高污染物浓度： 屠宰废水中含有大量的皮毛、碎骨肉、油脂、血污等，导致 COD (Chemical Oxygen Demand)、BOD5 (Biochemical Oxygen Demand in 5 days)、SS 和动植物油浓度极高。
• 间歇性排放： 屠宰作业通常具有时段性（如凌晨集中宰杀），导致废水排放量和水质波动大，给连续运行的生化处理系统带来冲击。
• 现有技术局限： 传统的处理工艺可能难以同时满足高去除效率、运行稳定性、经济性以及对特殊污染物（如油脂、泡沫）的有效处理。 本文的切入点或创新思路： 本文针对屠宰废水的特点，提出了一套组合工艺流程，旨在通过物理预处理、化学强化（气浮）、高效生物处理（MBBR）和生态深度净化（人工湿地）相结合的方式，实现稳定的高标准排放。特别地，文中强调了调节池的优化设计以应对间歇性排放，以及 MBBR 工艺对高浓度有机物的处理能力，并针对气浮过程中的泡沫问题提出了专利设计，体现了工程实践中的创新性。

2.2. 核心贡献/主要发现

主要贡献：

• 提出并成功设计、调试了一套结合了粗格栅、振动筛网、隔油池、调节池、气浮机、两级 MBBR 池、二沉池、接触消毒池和两级人工湿地的屠宰废水处理工程，实现了高标准出水。
• 验证了长停留时间调节池在均衡废水水质水量、确保后续生化处理连续稳定运行方面的有效性。
• 证明了两级 MBBR 工艺在处理高浓度、可生化性良好屠宰废水中的高效性，并通过分段控制污泥浓度和驯化优势菌种，提升了污染物降解效率。
• 通过实际工程调试，解决了气浮机在处理屠宰废水时出现的严重泡沫溢流问题，并设计了一种 气浮设备用防泡沫溢流罩 专利，提高了气浮处理的稳定性。
• 结合人工湿地进行深度净化，降低了运行费用，并兼顾了厂区环境美化。 关键结论或发现：
• 组合工艺流程能够有效去除屠宰废水中的 COD、BOD5、SS、NH3-N 和动植物油等主要污染物，总去除率分别达到 98.1%、99.1%、97.5%、96.8% 和 98.8%。
• 处理后的终端排放水质远优于《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB 13457-92) 表 3 中畜类屠宰加工的一级排放指标要求。
• 调节池设置近 30 小时 (h) 的水力停留时间是应对间歇性排放的关键。
• MBBR 工艺通过生物膜和悬浮填料结合，能够实现较高的生物量和污染物降解效率，并且抗冲击负荷能力强。
• 人工湿地作为末端处理单元，在进一步净化水质的同时，具有运行费用低和环境美化作用。

3. 预备知识与相关工作

3.1. 基础概念

理解本文的屠宰废水处理工程，需要了解以下关键概念：

• 屠宰废水 (Slaughtering Wastewater)：指畜禽在屠宰、加工过程中以及清洗设备、场地等环节产生的废水。其特点是水质水量波动大、有机物浓度高（主要包括蛋白质、脂肪、血液、碎肉、粪便等）、悬浮物含量高、油脂含量高，并含有氮、磷等营养物质及病原微生物，具有较强的污染性。
• 水力停留时间 (Hydraulic Retention Time, HRT)：指废水在反应器或处理构筑物中平均停留的时间，通常计算公式为 V/Q，其中 $V$ 为构筑物有效容积， $Q$ 为废水流量。在本文中，调节池设置较长的 HRT 旨在平衡水质水量。
• 粗格栅 (Coarse Grille)：废水预处理的第一步，通过设置一定间隙的栅条，拦截废水中的大块固体杂物，如皮毛、碎肉、塑料袋等，以保护后续水泵和处理设备。
• 振动筛网 (Vibration Screen)：一种机械过滤设备，利用振动使废水通过筛网，去除比筛孔小的悬浮物，通常用于去除较细小的毛发、碎肉等。
• 隔油池 (Grease Trap Tank)：利用油水密度差异及油滴在水中上浮的原理，分离废水中的动植物油和脂肪。通常分为若干格，通过挡板或溢流堰使废水缓慢流动，油脂上浮聚集，定期撇除。
• 调节池 (Regulating Tank)：用于均衡废水的水量和水质。由于工业废水排放的间歇性和不稳定性，通过调节池可将废水储存并匀速排放，确保后续处理单元（特别是生物处理单元）的稳定运行，避免水质水量冲击。
• 气浮机 (Air Flotation Machine)：一种固液或液液分离设备，通过向水中通入或产生大量微细气泡，使其附着在废水中的悬浮物或油珠上，形成比重小于水的浮体，从而上浮至水面形成浮渣，再通过刮渣装置将其去除。可有效去除废水中的油脂、悬浮物和部分 COD。本文使用的是 涡凹气浮机 (Vortex Air Flotation Machine)。
• MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)：移动床生物膜反应器，是一种新型高效生物处理工艺。其核心是在反应器中填充比重接近于水的悬浮填料，微生物附着在填料表面形成生物膜。填料在曝气和水流作用下在反应器内自由移动，使生物膜与污染物充分接触。MBBR 结合了传统 活性污泥法 (Activated Sludge Method) 和 生物膜法 (Biofilm Method) 的优点，具有生物量高、抗冲击负荷能力强、占地面积小等特点。
  • 生物膜法 (Biofilm Method)：利用微生物附着在固体载体表面形成生物膜来处理废水。
  • 活性污泥法 (Activated Sludge Method)：通过在曝气池中培养和维持大量悬浮生长的微生物絮体（活性污泥）来降解污染物。
• 二沉池 (Secondary Sedimentation Tank)：在生物处理单元（如 MBBR 或活性污泥法）之后，用于分离生物处理后的出水和生物污泥，使污泥沉淀回流或排出，处理水溢流进入后续处理单元。
• 接触消毒池 (Disinfecting Tank)：用于对生物处理后的废水进行消毒，杀灭其中的病原微生物，以确保排放水体符合卫生标准。常用的消毒剂包括次氯酸钠、二氧化氯等。
• 人工湿地 (Constructed Wetland)：一种模拟自然湿地生态系统原理的废水处理技术。通过湿地植物、基质（填料）和微生物的协同作用，对废水中的有机物、氮、磷及悬浮物进行净化。通常分为表面流湿地、潜流湿地等。本文采用 水平潜流形式 (Horizontal Subsurface Flow)。
• COD (Chemical Oxygen Demand)：化学需氧量，表示水中有机物和部分无机物在一定条件下被强氧化剂氧化时所消耗的氧气量，是衡量水体有机污染程度的重要指标。
• BOD5 (Biochemical Oxygen Demand in 5 days)：五日生化需氧量，表示水中有机物在有氧条件下，微生物在 20°C 下 5 天内分解有机物所需的氧气量，反映了水中有机物的可生化降解性。
• SS (Suspended Solids)：悬浮物，指悬浮在水中的不溶于水且不能通过滤纸的固体物质，包括泥沙、有机碎屑、微生物等。
• NH3-N (Ammonia Nitrogen)：氨氮，指以铵盐或游离氨形式存在于水中的氮，是水体中的一种重要污染物，过高会导致水体富营养化和毒性。
• 动植物油 (Animal and Vegetable Oil)：指废水中的油脂类物质，来源于动植物脂肪，其存在会导致水体表面形成油膜，影响水生生物生存，并增加处理难度。
• 大肠菌群 (Fecal Coliform)：微生物指标，用于指示水体是否受到粪便污染，是评价水体卫生状况的重要指标。
• B/C 值 (BOD5/COD ratio)：BOD5 与 COD 的比值，通常用于衡量废水的可生化性。一般认为，B/C 值大于 0.3 时，废水具有较好的可生化性，适合采用生物处理方法；大于 0.45 时，可生化性非常好。

