UASB-SBBR組合工藝處理畜禽養殖廢水試驗研究

杜皓明

（廣州市思創環保工程有限公司廣東廣州510000）

UASB-SBBR組合工藝處理畜禽養殖廢水試驗研究

杜皓明

（廣州市思創環保工程有限公司廣東廣州510000）

隨著我國畜禽業的大力發展，畜禽業養殖業開始從傳統模式開始向規劃化轉變。規模化畜禽養殖模式雖然具有生產效率高、運行成本低、畜禽的疾病防治能力也逐步提高，但對于畜禽養殖廢水的處理始終處于較為落后的地步。究其原因主要是因為我國的畜禽養殖商片面地追求自身經濟利益，沒有足夠的環境保護意識，使得大多數的畜禽養殖廢水在沒有經過合格的處理就直接排放到環境中，對周圍的環境造成了很大的危害。UASB-SBBR組合工藝是同時利用UASB和SBBR技術共同處理畜禽養殖廢水。本文主要研究UASB-SBBR組合工藝處理畜禽養殖廢水的原理與效果。

UASB；SBBR；畜禽養殖；廢水處理

畜禽養殖廢水是成分復雜的有機廢水，它不僅含有高濃度的有機化合物和高氨磷，對附近的水體、土壤、大氣和微生物都會造成不同程度的影響[1]。畜禽養殖廢水中的有機化合物在進入地表水中會迅速消耗地表水中的氧氣，使地表水變質發臭，對附近的動物活動造成了嚴重的影響。廢水中氮磷會使得水中的藻類大量繁殖，從而破壞了水中生物的生態平衡，廢水中的淋溶性強，氮元素容易深入到地下水中，造成下水水質下降。廢水會使土壤富營養化，廢水中的氮元素若濃度太高會燒壞農作物，長此以往會降低土壤的肥力，滋生大量的病原菌，對人類及畜禽的健康都造成的極大的威脅。因此畜禽養殖廢水的處理必須得到重視，必須通過有效手段提升廢水的處理效果。

1 UASB-SBBR組合工藝技術簡介

UASB-SBBR組合工藝是共同運用UASB和SBBR兩組畜禽養殖廢水處理法，以有效提升廢水的處理效率，降低處理廢水的成本；保證廢水中的有機物及氮磷元素得到有效去除，從而改善水質與水的色度，提高了排放廢水的水質，實現對環境保護及畜禽業的可持續發展。

1.1 UASB反應器處理

UASB全程為上流式厭氧污泥床反應器，是一種處理污水的厭氧生物方法，又叫升流式厭氧污泥床，由荷蘭學者Lettinga教授與1977年發明[2]。

UASB由污泥反應區、氣液固三相分離器和氣室三部分組成，其底部反應區內存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層；需要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，從而轉化成沼氣，由此在污泥床上部形成一個污泥濃度較稀薄的污泥，與水上升進入三相分離器，沼氣穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出即可；固液混合液進入三相分離器的沉淀區，污水中的污泥發生絮凝，顆粒逐漸增大并逐漸下沉，下沉至斜壁上的污泥并沿著斜壁滑回厭氧反應區內，使反應區內積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區溢流堰上部溢出，然后排出污泥床[3]。

UASB相較于其他類型的厭氧反應器具有：（1）運行成本與投資成本較低，內部結構簡單實用，方便用戶后期的維護管理；（2）因UASB的容積負荷大，不僅有效降低的污泥的流失，也保證了污泥的濃度；（3）UASB不僅能有效處理畜禽養殖廢水，對生活廢水的處理效果也是非常理想；（4）因為UASB不需要攪拌，不必在另外供給氧氣，實現了低能耗。

1.2 SBBR反應器處理

SBBR的全程為序批式生物膜反應器，是在SBR反應器內裝填不同的填料而發展出來的另一種新型復合式生物膜反應器[4]。SBBR中的填料為污水中的微生物提供了更好的生長環境，有利于實現SRT與HRT的分離，從而構建出一個具有多營養級別的生態系統。SBBR主要不僅多用于處理畜禽養殖廢水，對于非常難降解的有機物廢水也有很好的處理效果。SBBR主要是由周期控制系統和填料組成：周期控制系統通過進出水系統和曝氣系統的聯合協作，能根據每個階段水質的需求靈活調節進出水的水量；SBBR的填料主要是由生物填料組成，所以才能有效的為反應器構造一個良好的微生物生長環境[5]。

SBBR的調料為SBBR反應器提供了一條生物豐富的生物鏈，從而有效降低了污水中的有害物質、pH值及周遭環境溫度對微生物的危害；SBBR耐沖擊復合能力強，在經歷氨氮或SS等有毒物質破壞后仍可以很快的恢復并繼續使用；相較于常規的好氧活性污泥法處理，SBBR所產生污泥量更小；SBBR的脫氮除磷的效果也是在同類處理法中最為理想的，其系統在操作的過程中本身就具備良好的脫氮效果，而其豐富的生物群使得即便是在好氧階段也存在局部厭氧環境，為吸磷提供了良好的條件與環境；SBBR在操作過程中不需要處理污泥回流及污泥膨脹的問題，也不需要特別去調整其反應器，因此操作非常簡單[6]。

2 UASB工藝處理養殖廢水的實驗研究

2.1實驗過程

UASB的處理污水的過程主要分為污泥馴化期、負荷提高期和穩定運行期，保持UASB工作溫度在35℃左右。污泥馴化期一般為15天，采用高負荷連續進水，在UASB處理污水初期進水COD不宜超過2500mg/L，HRT為24h，負荷量控制在2.0kg-CODm3/天。進水用的是混合廢水，在污水馴化期的頭五天需要加入人工配制的營養液促進反應器中的微生物快速生長，五天后開始漸漸加入原水。這段期間要注意進水口出現局部酸化的現象，并注意防止污泥過量流失導致水利符合過高的現象出現。

