組合工藝在畜禽養(yǎng)殖廢水處理中的工程應(yīng)用研究

曹紹宇

摘 要：畜禽養(yǎng)殖廢水具有有機物含量高、攜帶大量致病菌等特點，對周圍環(huán)境影響較大，嚴重影響居民生活。為了進行高效的廢水處理，以畜禽養(yǎng)殖廢水特征為切入點，從組合工藝出發(fā)進行畜禽養(yǎng)殖廢水系統(tǒng)的進一步研究和優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：畜禽養(yǎng)殖廢水；組合工藝；生物濾池

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平日漸提高，畜禽養(yǎng)殖行業(yè)得到快速的發(fā)展。畜禽養(yǎng)殖行業(yè)的快速發(fā)展會帶來一系列的問題，養(yǎng)殖廢水中包含大量的糞便等污染物質(zhì)，成為污染周圍水體的重要源頭[1，2]。

據(jù)統(tǒng)計，2014年我國養(yǎng)殖數(shù)量超過1000頭母豬的養(yǎng)殖場已經(jīng)超過13000個，一頭豬180天排放尿656.7kg、糞為398kg，其中，CODcr、BOD5、TN的含量分別為26.61kg、25.98kg、4.51kg。由此可見，進行畜禽養(yǎng)殖廢水研究具有重要的意義。為了進行高效的廢水處理，以畜禽養(yǎng)殖廢水特征為切入點，從組合工藝出發(fā)進行畜禽養(yǎng)殖廢水系統(tǒng)的進一步研究和優(yōu)化。

1 畜禽養(yǎng)殖廢水特征

畜禽養(yǎng)殖廢水主要來自于圈欄沖洗、淋洗等，廢水中含大量的毛、糞便以及未消化的飼料、溶出物等污染物質(zhì)，畜禽糞尿的淋溶性很強，糞尿中的氮、磷以及水溶性有機物等淋溶量很大，并具有強烈的腥臭味。有機懸浮物含量高，易腐敗，排入水體會消耗水中溶解氧，破壞生態(tài)系統(tǒng)，污染環(huán)境，畜禽養(yǎng)殖廢水如不及時處理，將會影響居民的生活環(huán)境[2]。

具體來說，畜禽養(yǎng)殖廢水具有有機物含量高、攜帶大量致病菌等特點，對周圍環(huán)境影響較大。養(yǎng)殖廢水中有機物含量高體現(xiàn)為COD常常達到5000mg/L～20000mg/L，BOD5常常達到2000mg/L～8000mg/L，并含有較多SS、NH3-N等。養(yǎng)殖廢水中攜帶大量病原微生物以及蟲卵等，很容易造成疾病的感染。養(yǎng)殖廢水中常常攜帶大量的糞便，容易產(chǎn)生惡臭，直接影響水體的質(zhì)量。此外，氮磷以及有機物在水體中的大量出現(xiàn)容易造成水體富營養(yǎng)化和水體中溶解氧的含量降低，進而導(dǎo)致水體污染加劇，嚴重影響人們生活[2]。

2 畜禽養(yǎng)殖廢水常用處理工藝

畜禽養(yǎng)殖廢水含大量糞便等污染物質(zhì)，對環(huán)境造成較大的影響，采取措施進行畜禽養(yǎng)殖廢水勢在必行。傳統(tǒng)的畜禽養(yǎng)殖廢水處理主要采用還田利用和自然處理模式，受土地等自然條件的限制較多。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高效的養(yǎng)殖廢水處理工藝已經(jīng)成為研究的重點，高效的養(yǎng)殖廢水處理工藝主要依賴于厭氧處理工藝，厭氧處理工藝包括厭氧濾池（AF）、厭氧擋板反應(yīng)器 （ABR）、完全混合式厭氧反應(yīng)器（CSTR）等，具有處理高濃度養(yǎng)殖廢水的特點。雖然厭氧處理工藝已經(jīng)具有較多的優(yōu)勢，但在氮、磷等的去除方面還具有一定的局限性，對后續(xù)處理工藝造成一定的影響。好氧生物工藝雖然能夠在一定程度上彌補厭氧工藝的缺點，在氮、磷等的去除中具有較大的優(yōu)勢，但好氧生物工藝具有成本高、耗能多等缺點，不利于大范圍利用。基于好氧生物工藝和厭氧工藝各自的優(yōu)缺點，厭氧-好氧組合工藝的應(yīng)用不僅結(jié)合兩者的優(yōu)點，同時相互間彌補不足，具有耗能少、成本低、效率高、防止臭味的產(chǎn)生以及抗沖擊負荷能力強等優(yōu)點，是養(yǎng)殖廢水處理領(lǐng)域的高效處理工藝[1]。