3.2. 前人工作

文章在 2 设计处理工艺 部分提及，并引用了参考文献 [1] 和 [2]：

• 气浮-UASB-$\mathrm{A}^2\mathrm{O}$ 工艺：刘运鹏等 (2019) 在屠宰废水处理中应用了该组合工艺。UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 是一种厌氧生物处理技术，通过形成高密度的厌氧颗粒污泥床来处理废水，具有容积负荷高、产甲烷等优点。A2O (Anaerobic-Anoxic-Oxic) 是一种三段式活性污泥工艺，分别设置厌氧、缺氧、好氧区，用于高效去除有机物、氮和磷。

• 气浮-UASB-接触氧化组合工艺：刘士军等 (2018) 采用该工艺处理屠宰废水。接触氧化法 (Contact Oxidation Method) 是一种生物膜法，将填料浸没在曝气池中，微生物在填料表面形成生物膜，通过曝气提供氧气，降解污染物。

  这些前人工作表明，气浮 作为预处理单元在去除屠宰废水油脂和悬浮物方面应用广泛，而后续的 UASB、A2O 或 接触氧化 等生物处理技术则用于有机物和营养物质的去除。本文的 MBBR 工艺与这些生物处理技术类似，都是利用微生物降解污染物，但在具体形式和效能上有所区别。

3.3. 技术演进

屠宰废水处理技术从最初的物理（格栅、沉淀）、化学（混凝沉淀、气浮）处理，逐步发展到高效生物处理（厌氧、好氧、A/O、A2O、MBR、MBBR 等），并结合深度处理（过滤、消毒、人工湿地）。

• 物理预处理：始终是屠宰废水处理的第一步，用于去除大颗粒杂质和悬浮物，保护后续设备。

• 气浮：作为一种高效的物化预处理手段，在去除屠宰废水中的油脂和部分悬浮物方面效果显著，是多数屠宰废水处理工艺中的关键环节。

• 生物处理：是核心，主要利用微生物降解废水中的高浓度有机物和氮磷。从传统活性污泥法到 UASB、A2O、MBBR 等，生物处理技术不断向着高效、紧凑、抗冲击负荷能力强的方向发展。MBBR 因其生物量高、不需污泥回流系统（部分情况下）、占地小等优势，成为处理高浓度有机废水的优选。

• 深度处理：随着排放标准的提高，消毒和进一步的 脱氮除磷、除浊 变得必要。人工湿地 因其运行费用低、维护简单、具有生态效益，常被用作末端深度净化单元。

  本文的工作处于这一技术演进的背景下，它结合了成熟的物理化学预处理（粗格栅、振动筛网、隔油池、气浮机）和先进的生物处理技术（两级 MBBR），并辅以生态深度净化（两级人工湿地），旨在形成一套稳定、高效且经济的组合工艺，以满足当前严格的排放标准。其在 气浮 调试中遇到的泡沫问题及专利解决方案，也体现了工程实践中的细节优化。

3.4. 差异化分析

本文提出的工艺与参考文献 [1, 2] 中的方法相比，主要有以下差异和创新点：

• 生物处理核心技术的选择：本文选择了两级 MBBR 工艺作为主要的生物处理单元，而参考文献 [1] 使用 UASB-A2O，参考文献 [2] 使用 UASB-接触氧化。MBBR 结合了 生物膜 和 活性污泥 的优点，具有更高的生物量和更强的抗冲击负荷能力，对于屠宰废水这种水质水量波动大的废水，可能表现出更好的稳定性。

• 两级 MBBR 的精细化设计：本文明确采用了两级 MBBR 池并结合各自的沉淀池（一级 MBBR 后接 竖流沉淀池，二级 MBBR 后接 二沉池），并强调了分段控制污泥浓度、分段驯化优势菌种的策略，这有助于优化不同阶段的生物反应效率，提高整体去除率。

• 针对工程问题的专利解决方案：在气浮机调试过程中，遇到了严重的泡沫溢流问题，本文作者为此设计并申请了 一种气浮设备用防泡沫溢流罩 专利。这是针对实际工程痛点提出的具体解决方案，显著提升了工程的运行可靠性，并且在后续运行中不再需要投加混凝剂、助凝剂，降低了运行成本。

