奶牛養(yǎng)殖場廢水治理工程實(shí)例分析

閆丹丹

摘 要：采用混凝沉淀+ABR+A/O+氧化塘的組合工藝對武漢市某奶牛養(yǎng)殖場廢水進(jìn)行處理。結(jié)果表明，該系統(tǒng)處理效果良好，SS和CODcr主要在混凝沉淀和ABR階段去除，整個系統(tǒng)出水水質(zhì)達(dá)到了《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-2005）中的旱作物灌溉標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：奶牛場養(yǎng)殖廢水；混凝；ABR；生物塘

中圖分類號：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）20-0108-03

Abstract： The combined process of coagulation sedimentation and ABR+A/O+ oxidation pond was used to treat the wastewater from a dairy farm in Wuhan. The results show that the treatment effect of the system is good， and SS and CODcr are removed mainly in coagulation sedimentation and ABR stage. The water quality of the whole system meets the irrigation standard of dryland crops in “Farmland Irrigation Water Quality Standard” （GB5084-2005）.

Keywords： dairy farm wastewater； coagulation； ABR； biological pond

引言

武漢市某奶牛養(yǎng)殖場是國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)IDF（國際乳品聯(lián)合會）標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化生態(tài)示范牧場，可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)奶牛存欄3000頭（其中泌乳牛1650頭、后備牛1350頭），主要生產(chǎn)鮮奶。該牧場采用干清糞工藝，廢水主要來源為，奶牛糞尿約150m3/d，擠奶廳沖洗廢水約200m3/d，另包含少量生活廢水及青儲窖排水等。養(yǎng)殖廢水主要處理方式有畜禽糞便污水還田模式、自然處理模式以及工業(yè)化處理模式三種。本項(xiàng)目采用工業(yè)化模式結(jié)合生態(tài)型農(nóng)牧結(jié)合的方式，將廢水進(jìn)行處理達(dá)到《畜禽養(yǎng)殖污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18596-2001）后排入生物塘進(jìn)一步處理達(dá)到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-2005）后用于灌溉周邊1700畝的玉米、豆科牧草等青貯飼料種植基地，實(shí)現(xiàn)奶牛場污水產(chǎn)納平衡，減少養(yǎng)殖廢水對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和周邊水體的污染。

1 設(shè)計(jì)水質(zhì)水量

本項(xiàng)目中糞污來源主要包括濕牛糞尿及擠奶廳廢水。濕牛糞尿量為冬夏季平均150m3/天，含水率按85～90%計(jì)，糞污壓榨產(chǎn)生的廢水設(shè)計(jì)量為50m3/天；擠奶廳廢水設(shè)計(jì)量為200m3/天。兩股廢水混合后進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2 工藝流程及說明

2.1 工藝流程

根據(jù)廢水特性，本工程選擇“物化+厭氧生化+好氧生化+生物塘”的組合工藝。廢水處理工藝流程見圖1。

2.2 工藝說明

2.2.1 廢水處理系統(tǒng)

（1）糞污水處理水槽。糞污壓榨水B/C低、生物降解性差且SS濃度很高，為提高后續(xù)處理單元的污染物去除率首先通過糞污水處理槽進(jìn)行預(yù)水解酸化[1]，將大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，將環(huán)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為鏈狀結(jié)構(gòu)，提高廢水的B/C比，增加廢水的可生化性，同時，該階段由于細(xì)胞分泌胞外酶，增加廢水的可沉降性，便于后續(xù)物化處理。

（2）集水槽。集水槽的作用是匯集、儲存和均衡廢水的水質(zhì)水量。集水槽進(jìn)水處設(shè)置粗格柵去除較粗大懸浮物，出水經(jīng)過超微細(xì)目水力格柵，可去除廢水中大部分固體物質(zhì)及纖維類物質(zhì)，濾出的固體殘?jiān)刻焱膺\(yùn)與糞渣一起處理。

（3）青儲廢液槽。青儲飼料制作過程中會產(chǎn)生一定量的廢液，該股廢水CODcr可達(dá)50000mg/l左右，需單獨(dú)收集并由計(jì)量泵定量加泵入到調(diào)節(jié)槽內(nèi)，防止集中排放對系統(tǒng)造成的沖擊負(fù)荷。

