固液分離_UASB_SBR工藝處理養(yǎng)豬場廢水的試驗研究

近30 年, 尤其是自90 年代以來, 我國的畜牧業(yè)發(fā)展迅速, 目前我國的肉類和禽蛋產(chǎn)量均躍居世界第一位. 現(xiàn)代化封閉型的規(guī)?；B(yǎng)殖技術(shù)促進了我國城市的畜禽養(yǎng)殖業(yè)向優(yōu)質(zhì)高效發(fā)展, 但另一方面, 也使畜禽養(yǎng)殖業(yè)脫離了傳統(tǒng)種殖業(yè), 成為高度專業(yè)化生產(chǎn), 畜禽養(yǎng)殖場排放的大量廢水, 大多未經(jīng)妥善回收利與處理、處置即直接排放, 對環(huán)境造成嚴重的污染. 城市畜禽養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)成為或正在成為與工業(yè)廢水和生活污水相當甚至更大的污染源, 有些城市畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染負荷量已超過了工業(yè)廢水與生活污水的污染負荷的總和, 其中養(yǎng)豬場廢水的污染負荷占主要部份[ 1～ 3 ].

1　工藝流程及試驗用水水質(zhì)
1. 1　工藝流程
目前國內(nèi)外雖然對這種有機物濃度高, 氨氮濃度高、惡臭嚴重的養(yǎng)豬場廢水的處理有
許多研究[ 4～ 8 ] , 但既能有效去除有機物, 又能有效去除氨氮的方法較少L 綜合國內(nèi)外已有
的養(yǎng)豬場廢水處理的研究資料, 擬選擇圖1 所示工藝流程對養(yǎng)豬場廢水進行處理研究L
　養(yǎng)豬場廢水　　固液分離　　UA SB 處理　　SBR 處理　　出水　
圖1　養(yǎng)豬場廢水處理工藝流程圖
F ig. 1　F low diagram of p iggery w astew ater t reatment p rocesses
1. 2　試驗用水水質(zhì)
目前我國規(guī)?；B(yǎng)豬場存在的主要清糞工藝有3 種[ 1, 2 ]: 水沖式、水泡糞、和干清糞工藝。 本試驗用水取自瀏陽某牲豬養(yǎng)殖場, 該養(yǎng)豬場規(guī)模為年產(chǎn)牲豬4 萬頭, 清糞工藝采用水沖式工藝, 其廢水水質(zhì)見表1:
表1　養(yǎng)豬場廢水水質(zhì)及排放標準
見附件 

　注: 本文所采用的排放標準為日本和上海市的相應(yīng)標準
2　固液分離處理
采用水沖式工藝的養(yǎng)豬場廢水中含有大量的固體懸浮物, 這些固體懸浮物進入UA SB 反應(yīng)器會形成浮渣或占據(jù)一部分有效容積, 并導(dǎo)致顆粒污泥的解體, 使懸浮物質(zhì)與厭氧微生物混合, 將厭氧微生物擠出厭氧反應(yīng)器, 從而降低了厭氧污泥的活性與反應(yīng)器中的活性厭氧污泥含量L 嚴重時浮渣還會結(jié)成硬殼, 在三相分離器內(nèi)阻礙沼氣的釋放和收集, 甚至會阻塞管路L 因此, 廢水中懸浮固體物的含量對整個厭氧過程會有很大影響L 所以廢水應(yīng)先經(jīng)濾網(wǎng)過濾和沉淀處理去除部分SSL養(yǎng)豬場廢水經(jīng)固液分離后可去除30%～40% 的SS 和25%～ 30% 的BOD5 與CODcr。
3　UA SB 處理
3. 1　UA SB 反應(yīng)器的啟動和顆粒污泥的培養(yǎng)
為了縮短啟動所需的時間, 在UA SB 反應(yīng)器中接種取自城市污水處理廠污泥消化池的消化污泥L投泥完畢后立即投配養(yǎng)豬場廢水進行浸泡L污泥馴化期內(nèi)采用間歇進水, 逐步提高進水量, 進水量分別為總水量的20% , 40% , 60% , 80% , 100% 5 個階段進行, 以出