• 末端深度净化选择：本文采用两级人工湿地进行深度净化，这是一种相对生态、运行成本较低且具有环境美化功能的处理方式。相较于某些机械深度处理单元，它可能更侧重于生态效益和可持续性。

• 调节池的强化作用：文中特别强调了调节池设置较长的停留时间 (29.87h)，以充分应对屠宰废水间歇排放和水质水量波动问题，这在工程设计中是重要的优化点。

  总体而言，本文的亮点在于其组合工艺的优化配置，尤其是在生物处理核心技术 MBBR 的应用及其两级设计上，以及针对实际工程运行中遇到的具体问题（如气浮泡沫）提出的创新性解决方案。

4. 方法论

4.1. 方法原理

本文提出的屠宰废水处理工程方法，其核心原理是构建一个多级、组合式的物理-化学-生物-生态处理系统，以应对屠宰废水高浓度、复杂组分和间歇性排放的特点。通过层层递进的处理单元，逐步去除废水中的大颗粒悬浮物、油脂、有机污染物、氨氮以及微生物，最终达到严格的排放标准。

整体思路：

1. 物理预处理：先行去除大块杂质和较细的悬浮物，降低后续处理负荷。
2. 隔油：专门针对屠宰废水高油脂的特点进行预处理。
3. 水质水量调节：应对废水排放的间歇性，确保后续生化处理的稳定。
4. 化学强化预处理（气浮）：高效去除剩余的油脂和悬浮物，减轻生物处理负荷。
5. 高效生物处理（两级MBBR）：利用高生物量的生物膜降解有机物和氨氮。
6. 固液分离（二沉池）：分离生物处理后的污泥和水。
7. 消毒：杀灭病原微生物。
8. 生态深度净化（两级人工湿地）：进一步去除残余污染物，改善出水水质，并实现生态效益。

4.2. 核心方法详解 (逐层深入)

4.2.1. 粗格栅 + 振动筛网

• 目的： 去除废水中的大块悬浮物、皮毛、碎肉、骨头等固体杂质，防止堵塞水泵和管道，并减轻后续处理单元的负荷。
• 原理： 物理拦截和筛分。
• 构筑物/设备参数（表2）：
  • 粗格栅： 1 座，地下钢筋混凝土结构。池体尺寸 $3.2 \ \mathrm{m} \times 2.2 \ \mathrm{m} \times 2.2 \ \mathrm{m}$。两条格栅渠，渠深 $2.2 \ \mathrm{m}$，渠宽 $800 \ \mathrm{mm}$。人工粗格栅栅条间隙 $5 \ \mathrm{mm}$，安装角度 $60^\circ$。
  • 振动筛网： 位于粗格栅之后，配套螺旋输送机，用于进一步去除皮毛、肉沫等较细的固体物质。
• 调试结果（表3）： 粗格栅与振动筛网组合对 COD、BOD5、SS、动植物油 分别有 10%、10%、20%、5% 的去除率。对 SS 的去除效果最显著，符合其去除固体物质的功能。

4.2.2. 隔油池

• 目的： 利用油水密度差，通过重力分离去除废水中的大部分动植物油。
• 原理： 废水在隔油池中缓慢流动，油滴上浮至水面，形成油层，通过集油装置撇除。
• 构筑物/设备参数（表2）：
  • 1 座分 2 组，每组分 2 格。单组有效面积 $7.28 \ \mathrm{m^2}$。
  • 设计近期表面负荷 $0.77 \ \mathrm{m/(m^2 \cdot h)}$。
  • 池体下部设污泥斗，上部隔油，排泥用气动隔膜泵。
• 调试结果（表3）： 隔油池对 COD、BOD5、SS、动植物油 分别有 20%、25%、35%、30% 的去除率（基于其进水浓度）。对 动植物油 的去除效果显著，验证了其在油脂去除中的重要作用。

4.2.3. 调节池

• 目的： 均衡屠宰废水间歇排放带来的水量和水质波动，确保后续生物处理单元的连续稳定运行。
• 原理： 废水在池内充分混合，通过较长的停留时间，平滑水质峰值和水量波动。
• 构筑物/设备参数（表2）：
  • 1 座。设计有效容积 $168.12 \ \mathrm{m^3}$。
  • 设计近期停留时间 $29.87 \ \mathrm{h}$。
  • 池顶加盖，池底设纵向坡度坡向沉淀槽，槽内设排泥管。
  • 出水由池顶自吸泵提升至气浮机。
• 调试结果（表3）： 调节池对 COD、BOD5、SS、NH3-N、动植物油 分别有 10%、10%、10%、5%、5% 的去除率。虽然去除率不高，但其主要功能是均衡水质水量，为后续处理创造稳定条件。

4.2.4. 气浮机

• 目的： 在物理和重力分离之后，利用微气泡去除废水中的细小悬浮物、乳化油和部分胶体物质，进一步降低生物处理负荷。
• 原理： 通过溶气释放器产生微细气泡，气泡附着在污染物颗粒上，使其密度小于水而上浮，形成浮渣被刮除。
• 构筑物/设备参数（表2）：
  • 1 套 涡凹气浮机，内外防腐碳钢材质。
  • 处理水量 $12.5 \ \mathrm{m^3/h}$。
  • 配套空压机、溶气释放器、刮渣机及控制系统。
  • 设计停留时间 $20 \ \mathrm{min}$。
  • 前端设加药区，原设计用于投加混凝剂 (PAC) 和助凝剂 (PAM)。
• 调试过程及创新（4.1 调试）：
  • 初期调试时，由于屠宰废水中含有肉类蛋白质、血水和洗洁精等表面活性剂，投加混凝剂、助凝剂导致严重起泡，泡沫溢出池外。
  • 解决方案： 设计并使用了 一种气浮设备用防泡沫溢流罩 专利 (参考文献 [4])。该溢流罩具有自动化运行、消除泡沫、引导泡沫溢流回收等优点，有效解决了泡沫溢流问题。
  • 优化： 在使用防泡沫溢流罩后，后续运行过程中不再需要投加混凝剂和助凝剂，气浮机仍能较好地去除油脂和动物毛发，降低了运行成本。
• 调试结果（表3）： 气浮机对 COD、BOD5、SS、NH3-N、动植物油 分别有 30%、20%、60%、40%、90% 的去除率（基于其进水浓度）。特别是对 SS 和 动植物油 的去除效果非常显著，高达 60% 和 90%，这表明气浮机是去除油脂和悬浮物的关键单元。