（4）調(diào)節(jié)槽。調(diào)節(jié)槽調(diào)節(jié)廢水水質(zhì)、水量，使后續(xù)工藝處理效果持續(xù)穩(wěn)定，同時使廢水發(fā)生適度的預(yù)酸化，為后續(xù)進(jìn)行的厭氧反應(yīng)提供良好的環(huán)境條件。

（5）混凝、pH調(diào)整、凝集及初沉槽。通過向廢水中投加混凝劑及絮凝劑，使水中難以沉淀的顆粒能互相聚合形成絮凝體。絮凝體通過吸附懸浮物、部分細(xì)菌和溶解性物質(zhì)，體積增大并下沉后，進(jìn)入初沉槽進(jìn)一步分離出細(xì)小顆粒，去除SS及有機(jī)物。

（6）ABR厭氧反應(yīng)器。ABR是一種改進(jìn)型厭氧反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)廢水中的大部分有機(jī)物被厭氧微生物分解，并將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣的形式釋放出來，達(dá)到去除有機(jī)物的目的。在反應(yīng)器由分隔成串聯(lián)的4個反應(yīng)室構(gòu)成，每個反應(yīng)室為一個相對獨(dú)立的上升式污泥床系統(tǒng)，廢水進(jìn)入反應(yīng)器后沿導(dǎo)流板上下折流前進(jìn)，依次通過每個反應(yīng)室污泥床，污水中的有機(jī)基質(zhì)通過與微生物充分的接觸而得到去除了[2]。

（7）中間沉淀槽。減少厭氧出水帶出的泥量，并將好的厭氧污泥回流至厭氧反應(yīng)器內(nèi)，降低厭氧污泥的流失，減少對后續(xù)處理過程的影響。

（8）水解酸化槽。由于經(jīng)過ABR厭氧反應(yīng)器以后，廢水的B/C比降低，不利于后續(xù)好氧處理，因此在該池體內(nèi)，將不易降解的大分子有機(jī)物進(jìn)一步分解為小分子物質(zhì)，易于好氧微生物利用。

（9）脫氮槽。在好氧段（接觸氧化槽內(nèi)），好氧微生物分解污水中的有機(jī)物同時進(jìn)行硝化反應(yīng)，有機(jī)氮和氨氮在好氧段轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮后回流至脫氮槽內(nèi)，其中的反硝化菌利用氧化態(tài)氮和污水中的有機(jī)碳進(jìn)行反硝化反應(yīng)，使硝態(tài)氮還原為無污染的氮?dú)庖萑氪髿猓瑫r獲得去除碳源和脫氮的最終目的。

（10）接觸氧化槽。接觸氧化槽內(nèi)生物膜吸附廢水中的有機(jī)物，在有氧條件下，有機(jī)物由微生物氧化分解，廢水得到凈化。同時硝化細(xì)菌將進(jìn)入水中的氨氮通過生物硝化作用轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，供缺氧段反硝化細(xì)菌進(jìn)行脫氮。

（11）消毒槽。在接觸氧化池后設(shè)消毒槽，加入NaClO對出水進(jìn)行消毒，殺滅廢水中的有害菌。

（12）生物塘。廢水進(jìn)入生物塘，依靠塘內(nèi)生長的微生物來處理，主要利用菌藻的共同作用處理廢水中的有機(jī)污染物。廢水進(jìn)一步凈化CODcr和去除部分氮、磷后用于農(nóng)田灌溉。

2.2.2 污泥處理系統(tǒng)

初沉槽、ABR反應(yīng)槽、中間沉淀槽、終端沉淀槽所排污泥進(jìn)入污泥儲槽。污泥經(jīng)污泥泵輸送到帶式污泥脫水機(jī)，通過投加高分子絮凝劑，改善污泥脫水性能，壓濾后的干泥含水率約為80%左右，泥餅經(jīng)過堆肥處理后作為有機(jī)肥使用。