水CODcr為主要監(jiān)控指標, 當出水CODcr在降至進水CODcr值的70% 以上時, 并能穩(wěn)定運行10 天后, 方進入下一階段L 最終反應(yīng)器有機負荷穩(wěn)定在8～ 10 kgCODcr?(m 3 ·d) ,CODcr去除率達到75%～ 85% ,BOD5 去除率達到65%～ 80% L 顆粒污泥多為黑色, 部分為灰色, 顆粒較為均勻, 大部分直徑為1. 0～ 5. 0 mm L 培養(yǎng)和保持高濃度、高活性的足夠數(shù)量的顆粒污泥是UA SB 反應(yīng)器發(fā)揮作用的關(guān)鍵所在[ 3, 4, 9 ]L
3. 2　影響UA SB 處理效果的因素
3. 2. 1　pH 值
pH 值是影響UA SB 處理效果的一個重要的、不太敏感的指標L 在啟動過程中, 反應(yīng)器內(nèi)pH 值控制在6. 8～ 7. 2 之間, 偶爾pH 值達到6. 6, 對處理效果沒有明顯地影響L 若啟動進程過快或負荷增加過多, 因產(chǎn)甲烷菌增長慢, 產(chǎn)酸菌可將廢水中的有機物轉(zhuǎn)化為小分子有機酸, 導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)pH 值下降,V FA 積累L一般出水pH 值不能低于6. 2, 最好控制在6. 5 以上L 若超過上述范圍, 則暫時停止進水2～ 3 天, 必要時加堿調(diào)pH 值至6. 8L
3. 2. 2　營養(yǎng)物質(zhì)
產(chǎn)甲烷菌和有關(guān)菌群的生長代謝需良好的營養(yǎng)條件, 養(yǎng)豬場廢水中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì), 各營養(yǎng)物質(zhì)之間的比例能基本滿足微生物菌群的生長需要, 在整個調(diào)試和正常運行期間, 不需添加營養(yǎng)物質(zhì)L
3. 2. 3　溫度
試驗期間正值夏天, 廢水溫度維持在20～ 25 ℃, 因而無需調(diào)節(jié)溫度, 在正常運行后,溫度的變化對UA SB 的運行影響不大, 產(chǎn)氣量的變化也比較小。
4　SBR 處理
4. 1　污泥培養(yǎng)與馴化
試驗采用城市污水處理廠的活性污泥作為菌種, 養(yǎng)豬場廢水和菌種一同投入曝氣裝置內(nèi)進行馴化, 每天間歇進水、出水二個周期, 約25 天左右完成對水質(zhì)的適應(yīng)性馴化, 然后開始轉(zhuǎn)入正式運行實驗[ 5, 10, 11 ]。本試驗研究采用14 h 一個周期, 由于廢水中膠體物質(zhì)較多, 長時間曝氣會產(chǎn)生較多泡沫, 同時為了加強反硝化作用以利于NO 3-N 的去除, 試驗中將曝氣分為兩個階段進行,
其間增設(shè)閑置階段, 試驗中活性污泥的有機負荷量(CODcr) 采用3～ 4 kg?m 3·dL
4. 2　SBR 工藝運行參數(shù)的確定
確定養(yǎng)豬場廢水SBR 處理運行工藝參數(shù)的基本原則是: 在滿足出水水質(zhì)的前提下,盡量縮短水力停留時間(曝氣時間、厭氧反應(yīng)時間與沉淀時間) 及確定最佳曝氣量, 以達到降低處理系統(tǒng)的基建費用、運行費用的目的。SBR 工藝的進水方式有限制性曝氣、非限制性曝氣和半限制曝氣3 種。采用限制性曝氣時, 由于進水前反應(yīng)器有一個沉淀排水階段, 混合液中溶解氧濃度接近于零L在進水的同時進行混合攪拌, SBR 系統(tǒng)也同樣進行厭氧反硝化反應(yīng), 部分NO 3-N可在進水階段被脫掉L對于既要去除有機物又要進行脫氮的養(yǎng)豬場廢水來說, 選擇限制性曝氣進入方式最為合適[ 11 ]L本試驗由于是在實驗室進行, 每次進水為10 L , 故采用瞬時進水后閑置60 m in。
