畜禽规模化、集约化养殖迅速发展,在带来巨大经济效益的同时,也引发了一系列的环境问题。畜禽养殖场废水的主要特征是:有机物浓度高、悬浮物多、色度深、氨氮和有机磷含量高,并含有大量的细菌。这些污染物如不进行适当处理,一旦进入天然水体、农田,就会对水体和农田造成污染。目前,对于养殖粪污的处理一般运用传统的厌氧+好氧生化”方式,没有固定的处理工艺流程。运用较多的工艺为厌氧消化+好氧SBR”等,但该工艺存在建设费用高、自控复杂、操作难度大、厌氧出水可生化性差、污泥容易上浮、难达标等问题,因此研究一种费用低、运行方便、高效的畜禽养殖粪污处理工艺具有十分重要的现实意义。
粪污的处理工艺流程及设备设施说明
工艺流程
畜禽养殖废水具有以下特点:排水量大、集中、水力冲击负荷强;有机质浓度高,水解、酸化快,沉淀性能好;污水中常伴有消毒水、重金属、残留的兽药以及各种人畜共患病原体等污染物。
江西某无公害猪场是一家自繁自养的商品猪场,其母猪存栏1400头。该场采用的猪粪污处理方式是水泡粪工艺,水泡粪的排放周期为7~10d。经过连续5d的监测数据显示,该猪场的粪污平均为250~300m3/d,化学需氧量(CODcr)为6000~9000mg/L,生化需氧暈BOD5为2500~4200mg/L,总悬浮物SS为8000~27OOOmg/L, 氨氮NH3-N为500~950mg/L,总磷TP为9~15mg/L。综合猪场粪污的主要污染物和猪场的实际情况,经过试验论证,并对其经济效益的分析,决定采用“固液分离+气浮+厌氧ABR+双面导流(好氧)”的联合工艺处理该场养猪粪污。具体流程如图1所示。
两面导流在氧化沟生物活性污泥处理技术的基础上,对污泥的回流系统进行了改进。利用微孔曝气管,在曝气时产生的上升气流带动水产生的水流,形成向上的弧线运动在两块导流槽夹缝间形成负压,该负压让污泥由沉淀区自动回流到好氧区,这样就取代了二沉池的水泵回流。同时导流槽将好氧池分隔成好氧区:曝气区和沉淀区,污水和污泥在水流及导流槽的带动下在好氧区和沉淀区间自动循环;污泥在沉淀区溶氧量降低形成了兼氧区;污泥经过反复的好氧和兼氧,形成了硝化和反硝化处理工序,因此具有较强的降解氨氮的能力;将氧化沟好氧曝气、二沉池、污泥回流集中在一个好氧处理池内自动完成,并且不利用泵回流,利用水流回流污泥不把好氧区内形成的好氧生物团打碎,从而提高了好氧生物团的处理能力。因此两面导流具有高效的降解COD及氨氮的处理能力,不用人为控制污泥的回流比。
污泥驯化阶段将含水率97%啤酒厂UASB池底污泥120t,水解酸化池投入20t,ABR池用泵投入100t;加入气浮处理后的污水25%(COD在4 000mg/L左右),用回流泵将ABR池出水回流至第一级ABR池,同时控制ABR池pH值在6.8~7.2,长时间开启回流泵,将污水的COD去除率在65%左右逐渐加大进水量,同时观察ABR池内的填料挂膜情况,最后水量达到250m3/d,COD去除率达到70%左右,出水稳定说明水解酸化反应器、厌氧ABR反应器启动成功。
在水解酸化反应器启动过程中,污水进水的PH值一直在7.2~7.5,分析原因是猪舍消毒使用石灰乳和烧碱,水解酸化池出水pH值在7.0~7.2。厌氧ABR池内的污水PH值一直控制在7.0~7.2,未发生酸化现象,出水清澈。
接触氧化池、两面导流池中的污泥培养驯化采用接种培驯法,接种的污泥采用四特酒厂污泥处理车间的含水率82%的污泥,污泥的接种量为30t,在接触氧化池、双面导流池内加入70%的清水,将厌氧ABR池出水加入30%,开始连续曝气36h,后续污水量出水达标后逐渐增加直至满负荷运转。在此过程中严密监测接触氧化池、双面导流池中的PH 值、水温、营养结构碳氮比、COD、NH3-N、溶解氧 (DO)等指标以保证接触氧化池的正常运行;经过40d左右的观察,弹性填料挂膜情况正常达到2mm左右。调试接种污泥采用的是消化污泥,以兼性菌为主,特加入了复合微生物菌,经过15d左右的调试,污泥颜色由黑灰色变为土黄色,氨氮去除率稳定达到92%以上。经过40d处理250m3,出水稳定。
注意事项
固液分离和气浮处理效果及污泥处理是整个工艺中的重要环节,关系到后续的厌氧和好氧;双面导流池中DO的控制是关键。DO过高,会加速污泥的老化,影响反硝化的处理效果。
经过8个月的运行,各个单元处理效果好,尤其是气浮出水的SS、COD、总磷、氨氮,污水各项排放指标优于畜禽养殖业污染物排放标准的要求。说明利用“固液分离+气浮+厌氧ABR+双面导流(好氧)”工艺处理该场养猪粪污是可行的。
本工程的造价350万元左右,按每天处理300t粪污来计算,每天的电耗在450kwh约270元,药剂费聚合氯化铝36kg约65元、聚丙烯酰胺4kg(约60元),人工费100元,合计约1.65元/t。