3 主要處理構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

主要處理構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)詳見表2。

4 調(diào)試運(yùn)行分析

由于奶牛數(shù)量為逐步增加，廢水處理站于2015年正式投入使用，2016年達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行。ABR厭氧反應(yīng)器是整個工程調(diào)試的關(guān)鍵，初期調(diào)試階段接種污泥為某城市污水處理廠壓濾污泥110噸，采用間斷進(jìn)水方式，啟動時污泥負(fù)荷不大于0.1kgCOD/（kgMLSS·d），污水量約為每天75-120m3，該階段調(diào)試時間為20天左右。待初期CODcr去除率達(dá)到50%左右后接種顆粒污泥，投加顆粒污泥量為10-18kgVSS/m3。容積負(fù)荷大約為2kgCOD/M3.D的調(diào)試時間持續(xù)約15天左右，此時CODcr的去除率應(yīng)該大于60-70%。待出水及去除率穩(wěn)定1周后，接下來提升容積負(fù)荷到3kgCOD/m3·d的調(diào)試時間持續(xù)約21天左右；此時COD的去除率大于70%，進(jìn)水到設(shè)計(jì)負(fù)荷。由于該工程調(diào)試在4～6月間完成，溫度在20℃以上，符合微生物生長的最佳適宜區(qū)間，且營養(yǎng)源成分，大大提高了啟動速度，整個系統(tǒng)運(yùn)行正常，處理出水達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并于2016年10月份通過了當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門監(jiān)測驗(yàn)收，出水CODcr具體運(yùn)行情況見圖2。

由圖2可知，雖然調(diào)節(jié)池停留時間為24小時，但由于糞污壓榨設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)故障導(dǎo)致進(jìn)水波動比較大，但經(jīng)過混凝沉降處理后，CODcr平均去除率為50%，大大降低后續(xù)設(shè)施的運(yùn)行負(fù)荷，除調(diào)整藥量期間，其余出水均穩(wěn)定在2000～4000mg/l之間。ABR厭氧反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定，平均去除率可達(dá)到65%，為后續(xù)好氧系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障，終端沉淀槽出水CODcr穩(wěn)定在200～300mg/l，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

5 討論及分析

（1）冬季時ABR厭氧反應(yīng)器運(yùn)行溫度偏低，反應(yīng)器去除效率下降，直接影響到生化系統(tǒng)的出水水質(zhì)。建設(shè)階段由于業(yè)主考慮投資及運(yùn)行成本，未設(shè)置加溫系統(tǒng)，后期業(yè)主通過增加鍋爐的方式對厭氧系統(tǒng)進(jìn)行加溫。

（2）進(jìn)水的水質(zhì)波動容易引起接觸氧化槽產(chǎn)生大量泡沫，設(shè)計(jì)初期設(shè)置了水力消泡管，且實(shí)際運(yùn)行中采取了及時調(diào)整進(jìn)水負(fù)荷、控制曝氣量、選擇性回流等措施，對泡沫去除有積極作用。

（3）由于牛糞輸送設(shè)備經(jīng)常故障，系統(tǒng)進(jìn)水SS較設(shè)計(jì)值有較大增加，因此集水井格柵及水泵經(jīng)常堵塞，同時也加大了藥劑的使用量，總體運(yùn)行費(fèi)用提高1～2元/噸水。

6 結(jié)論

該工藝組合處理奶牛養(yǎng)殖廢水，可以高效的去除COD、SS等各項(xiàng)污染物，系統(tǒng)具有較好的抗沖擊負(fù)荷能力，出水穩(wěn)定，可達(dá)到《畜禽養(yǎng)殖污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18596-2001）。ABR厭氧反應(yīng)器啟動周期為2個月左右，部分污泥形成顆粒污泥，系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行后，COD平均去除率可達(dá)65%以上，且提高了后續(xù)好氧處理的可生化性，相比UASB、EGSB等高效反應(yīng)器具有設(shè)備投資小，運(yùn)行操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。對相似規(guī)模的養(yǎng)殖場廢水治理工程有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀延齡.廢水的厭氧生物處理[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1998.

[2]唐受印，戴有芝，劉忠義，等.食品工業(yè)廢水處理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001：113-117.