4.2.5. 两级MBBR池

• 目的： 通过生物膜法高效降解废水中的有机物 (COD、BOD5) 和氨氮 (NH3-N)。
• 原理： 悬浮填料为微生物提供附着生长的载体，形成生物膜。生物膜中的微生物在曝气（好氧段）或搅拌（缺氧段）条件下与污染物充分接触，通过吸附、代谢等作用去除污染物。两级设计可以实现分级处理，优化微生物群落结构。
• 构筑物/设备参数（表2）：
  • 1 座分 2 组 (近期运行 1 组，远期运行 1 组)，由 一级MBBR池、竖流沉淀池 和 二级MBBR池 2 组并列共壁合建。
  • 一级MBBR池： 设计有效水深 $4 \ \mathrm{m}$，有效容积 $123.2 \ \mathrm{m^3}$。设计总停留时间 $21.91 \ \mathrm{h}$ (缺氧段 $7.47 \ \mathrm{h}$，好氧段 $14.44 \ \mathrm{h}$)。悬浮填料投加比例 $1/2$ (缺氧段) 和 $1/5$ (好氧段)。
  • 竖流沉淀池： 设计停留时间 $4.57 \ \mathrm{h}$，表面负荷 $0.46 \ \mathrm{m/(m^2 \cdot h)}$。有效水深 $2.1 \ \mathrm{m}$，污泥斗高 $1.5 \ \mathrm{m}$。设 2 台干式排泥泵 (1 用 1 备)。
  • 二级MBBR池： 设计有效水深 $3.7 \ \mathrm{m}$，有效容积 $66.0 \ \mathrm{m^3}$。总设计停留时间 $11.74 \ \mathrm{h}$ (缺氧段 $2.30 \ \mathrm{h}$，好氧段 $9.44 \ \mathrm{h}$)。悬浮填料投加比例 $1/3$ (缺氧段) 和 $1/6$ (好氧段)。
• 调试过程（4.1 调试）：
  • 污泥驯化： MBBR 池进水至三分之一有效水深后，投入 $5 \ \mathrm{t}$ 含水率约 80% 的活性污泥进行闷曝 $8 \ \mathrm{h}$。随后采用逐步增加进水时间（$1.0 \ \mathrm{h} \rightarrow 1.5 \ \mathrm{h} \rightarrow 2.0 \ \mathrm{h}$）并辅以闷曝 $8 \ \mathrm{h}$ 的方式进行驯化。
  • 污泥回流： 污泥从竖流沉淀池泥斗回流至一级MBBR 的缺氧池，采用 100% 的回流比连续回流，以实现脱氮。
  • 二级MBBR污泥补充： 二级MBBR 池污染负荷低，污泥浓度低，污泥量少。当活性变差时，将 竖流沉淀池 和 二沉池 的污泥回流 $1 \sim 2 \ \mathrm{h}$ 至其缺氧池，以补充活性污泥。
  • 絮凝： 竖流沉淀池 和 二沉池 投加 PAM (聚丙烯酰胺)，利用活性污泥的絮凝特性，少量 PAM 即可获得良好沉淀效果。
• 调试结果（表3）：
  • 一级MBBR + 竖流沉淀池： 对 COD、BOD5、SS、NH3-N、动植物油 分别有 90%、95%、70%、85%、70% 的去除率。这是有机物和氨氮去除的主要阶段。
  • 二级MBBR + 二沉池： 对 COD、BOD5、SS、NH3-N、动植物油 分别有 40%、50%、50%、50%、30% 的去除率（基于其进水浓度）。作为二级处理，进一步显著降低了污染物浓度。

4.2.6. 接触消毒池

• 目的： 杀灭废水中的病原微生物，确保排放水体符合卫生标准。
• 原理： 消毒剂（次氯酸钠）与水中的微生物接触，通过氧化作用使其失活。
• 构筑物/设备参数（表2）：
  • 1 座，钢筋混凝土结构。池体尺寸 $3.6 \ \mathrm{m} \times 3.6 \ \mathrm{m} \times 2.5 \ \mathrm{m}$。
  • 使用有效成分为 10% 的次氯酸钠溶液消毒。
  • 设计近期停留时间 $1.48 \ \mathrm{h}$。

4.2.7. 两级人工湿地

• 目的： 作为末端深度净化单元，进一步去除残余的 COD、BOD5、SS、NH3-N，同时具有运行费用低和美化环境的作用。
• 原理： 利用湿地植物（芦苇）、填料（碎石）和其中附着的微生物协同作用，通过吸附、过滤、沉淀、植物吸收和微生物降解等过程净化废水。水平潜流形式 湿地可以减少臭气，提高处理效率。
• 构筑物/设备参数（表2）：
  • 2 座串联，水平潜流形式 (Horizontal Subsurface Flow)。
  • 有效面积 $420 \ \mathrm{m^2}$。
  • 设计近期表面负荷 $0.015 \ \mathrm{m/(m^2 \cdot h)}$。
  • 内部铺设 $0.7 \ \mathrm{m}$ 厚碎石填料，分三层：$\phi 5 \sim 10 \ \mathrm{mm}$ 厚 $300 \ \mathrm{mm}$、$\phi 10 \sim 20 \ \mathrm{mm}$ 厚 $200 \ \mathrm{mm}$、$\phi 20 \sim 30 \ \mathrm{mm}$ 厚 $200 \ \mathrm{mm}$。
  • 下铺 $2 \ \mathrm{mm}$ 厚 HDPE防渗土工膜，防止渗漏。
  • 上层种植 挺水植物 (Emergent Plants) 芦苇，种植间距 $400 \ \mathrm{mm}$。
• 调试结果（表3）： 两级人工湿地对 COD、BOD5、SS、NH3-N、动植物油 分别有 30%、30%、10%、25%、10% 的去除率（基于其进水浓度）。作为最终的深度处理环节，进一步降低了各项污染物的浓度，使出水达到排放标准。

