奶牛場廢水處理技術(shù)方案

■ 丁海軍 張皓文 河南力歐環(huán)境優(yōu)化集團(tuán)

奶牛場的廢水主要由糞便水、沖洗水等組成，具有濃度高、懸浮物高等特點(diǎn)，如不處理將對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此必須對(duì)廢水進(jìn)行綜合治理。本文提出以下污水治理工程技術(shù)實(shí)施方案。

1 概述

每頭奶牛產(chǎn)生廢水150L，按5000頭奶牛計(jì)算，該奶牛養(yǎng)殖場日處理污水量為750噸。根據(jù)奶牛養(yǎng)殖場提供的廢水水質(zhì)水量報(bào)告，確定污水的水質(zhì)指標(biāo)為：COD 20000mg/L，SS 10000mg/L。奶牛場負(fù)責(zé)人設(shè)定的處理目標(biāo)為COD≤300mg/L。由于奶牛場的廢水有機(jī)物濃度高，無毒，其可生化性BOD5/COD大于0.45，屬高濃度可生化有機(jī)廢水，故應(yīng)采用以生物處理為主的廢水治理工藝。考慮到廢水COD=20000mg/L，SS=10000mg/L，為了減少處理系統(tǒng)能耗和占地，采用河南力歐環(huán)境優(yōu)化集團(tuán)在現(xiàn)有先進(jìn)成熟的厭氧、好氧生物處理工藝基礎(chǔ)上開發(fā)出來的UASB＋CASS處理工藝。技術(shù)方案包括污水處理廠內(nèi)治理工藝、土建工程、管道工程、設(shè)備及安裝工程、電氣工程、自控工程、廠內(nèi)給水排水工程及消防。其中，污水及給水進(jìn)口從污水處理廠界區(qū)邊線開始計(jì)算，動(dòng)力線從污水處理廠配電柜進(jìn)線開始，排水至污水處理廠界區(qū)止。設(shè)計(jì)原則是：采用技術(shù)先進(jìn)，運(yùn)行可靠，操作管理簡單的工藝，使先進(jìn)性與可靠性有機(jī)地結(jié)合起來；利用高效節(jié)能的治理工藝，極大地降低工程運(yùn)行費(fèi)用；采用成熟的先進(jìn)技術(shù)工藝，有效控制工藝造價(jià)；除考慮去除有機(jī)物外，同時(shí)考慮N、P的去除；強(qiáng)化除臭和噪音防治措施，避免二次污染；加強(qiáng)消防設(shè)施，減少隱患。

2 處理工藝

UASB＋CASS工藝是由高效UASB及CASS組成的，其功能分別如下。

2.1 UASB系統(tǒng)

高效UASB的有機(jī)負(fù)荷高，COD去除率高；布水面小，容易做到布水均勻，能保證微生物與基質(zhì)的充分接觸；抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；容積產(chǎn)氣率高，能耗很低；整個(gè)系統(tǒng)完全自控，設(shè)置全自動(dòng)防酸化保護(hù)系統(tǒng)，不會(huì)出現(xiàn)酸化現(xiàn)象；系統(tǒng)占地小，為其它厭氧系統(tǒng)的40%左右。

2.2 CASS系統(tǒng)

CASS系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好，管理簡單；由于采用靜止沉淀，出水水質(zhì)比其它處理方式更好；好氧微生物富集簡單，系統(tǒng)啟動(dòng)容易；除對(duì)有機(jī)物有很好的作用外，對(duì)N、P的去除率也較高；氧的利用率高，能耗較其它處理低15%左右；完全自動(dòng)控制，管理容易；不易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象。

3 工藝流程

3.1 水處理區(qū)

3.2 泥處理區(qū)

來自一沉、CASS污泥→帶式壓濾機(jī) →污泥外運(yùn)。

4 處理工藝參數(shù)及說明

4.1 機(jī)械轉(zhuǎn)篩

轉(zhuǎn)篩作為污水處理中的預(yù)處理方法，應(yīng)用廣泛。采用轉(zhuǎn)篩可以有效去除奶牛養(yǎng)殖場污水中的牛毛、牛糞等較大的懸浮物，保護(hù)后續(xù)處理的穩(wěn)定運(yùn)行，提升泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)采用轉(zhuǎn)篩2臺(tái)，寬500mm，一用一備。

4.2 一沉池

由于奶牛養(yǎng)殖場廢水中含有大量的懸浮物，因此需要通過沉淀加以去除。以保證后續(xù)處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。設(shè)計(jì)采用平流式沉淀池一座，鋼混結(jié)構(gòu)，水力停留時(shí)間4.0h，尺寸為（17.0×3.0×3.0）m。