3 畜禽養(yǎng)殖廢水處理的裝置研究

為了進行高效的養(yǎng)殖廢水處理，我們在組合工藝應(yīng)用的基礎(chǔ)上設(shè)計出了“一種畜禽養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)”，為規(guī)模化的養(yǎng)殖廢水處理提供了可能。基于組合工藝和養(yǎng)殖廢水的特征，“一種畜禽養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)”具有設(shè)計合理、功能齊全、綠色環(huán)保等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)對廢水的回收再利用，是通過過濾除雜、分離降解、生物氧化以及殺菌等工序處理，最終使畜禽養(yǎng)殖廢水達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》的排放標準，且整個廢水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，處理廢水的水質(zhì)穩(wěn)定。

3.1 “一種畜禽養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)”

“一種畜禽養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)”實驗處理裝置如圖1所示，包括通過管道依次連接的集水池1、粗格柵池2、混凝沉渣池3、一級黑膜沼氣池4、二級黑膜沼氣池5、一級缺氧池6、一級接觸氧化池7、一級沉淀池8、二級缺氧池9、二級接觸氧化池10、終沉池11、消毒池12和回用水池13。該處理系統(tǒng)與其他畜禽養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)相比，進一步改進了污泥池，其中污泥池通過管道與混凝沉渣池和終沉池相連接，一級沉淀池魚終沉池相連接，污泥池還設(shè)置有對污泥壓縮處理系統(tǒng)的框壓濾機，能夠?qū)崿F(xiàn)廢水的回收再利用。

“一種畜禽養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)”實驗處理裝置中集水池內(nèi)設(shè)置有污水提升裝置35；粗格柵池中設(shè)置有回轉(zhuǎn)式粗格柵15；混凝沉渣池內(nèi)設(shè)置有加藥裝置16、污水提升裝置17、固液分離裝置18以及污水排放裝置32；一級黑膜沼氣池中設(shè)置有攪拌混合裝置19；二級黑膜沼氣池內(nèi)同樣設(shè)置有攪拌混合裝置20；一級缺氧池中設(shè)有組合生物填料21；一級接觸氧化池中設(shè)置有組合生物填料22以及曝氣裝置23；一級沉淀池內(nèi)設(shè)置有加藥裝置24、污水排放裝置33；二級缺氧池中與一級缺氧池一樣設(shè)置有組合生物填料25；二級接觸氧化池中與一級接觸氧化池一樣設(shè)置有組合生物填料26以及曝氣裝置27；終沉池內(nèi)設(shè)置有加藥裝置28和污水排放裝置34；消毒池內(nèi)設(shè)置有二氧化氯消毒裝置23；回用水池中設(shè)置有供回用水裝置30；混凝沉渣池和終沉池通過管道與污泥池14相連，污泥池還設(shè)置有對污泥壓縮處理系統(tǒng)的框壓濾機31。

3.2 “一種畜禽養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)”的運行

“一種畜禽養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)”在運行過程中，養(yǎng)殖廢水首先進入集水池，在集水池廢水得到沉淀收集，再經(jīng)污水提升處理裝置進入粗格柵池，集水池的廢水經(jīng)過初步的沉淀，去除了廢水中質(zhì)量較大的糞便等，為粗格柵作用的進一步發(fā)揮奠定了基礎(chǔ)；廢水在進入粗格柵池之后，在粗格柵池內(nèi)回轉(zhuǎn)式粗格柵的作用下，將養(yǎng)殖廢水中的較大漂浮物進行了初步的處理，為后續(xù)工藝和水泵等的正常工作提供了支撐；經(jīng)過集水池和粗格柵池后，廢水中大的懸浮物以及糞便等得到了有效的處理，廢水在進入混凝沉渣池后，充分與混凝劑接觸，實現(xiàn)了污泥與廢水的有效分離，在混凝沉渣池中固液分離裝置的作用下進一步實現(xiàn)了廢水中的懸浮物分離；廢水在一級黑膜沼氣池和二級黑膜沼氣池中，實現(xiàn)了溶解水的大分子有機物的分解，轉(zhuǎn)變成小分子物質(zhì)，降低了廢水中的CODcr含量，進一步提高了廢水的可生化性，為后續(xù)厭氧-好氧組合工序的應(yīng)用提供了可能。