4.2.8. 污泥处理

• 目的： 对废水处理过程中产生的污泥进行浓缩和脱水，减少污泥体积，便于外运处置。
• 原理： 机械脱水，通过物理挤压去除污泥中的水分。
• 构筑物/设备参数（表2）：
  • 污泥储池： 1 座，钢筋混凝土结构，池体尺寸 $\phi 3.0 \ \mathrm{m} \times 3.3 \ \mathrm{m}$。设计近期停留时间 $3.1 \ \mathrm{h}$。
  • 叠螺机脱水： 污泥浓缩后由 叠螺机 (Screw Press) 进行脱水，含水率 $< 80\%$ 的污泥外运。

图像引用

下图（原文 Figure 1）展示了本文所采用的屠宰废水处理工艺流程：

该图像是示意图1，展示了屠宰废水处理的工艺流程。该流程包括粗格栅、振动筛网、隔油池、调节池、气浮机、一级MBBR池、二级MBBR池、二沉池和接触消毒池等，最终通过两级人工湿地达到排放标准。

5. 实验设置

5.1. 数据集

本工程的“数据集”即为实际屠宰废水的设计水量和设计水质，以及预期的排放标准。

• 设计水量 (Design Water Volume):

  • 近期处理量：$135 \ \mathrm{m^3/d}$，平均 $6 \ \mathrm{m^3/h}$。
  • 远期处理量：$270 \ \mathrm{m^3/d}$，平均 $12 \ \mathrm{m^3/h}$。
  • 建构筑物按远期处理水量建设，工艺设备按近期处理水量安装。

• 设计进水水质 (Designed Influent Water Quality): 主要来源于屠宰作业废水、清洗设备和地面废水、职工生活污水。 以下是原文 Table 1 提供的设计进水水质：

  项目	COD /（mg. L-1)	BOD5 /（mg. L-1)	SS /（mg. L-1)	NH3-N /（mg. L-1)	动植物油 /（mg. L-1)	大肠菌群 /（个 L-1)
  进水	≤3000	≤1600	≤900	≤300	≤700	1

• 出水标准 (Effluent Standard): 根据环境影响评价文件及其批复要求，终端排放水质需满足《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB 13457-92) 表 3 中针对畜类屠宰加工所设定的一级排放指标要求。 以下是原文 Table 1 提供的设计出水水质（即排放标准）：

  项目	COD /（mg. L-1)	BOD5 /（mg. L-1)	SS /（mg. L-1)	NH3-N /（mg. L-1)	动植物油 /（mg. L-1)	大肠菌群 /（个 L-1)
  出水	≤80	≤30	≤60	≤15	≤15	≤5000

为什么选择这些“数据集”： 这些数据直接来源于实际工程项目的需求，反映了屠宰废水处理的实际挑战和目标。设计进水水质是根据待处理废水的实际情况（或典型值）确定的，而排放标准则是法律法规的强制性要求。因此，选择这些“数据集”是为了验证所设计工艺在实际工程中能否达到预期的处理效果。

5.2. 评估指标

论文使用了以下指标来评估废水处理效果：COD、BOD5、SS、NH3-N、动植物油、大肠菌群。此外，还隐含使用了去除率这一指标来衡量各单元及整体处理效率。

1. 化学需氧量 (COD)

   • 概念定义： COD 是指水体中还原性物质（主要是有机物，也包括某些无机物如亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等）在一定条件下被氧化剂氧化时所消耗的氧当量。它反映了水体受有机物污染的综合程度。COD 值越高，表明水体有机污染越严重。
   • 数学公式： 通常以 mg/L 表示，没有直接的计算公式，而是通过实验测定。
   • 符号解释： COD：Chemical Oxygen Demand 的缩写，单位为 mg/L。

2. 五日生化需氧量 (BOD5)

   • 概念定义： BOD5 是指在 $20^\circ \mathrm{C}$ 下，微生物在 5 天内分解水中有机物所消耗的溶解氧量。它反映了水体中可生物降解有机物的含量，是衡量水体有机污染程度和有机物可生化性的重要指标。
   • 数学公式： 通常以 mg/L 表示，通过实验测定。
   • 符号解释： BOD5：Biochemical Oxygen Demand in 5 days 的缩写，单位为 mg/L。

3. 悬浮物 (SS)

   • 概念定义： SS 是指悬浮在水中的不溶于水且不能通过 $0.45 \ \mu \mathrm{m}$ 滤膜的固体物质。它包括泥沙、有机碎屑、微生物菌体等。SS 过高会影响水体透明度，堵塞管道，并为微生物提供附着表面。
   • 数学公式： 通常以 mg/L 表示，通过过滤和烘干称重测定。
   • 符号解释： SS：Suspended Solids 的缩写，单位为 mg/L。

4. 氨氮 (NH3-N)

   • 概念定义： NH3-N 是指水体中以游离氨 (NH3) 和铵离子 ($NH4+$) 形式存在的氮。它是水体中的一种重要营养物质，浓度过高会导致水体富营养化，同时游离氨对水生生物具有毒性。
   • 数学公式： 通常以 mg/L 表示，通过化学分析方法测定。
   • 符号解释： NH3-N：Ammonia Nitrogen 的缩写，单位为 mg/L。

5. 动植物油 (Animal and Vegetable Oil)

   • 概念定义： 动植物油 是指水体中来源于动物和植物的脂肪、油脂等物质。在废水中以乳化态、分散态或游离态存在。高浓度动植物油会在水面形成油膜，影响水体复氧，对水生生物有害，并增加废水处理难度。
   • 数学公式： 通常以 mg/L 表示，通过萃取-重量法或红外分光光度法测定。
   • 符号解释： 动植物油：Animal and Vegetable Oil，单位为 mg/L。

6. 大肠菌群 (Fecal Coliform)