4.3 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池的作用是調(diào)節(jié)廢水的水質(zhì)水量，從而避免對(duì)后續(xù)生物處理造成較大的負(fù)荷變化，避免生物處理的正常運(yùn)行受到影響。設(shè)計(jì)采用調(diào)節(jié)池一座，有效池容476m3，鋼混結(jié)構(gòu)，尺寸為（17.0×7.0×4.5）m。采用污水泵2臺(tái)，1用1備。流量40m3/h，揚(yáng)程15m。

4.4 高效UASB反應(yīng)器

厭氧系統(tǒng)采用中溫，蒸汽加熱，設(shè)計(jì)有機(jī)負(fù)荷為6.0kgCOD/m3·天。通過該處理工段可去除廢水中85%以上的有機(jī)物，同時(shí)所降解的有機(jī)物在厭氧細(xì)菌（產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷菌）的作用下轉(zhuǎn)化為沼氣，沼氣中CH4含量在65%左右。沼氣通過集氣罩收集,不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境帶來氣味，沼氣通過水封后經(jīng)燃燒鍋爐再處理。高效UASB反應(yīng)器有效容積為1500m3，尺寸為（20.0×10.0×8.5）m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有機(jī)負(fù)荷6.0kgCOD/m3·天，水力停留時(shí)間48h。

4.5 厭沉池

厭沉池可以去除厭氧出水中所帶的懸浮物，減輕后續(xù)好氧處理的負(fù)荷。設(shè)計(jì)采用平流式沉淀池一座，鋼混結(jié)構(gòu)，水力停留時(shí)間4.0h，尺寸為（20.0×2.5×3.0）m。

4.6 CASS好氧段

CASS工藝是“采用間歇反應(yīng)器體系的連續(xù)進(jìn)水、周期排水、污泥回流、延時(shí)曝氣好氧活性污泥工藝”的簡稱，是目前國際上較為先進(jìn)的生物處理工藝，其流程簡單，運(yùn)行管理方便，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，處理效果良好。CASS在傳統(tǒng)間歇進(jìn)水的SBR工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改良，在運(yùn)行時(shí)仍舊保證在同一池中周期進(jìn)行反應(yīng)、沉淀、排水及空載4個(gè)工序，但又避免了間歇進(jìn)水對(duì)前、后處理裝置的要求，故CASS反應(yīng)池不需專設(shè)二沉池，從而減少占地，降低造價(jià)。同時(shí)可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)水量自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行周期，以利于降低運(yùn)行費(fèi)用。內(nèi)部污泥回流可保證系統(tǒng)內(nèi)有充足的微生物，使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

圖1 CASS好氧反應(yīng)池在好氧運(yùn)行時(shí)，有大量的硝化菌進(jìn)行硝化作用的反應(yīng)式

CASS反應(yīng)池采用離心鼓風(fēng)機(jī)和微孔曝氣頭相結(jié)合的方式進(jìn)行充氧，具有氧利用率高，鼓風(fēng)機(jī)消耗功率低等特點(diǎn)。由于系統(tǒng)自控采用PLC可編程控制器來實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)在調(diào)試階段可以較容易地對(duì)運(yùn)行周期進(jìn)行變化和控制，使CASS反應(yīng)器的實(shí)際運(yùn)行方式更接近實(shí)際需要。本方案設(shè)計(jì)CASS反應(yīng)池1座，尺寸為（48.0×7.0×5.5）m，鋼混結(jié)構(gòu)。內(nèi)設(shè)水下攪拌器2臺(tái)。曝氣采用鼓風(fēng)微孔曝氣，微孔曝氣頭672個(gè)，鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，周期為12h，潷水率為25%。

CASS好氧反應(yīng)池在好氧運(yùn)行時(shí)，有大量的硝化菌進(jìn)行硝化作用，反應(yīng)式為如圖1所示。

而在缺氧運(yùn)行時(shí)，污泥中的兼性反硝化菌則進(jìn)行反硝化反應(yīng)，反應(yīng)式為：

硝化及反硝化使整個(gè)系統(tǒng)具有較高的脫氮效果。

傳統(tǒng)的活性污泥法和生物膜法可通過生物體合成去除污水中20%～25%的磷。某些細(xì)菌交替地處于厭氧條件和好氧條件時(shí)，它們能在厭氧條件下吸收低分子的有機(jī)物（如脂肪酸），同時(shí)將細(xì)胞原生質(zhì)中聚合磷酸鹽異染粒的磷釋放出來，提供主要的能量，在隨后的好氧條件下，能氧化有機(jī)物并提供能量，同時(shí)從廢水中吸收超過其生長所需的磷并以聚磷酸鹽的形式貯存起來。由于系統(tǒng)必須經(jīng)常排放剩余污泥，被細(xì)菌過量攝取的磷也將隨之排出系統(tǒng)，因而可獲得相當(dāng)好的脫磷效果。

4.7 綜合操作間

為保證污水處理裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置綜合操作間一座，包括污泥脫水間，水泵房，鼓風(fēng)機(jī)房。