負荷提高期為60天，這段時期HRT仍為24h，但需將COD的濃度提高。將梯度出水達到pH＞6.8，COD去除率＞75.0%，VFA＜300mg/L，之后逐漸降低進水中污水的比例，增加原水的比例，當負荷為3.9kgCODm3/天是則進水全部為原水。因為負荷在不斷提升，所以反應器中的微生物所產生的氣體也會逐步增加，懸浮層內的氣體則會產生非常明顯的攪拌效果。

當容積符合降低為8.1kgCODm3/d后開始進入穩定運行期。將外循環流比調至5:1，94天后，反應區內的污泥濃度在MLSS1=40460mg/L，MLVSS1=29576mg/L，VSS1/SS1=73.1%，懸浮成污泥濃度為MLSS2=17914mg/L，MLVSS2=11584mg/L，VSS1/SS1=64.7%，負荷為8.0kgCODm3/天即可。

2.2實驗效果研究

實驗中隨著USAB的不斷運轉，廢水中的COD去除率逐步上升。而氨氮去除的效果就并不穩定并且理想：當UASB進入到穩定運行期后，其氨氮的去除率一直在-15%～13%，并隨著后期出水高于進水的情況，氨氮去除率也在逐步下降。對于畜禽養殖廢水中的正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機磷的去除率當部分污泥處于厭氧環境下，去除率會在短時間內升高，但隨著UASB開始進入穩定運行期后，正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機磷的去除率開始降至6.5%左右。

3 SBBR工藝處理厭氧沼液的實驗研究

3.1實驗過程

SBBR的工藝處理過程主要分為進水、厭氧、好氧、排水、靜止等五個階段，每天每12h進水2L，HRT為2.5天。在進水期階段，需要采用瞬間進水模式；厭氧期間，將經由UASB處理過的廢水排入SBBR中開始為期3h的厭氧；在完成反硝化和釋磷后，開始進入8h的好氧階段；隨著進入曝氣階段，曝氣極端需采用現在曝氣，這樣就能保證當曝氣結束時溶解的氧濃度控制在2.0mg/L以下，從而實現短程硝化-反硝化；最后靜置1h即可。

3.2實驗結果研究

SBBR前期，COD的去除情況與成逐步上升的狀態，當開始進原水后，COD的去除率則開始下降。但隨著SBBR中的微生物逐漸適應原水的水質環境，COD的去除率都開始升高，當COD的去除率達到88.7%后，COD的去除率沒有出現明顯的變化。通過分析可以得出廢水中大量的有機物經過UASB分解后酸化，降低了SBBR中好氧處理的難度，這也是后期COD去除率趨向穩定的重要原因。

SBBR前期，氨氮去除率也是呈現逐步上升現象；但隨著進水開始變為原水，因為SBBR中的微生物還沒有適應原水水質的環境，氨氮的去除率出現了短時間的下降，但SBBR中的微生物開始適應原水水質環境后，氨氮去除率則呈現出逐步上升的情況。由此可見，SBBR對氨氮的處理效果極佳。

SBBR初期正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機磷的去除率逐步增長至63.5%后開始急速下降，原因是微生物在這一階段得到快速繁殖，磷元素逐步被微生物的細胞組織通話，為了保證微生物中反硝化細菌的豐富性，故在50天后才開始正常排泥。但正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機磷的去除率并沒有得到明顯的上升。隨著SBBR不斷工作，正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機磷的去除率仍然較低。由此可見聚磷菌沒有進行釋磷，導致其整個成長繁殖的過程的受到壓制，從而無法實現高效的去除正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機磷。

4結語

通過實驗我們可以得出UASB-SBBR組合工藝能夠有效的去除畜禽養殖廢水中的COD和TN，但對于正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機磷的去除率則因為缺乏足夠的碳源則難以實現高效的去除率。并且UASB的啟動時間過長，若是未來能實現其快速啟動，則可提高顆粒污泥的形成速度。未來對于UASB-SBBR組合工藝的研究可以主要放在對其顆粒污泥中的微生物群變化，及利用出水回流進入厭氧階段為反硝化提供足夠的碳源，以提升正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機磷的去除率。

[1]梁進,李袁琴,楊平.畜禽養殖廢水處理技術探討[J].四川環境, 2011,06（13）:139-143.

[2]王亮,陳重軍,陳英旭,吳偉祥.規模化豬場養殖廢水UASB-SFSBR-MAP處理工藝中試研究[J].環境科學,2013,03（24）:979-985.

[3]張強,劉彬.畜禽養殖廢水處理方法研究與應用[J].中國飼料, 2013,17（19）:8-11.

[4]王剛,海熱提,王曉慧,李媛.UASB/SBBR處理禽畜養殖廢水的啟動和穩定運行[J].中國給水排水,2014,09（21）:21-26.

[5]白曉龍,楊春和.農村畜禽養殖廢水處理技術現狀與展望[J].中國資源綜合利用,2015,06（33）:30-34.

[6]陳金發.改裝UASB處理畜禽養殖廢水的效果[J].江蘇農業科學,2013,10（39）:340-342.

杜皓明（1978—），男，廣東廣州人，廣東工業大學2001年環境工程本科畢業，廣東工業大學2010年環境工程工程碩士畢業，工程師，研究方向為環境工程。