   • 概念定义： 大肠菌群 是指具有代表性的粪便污染指示菌。其存在表明水体可能受到粪便污染，从而可能含有其他病原微生物。是衡量水体卫生状况和消毒效果的重要指标。
   • 数学公式： 通常以 个/L (Colony Forming Units per Liter) 表示，通过微生物培养计数法测定。
   • 符号解释： 大肠菌群：Fecal Coliform 的缩写，单位为 个/L。

7. 去除率 (Removal Efficiency)

   • 概念定义： 指污染物经过某一处理单元或整个处理系统后，其浓度降低的百分比。是衡量处理效果最直观的指标。
   • 数学公式： $$\text{去除率} (\eta) = \frac{C_{\text{in}} - C_{\text{out}}}{C_{\text{in}}} \times 100\%$$
   • 符号解释：
     • $\eta$: 去除率，表示百分比。
     • $C_{\text{in}}$: 污染物在处理单元或系统进口处的浓度。
     • $C_{\text{out}}$: 污染物在处理单元或系统出口处的浓度。

5.3. 对比基线

本文的实验设计主要侧重于工程应用和达标验证，而非严格的学术模型对比。因此，没有直接设置多个“基线模型”来进行性能比较。 然而，可以从以下几个方面理解其隐含的“对比基线”：

1. 国家排放标准： 最主要的对比基线是《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB 13457-92) 表 3 中针对畜类屠宰加工所设定的一级排放指标。本文的目标就是确保出水水质达到甚至优于这些标准。

2. 参考文献中的类似工艺： 在 2 设计处理工艺 部分，作者提到了屠宰废水处理技术经过多年发展已比较成熟，并引用了 [1] 气浮-UASB-A2O 工艺和 [2] 气浮-UASB-接触氧化 组合工艺。虽然本文没有直接与这些工艺进行并联实验对比，但在技术选择时，这些已有的、成熟的工艺构成了其设计考量的背景。本文选择 MBBR 而非 UASB 或 接触氧化，是基于对 MBBR 高容积负荷和强抗冲击能力的判断。

3. 调试前的初始状态： 在 4.1 工艺调试 部分，描述了气浮机在调试初期遇到的起泡问题。这可以被视为一种“未优化”的基线状态，通过引入 防泡沫溢流罩 专利解决了这个问题，从而实现了性能的提升。

   因此，本研究的重点是通过实际工程设计和调试，证明所选组合工艺在满足严格排放标准方面的可行性和优越性，而不是在同一环境下横向比较多种不同工艺的性能。

6. 实验结果与分析

6.1. 核心结果分析

6.1.1. 整体处理效果

经过为期 3 个月的单机调试、联动调试和活性污泥培养驯化，并逐步增加污水量后，该屠宰废水处理工程的出水水质稳定达标。

• 最终出水水质平均值：
  • COD: $57 \ \mathrm{mg/L}$
  • BOD5: $14 \ \mathrm{mg/L}$
  • SS: $23 \ \mathrm{mg/L}$
  • NH3-N: $10 \ \mathrm{mg/L}$
  • 动植物油: $8 \ \mathrm{mg/L}$
• 与排放标准对比： 这些平均值远优于《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB 13457-92) 表 3 中针对畜类屠宰加工所设定的一级排放指标（COD ≤ 80 $\mathrm{mg/L}$，BOD5 ≤ 30 $\mathrm{mg/L}$，SS ≤ 60 $\mathrm{mg/L}$，NH3-N ≤ 15 $\mathrm{mg/L}$，动植物油 ≤ 15 $\mathrm{mg/L}$）。这表明所设计的工艺组合能够稳定且高效地处理屠宰废水，达到严格的排放要求。
• 总去除率： 各项污染物的总去除率均非常高：
  • COD 总去除率：98.1%
  • BOD5 总去除率：99.1%
  • SS 总去除率：97.5%
  • NH3-N 总去除率：96.8%
  • 动植物油 总去除率：98.8% 这些高去除率体现了整个组合工艺在处理高浓度屠宰废水方面的协同效应和卓越性能。

6.1.2. 各工艺单元去除效果分析

以下是原文 Table 3 的结果，展示了各工艺单元的进出水水质及其去除率：

• 物理预处理 (粗格栅+振动筛网)： 对 SS 有 20% 的去除率，对 COD 和 BOD5 也有 10% 的初步去除，主要任务是拦截大颗粒杂质。

• 隔油池： 对 动植物油 的去除率为 30%，对 SS 为 35%，表明其在去除油脂和部分悬浮物方面效果明显。

• 调节池： 各项去除率较低（约 5%-10%），这符合其主要功能是均衡水质水量，而非主要污染物去除。

• 气浮机： 表现出极高的油脂去除效率，动植物油 去除率高达 90%。同时，对 SS 的去除率为 60%，对 NH3-N 和 COD 也有 40% 和 30% 的去除，证明其作为预处理单元在减轻后续生物处理负荷方面至关重要。

  • 调试亮点： 气浮机 在调试初期遇到了严重的泡沫溢流问题，原因是废水中存在易起泡的蛋白质、血水和表面活性剂。通过采用专利设计的 防泡沫溢流罩 (参考文献 [4])，成功解决了这一问题，并且在后续运行中不再需要投加混凝剂和助凝剂，降低了运行成本并简化了操作。这一实践经验为类似工程提供了宝贵参考。

• 一级MBBR + 竖流沉淀池： 这是整个生物处理的核心阶段，对 COD、BOD5、NH3-N 的去除率分别高达 90%、95%、85%。对 动植物油 和 SS 也有 70% 的去除。这表明 MBBR 工艺在处理高浓度有机物和氨氮方面非常高效。

  • 调试亮点： 通过接种活性污泥、分阶段闷曝和增加进水时间进行驯化，并采用 100% 回流比将污泥从 竖流沉淀池 回流至 一级MBBR 的 缺氧池，有效促进了生物反应器的启动和稳定运行。论文也解释了 MBBR 高效降解的机制：悬浮填料 表面形成的高生物量 生物膜，通过物理吸附、微生物代谢和内吞作用去除污染物，显著提升了降解效率。