“一種畜禽養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)”裝置采取的是“一級缺氧池-一級接觸氧化池-二級缺氧池-二級接觸氧化池”的組合方式，其中，接觸氧化池設(shè)置有組合生物填料以及曝氣裝置，實質(zhì)也是一種“固液分離+厭氧反應(yīng)器+接觸氧化+曝氣生物濾池”的組合工藝，對于可生化性好的廢水處理效果較好。這種組合工藝處理養(yǎng)殖廢水的方式，通過固液分離的方式，可以在一定程度上去除廢水中的雜物和大顆粒物質(zhì)，為后續(xù)工序的正常運行提供了保障；通過固液分離的廢水在進入一級缺氧池和一級接觸氧化池后，通過組合生物填料中的微生物將水中的可溶性小分子固體有機物完全氧化為二氧化碳和水分子，同時將水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，從而達到脫除氨氮的目的；去除氨氮的廢水經(jīng)一級沉淀池通過加藥裝置加入混凝劑進一步降解廢水污泥度，降解后凝膠出的污泥經(jīng)污泥排放裝置排入污泥池；廢水在二級缺氧池和二級接觸氧化池中將廢水中的可溶性小分子固體有機物進一步降解。

經(jīng)過“固液分離+厭氧反應(yīng)器+接觸氧化+曝氣生物濾池”的組合工藝的廢水，已經(jīng)初步達到排放的標準，為了提高排放廢水的清澈度，廢水還要再經(jīng)過終沉池進行進一步的沉淀，以保證廢水污泥度的進一步降低。廢水在排放前，還要經(jīng)消毒池的二氧化氯消毒裝置對廢水進行消毒，將水中的細菌、病毒去除，以達到回用水的標準；經(jīng)消毒后的廢水通過回用水池內(nèi)的供回用水裝置實現(xiàn)對水資源的最大限度地利用；混凝沉渣池和終沉池通過管道與污泥池相連，污泥池還設(shè)置有對污泥壓縮處理系統(tǒng)的框壓濾機，進一步保障了資源的有效利用。

3.3 “一種畜禽養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)”的運行效果

通過廣東省陽江市某養(yǎng)殖場的污水處理系統(tǒng)實踐，廢水進水指標CODcr、BOD5、SS、氨氮分別為9200mg/L、3150mg/L、350mg/L、980mg/L，運行結(jié)果表明：廢水經(jīng)過“固液分離+厭氧反應(yīng)器+接觸氧化+曝氣生物濾池”的組合工藝的作用，出水廢水出水指標CODcr、BOD5、SS、氨氮分別為316mg/L、138mg/L、25mg/L、41mg/L，明顯優(yōu)于《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596-2001）中規(guī)定標準。經(jīng)過“一種畜禽養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)”試驗裝置的廢水對CODcr、BOD5、SS、氨氮的去除率可高達96.5%、95.6%、91.4%、95.8%。且整個廢水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，處理廢水的水質(zhì)穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

為了進行高效的廢水處理，以畜禽養(yǎng)殖廢水特征為切入點，從組合工藝出發(fā)進行畜禽養(yǎng)殖廢水系統(tǒng)的進一步研究和優(yōu)化。研究表明：

（1）基于組合工藝和養(yǎng)殖廢水的特征，“一種畜禽養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)”能夠?qū)崿F(xiàn)對廢水的回收再利用，是通過過濾除雜、分離降解、生物氧化以及殺菌等工序處理，最終使畜禽養(yǎng)殖廢水達到排放標準。

（2）廢水經(jīng)過“一種畜禽養(yǎng)殖廢水處理系統(tǒng)”的處理，出水廢水出水指標CODcr、BOD5、SS、氨氮分別為316mg/L、138mg/L、75mg/L、41mg/L，明顯優(yōu)于《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》中規(guī)定標準。

參考文獻

[1]冷守琴，李康奎，王文杰，等.組合工藝在養(yǎng)豬廢水處理中的工程應(yīng)用研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2015，40（5）：70-73.

[2]郭英麗.UASB+A/O組合工藝處理養(yǎng)殖廢水應(yīng)用實例[J].河南城建學(xué)院學(xué)報，2014（5）：69-71.