• 二级MBBR + 二沉池： 作为二级生物处理，进一步对 COD、BOD5、SS、NH3-N 均有 40%-50% 的去除率。这体现了分级生物处理的优势，能够在较低负荷下继续深化处理。

  • 调试亮点： 二级MBBR 负荷较低，污泥量少。当活性变差时，通过 竖流沉淀池 和 二沉池 的污泥回流补充活性污泥，并投加 PAM 辅助沉淀，确保了系统稳定性。

• 两级人工湿地： 作为末端深度处理单元，对 COD、BOD5、NH3-N 分别有 30%、30%、25% 的去除率，进一步确保了出水水质的达标。其主要作用是进行最终的污染物“抛光”和生态净化。

6.2. 投资及运行成本

6.2.1. 投资成本

• 土建费用： 154.61 万元。
• 设备购置及安装费用： 56.86 万元。
• 总投资： 211.47 万元。
• 单位水投资： $7832.2 \ \mathrm{\text{元}}$ (基于远期处理量 $270 \ \mathrm{m^3/d}$ 计算：$211.47 \ \mathrm{\text{万元}} / 270 \ \mathrm{m^3/d} \approx 7832.2 \ \mathrm{\text{元}/m^3 \cdot d}$)。
• 与类似工程对比： 参考文献 [6] 中类似屠宰废水处理工程的单位水投资分别为 $3166.8 \ \mathrm{\text{元}}$、$6237.5 \ \mathrm{\text{元}}$、$8427.7 \ \mathrm{\text{元}}$。本文工程的单位水投资略高于中间值，但处于合理区间。作者指出，由于本工程处理水量较小，故而单位水投资略微偏高。这说明对于小规模工程而言，固定成本分摊到每单位水量上会显得相对较高。

6.2.2. 运行成本

各项成本费用综合后，处理每单位水的总成本为 $3.82 \ \mathrm{\text{元}}$。

• 电费：
  • 总用电量：约 $300 \ \mathrm{kW \cdot h/d}$。
  • 当地电价：$0.87 \ \mathrm{\text{元}/(kW \cdot h)}$。
  • 处理每单位水的电费：$1.93 \ \mathrm{\text{元}/m^3}$ (计算：$300 \ \mathrm{kW \cdot h/d} \times 0.87 \ \mathrm{\text{元}/(kW \cdot h)} / 135 \ \mathrm{m^3/d} \approx 1.93 \ \mathrm{\text{元}/m^3}$)。
• 药剂费：
  • PAM (助凝剂)：按 $20 \ \mathrm{mg/L}$ 比例投加，市场价 $20000 \ \mathrm{\text{元}/t}$。
  • 次氯酸钠：按 $10 \ \mathrm{mg/L}$ 比例投加，市场价 $800 \ \mathrm{\text{元}/t}$。
  • 处理每单位水的药剂费：$0.41 \ \mathrm{\text{元}/m^3}$ (计算：$20 \ \mathrm{mg/L} \times 20000 \ \mathrm{\text{元}/t} / 1000000 \ \mathrm{mg/t} + 10 \ \mathrm{mg/L} \times 800 \ \mathrm{\text{元}/t} / 1000000 \ \mathrm{mg/t} = 0.4 \ \mathrm{\text{元}/m^3} + 0.008 \ \mathrm{\text{元}/m^3} \approx 0.41 \ \mathrm{\text{元}/m^3}$)。值得注意的是，在气浮机优化后，混凝剂/助凝剂的投加量可能降低，这里可能反映的是设计初期的预估或部分阶段的投加。
• 人工费：

  • 配备操作人员：2 名。

  • 工资：$3000 \ \mathrm{\text{元}/(\text{月} \cdot \text{人})}$。

  • 处理每单位水的人工费：$1.48 \ \mathrm{\text{元}/m^3}$ (计算：$2 \ \mathrm{\text{人}} \times 3000 \ \mathrm{\text{元}/\text{人} \cdot \text{月}} / (30 \ \mathrm{\text{天}/\text{月}} \times 135 \ \mathrm{m^3/d}) \approx 1.48 \ \mathrm{\text{元}/m^3}$)。

    这些数据提供了工程的经济性评估，显示其运行成本在可接受范围内。

7. 总结与思考

7.1. 结论总结

本文成功设计并调试了一个处理屠宰废水的工程项目，采用了粗格栅、振动筛网、隔油池、调节池、气浮机、两级 MBBR 池、二沉池、接触消毒池和两级人工湿地相结合的工艺流程。该工程实现了多方面的优化和创新，并取得了显著成效：

1. 高效达标排放： 最终出水水质的各项指标（COD、BOD5、SS、NH3-N、动植物油）均远优于《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB 13457-92) 表 3 中针对畜类屠宰加工所设定的一级排放指标要求，总去除率高达 96.8% 至 99.1%。
2. 应对间歇性排放： 调节池通过设置长达 $29.87 \ \mathrm{h}$ 的水力停留时间，有效解决了屠宰废水间歇性排放与生化池连续运行之间的矛盾，保障了后续处理单元的稳定运行。
3. 强化生物处理： 采用两级 MBBR 工艺，在缺氧池和好氧池均投加悬浮填料，融合了生物膜法和活性污泥法的优势。这种设计能够累积高生物量，提高对 COD、BOD5 和 NH3-N 等污染物的降解效率，并且抗冲击负荷能力强。两级 MBBR 独立设置沉淀和回流，有助于分段控制污泥浓度和驯化优势菌种。
4. 创新性解决工程问题： 针对气浮机在处理屠宰废水时严重的泡沫溢流问题，作者团队设计并应用了 一种气浮设备用防泡沫溢流罩 专利。该创新不仅解决了实际运行难题，还使得气浮机在后续运行中无需投加混凝剂和助凝剂，降低了运行成本。
5. 生态深度净化与经济性： 两级人工湿地作为末端处理单元，对二沉池出水进行进一步净化，同时具有运行费用低、维护简单和美化厂区环境的优点。
6. 技术专利贡献： 除 防泡沫溢流罩 外，还设计了 一种MBBR池防悬浮填料拥堵的进出水装置 专利，为 MBBR 工艺在屠宰废水处理中的应用提供了更高效、更可靠的解决方案。

7.2. 局限性与未来工作

文章主要侧重于工程设计和调试的成功实践，对未来工作的展望和自身的局限性提及较少，但可以从以下几个方面进行分析和拓展： 局限性：

• 规模效应： 文章提到“本工程处理水量较小，故而单位水投资略微偏高”。这意味着该工艺在更大规模的屠宰厂应用时，虽然单位投资可能降低，但也可能面临新的挑战，例如更复杂的自动化控制、更大的土地需求（特别是人工湿地部分）等。
• 季节性影响： 人工湿地的处理效率可能受到季节和气温的影响，例如冬季低温可能导致微生物活性降低，植物生长缓慢，从而影响净化效果。文章未详细讨论其在不同季节的运行表现。
• 污泥处理处置： 虽然提到了污泥脱水和外运，但没有深入探讨污泥的最终处置去向和可能存在的环境风险（如重金属、病原菌），以及是否有资源化利用的潜力。
• 长期运行稳定性数据： 调试期为 3 个月，出水稳定达标。但更长时间（例如 1-2 年）的连续运行数据，包括设备故障率、维护频率、极端水质水量冲击下的表现等，能更全面地评估其长期稳定性。

未来工作： 作者在文章末尾提到设计了两个实用新型专利，为气浮、MBBR工艺在屠宰废水处理中更好、更高效地应用提供参考。这暗示了未来的研究方向可能包括：

• 技术推广与优化： 将已验证的工艺和专利技术推广到其他类似屠宰废水处理工程中，并根据不同项目的具体情况进行适应性优化。
• 运行参数的智能优化： 探索利用智能控制系统，对 MBBR 曝气、污泥回流、药剂投加等参数进行实时监测和智能调控，以进一步提高处理效率、降低能耗和药剂消耗。
• 人工湿地的功能拓展： 深入研究人工湿地在极端气候条件下的性能，或探索在人工湿地中引入新型植物或微生物，以提高特定污染物的去除效率（如难降解有机物、微量污染物）。
• 污泥资源化利用： 研究屠宰废水处理污泥的资源化途径，如制备生物燃料、有机肥料等，实现废物的循环利用，减少环境负担。
• 能耗分析与绿色技术： 对整个工艺流程进行更详细的能源审计，探索引入更多节能技术或可再生能源（如太阳能、生物质能）的可能性，以进一步降低运行成本和碳足迹。

7.3. 个人启发与批判

个人启发：

• 系统集成的重要性： 这篇论文给我最大的启发是，在复杂的工业废水处理中，没有单一的“银弹”技术，而是需要将各种物理、化学、生物、生态单元进行有机组合和优化配置，形成一个协同作战的系统。每个单元各司其职，共同确保最终达标。
• 工程实践中的创新： 气浮机泡沫问题的解决，通过设计专利 防泡沫溢流罩，是一个非常典型的工程创新案例。它提醒我们，理论设计固然重要，但实际工程运行中遇到的具体问题往往是创新的最佳驱动力。这种从实践中来、到实践中去的创新，往往更具实用价值和推广意义。
• 调节池的战略价值： 对于间歇性排放的工业废水，调节池的设计看似简单，但其对整个系统稳定运行的战略价值不可低估。长时间的 HRT 是应对水质水量冲击的有效缓冲，为后续生物处理提供了宝贵的稳定环境。
• MBBR 的应用潜力： MBBR 作为一种高效生物处理技术，在处理高浓度有机废水方面展现出强大潜力。其高生物量和抗冲击负荷能力，使其成为屠宰废水等复杂工业废水处理的理想选择。分级 MBBR 设计更是体现了对生物过程的精细化管理。
• 生态工程的经济与环境效益： 人工湿地作为末端深度处理环节，不仅能够进一步净化水质，其低运行成本和环境美化功能也值得推广。这是一种将工程技术与生态理念相结合的典范。

批判/可以改进的地方：

• 工艺经济性分析的深度： 虽然文章提供了详细的投资和运行成本，并与类似工程进行了初步比较，但可以进一步深入分析：

  • 敏感性分析： 不同参数（如电价、药剂价格、人工成本）波动对总运行成本的影响。
  • 全生命周期成本评估： 考虑设备的折旧、大修、更换以及污泥最终处置的长期成本。
  • 碳足迹分析： 评估整个处理工艺的温室气体排放，探索更环保的运营模式。

• 人工湿地的详细运行数据： 人工湿地受环境因素影响较大。如果能提供不同季节（例如夏季、冬季）人工湿地单元的单独去除率数据，将更能证明其在全年运行中的稳定性和可靠性。

• 污泥特性及处置： 屠宰废水污泥可能含有病原菌，且有机质含量高。虽然进行了脱水，但对于污泥的详细特性（如重金属含量、热值等）和更具体的处置方案（如是否进行厌氧消化产沼气、堆肥等资源化利用），若能提供更多信息，将使文章更加完善。

• 环境效益量化： 除了水质达标外，如果能对人工湿地带来的生态效益（如生物多样性增加、微气候改善等）进行初步量化或定性描述，将增加文章的广度。

• 数据呈现的精度： 表3 中部分去除率数据看似由出水/进水浓度反推而来，且 NH3-N 和 动植物油 在粗格栅、隔油池、调节池、气浮机的去除率都精确到个位数百分比，实际工程中这些前处理单元对 NH3-N 的去除通常不显著，而对 动植物油 的去除效果则很明显。数据的合理性可以在更严谨的分析中进一步确认。例如，粗格栅对 NH3-N 的去除率标注 1%，可能更多是误差或无关紧要的数字。

  总体而言，这是一篇非常实用的工程实践论文，对于屠宰废水处理领域的工程师和研究者具有很强的指导意义。其对实际问题解决的深入探索和创新性专利的提出，是工程应用类研究的典范。