本試驗曝氣時間及曝氣量的確定, 是根據(jù)去除有機物、NH3-N 等2 個指標來控制。曝氣量的控制是以DO 濃度來體現(xiàn)的L 在曝氣階段DO 濃度達到并一直保持在2 m g·L - 1左右, 有機物的去除即可以達到要求。為了保證NH3-2N 的出水效果, 反應(yīng)裝置中DO 濃度應(yīng)在曝氣120 m in 時達到2. 5 m g·L - 1左右, 并一直保持到曝氣結(jié)束。厭氧反應(yīng)時間的確定是以脫氮效果作為主要確定原則, 試驗中NO 3-N 濃度經(jīng)過180m in 的厭氧反應(yīng)后, 大部分被還原為N 2 從水中逸出L 所以, 厭氧反應(yīng)時間定為180 m in。由于SBR 處理系統(tǒng)的各階段反應(yīng)是在一個裝置中進行, 沉淀時間的確定顯得尤為重要。 沉淀時間過短, 出水中懸浮物濃度高, 會影響出水水質(zhì); 若沉淀時間過長, 會產(chǎn)生污泥上浮現(xiàn)象。 試驗中沉淀50m in 后, 水中的SS 濃度基本不再進一步降低, 泥水界面變化也很小。 為了運行可靠, 沉淀時間定為60 m inL 這樣既充分發(fā)揮了SBR 法沉淀效率高的優(yōu)點, 又能有效防止污泥膨脹的發(fā)生。

表2　養(yǎng)豬場廢水SBR 工藝的運行參數(shù)
Tab. 2　Comparative des ign parameters for SBR process
順　　序作　　　用時　間?h
進　水充水至最終容積, 反硝化反應(yīng)1. 0
曝　氣降解有機物、硝化反應(yīng)4. 0
閑　置反硝化反應(yīng)3. 0
曝　氣降解有機物, 硝化反應(yīng)4. 0
沉　淀活性污泥及SS 沉淀1. 0
潷　水排出處理后的廢水, 等待下一周期處理1. 0穩(wěn)定運行后的試驗結(jié)果見表3L 由表3 數(shù)據(jù)可知, 雖然進水CODcr變化較大, 由1 810
m g·L - 1至3 026m g·L - 1 , 但經(jīng)SBR 處理后, 出水CODcr較穩(wěn)定, 大都在400 m g·L - 1以下, CODcr總?cè)コ试?/span>85%～ 95% 之間, 這說明SBR 處理系統(tǒng)對進水CODcr的變化具有較強的緩沖能力;NH3-N 總?cè)コ试?/span>95%～ 98% L
表3　養(yǎng)豬場廢水SBR 工藝的處理結(jié)果
 見附件
5　結(jié)　論
1) 固液分離2UA SB2SBR 工藝試驗表明: 經(jīng)固液分離可去除養(yǎng)豬場廢水30%～ 40%的SS 和25%～ 30% 的BOD5 與CODcr; 經(jīng)UA SB 工藝處理可去除進水中75%～ 85%CODcr; 經(jīng)SBR 處理可去除85%～ 90% 的CODcr, 82%～ 92% 的BOD5, 95%～ 98% 的NH3-N; 最后, 養(yǎng)豬場廢水經(jīng)上述各工藝處理后CODcr為186～ 412 m g·L - 1,BOD5 為78～ 146 m g·L - 1 ,NH3-N 為20～ 60 m g·L - 1, 均可達到排放標準L
2) 針對養(yǎng)豬場廢水膠體物質(zhì)含量較多, 長時間曝氣易產(chǎn)生過多泡沫的情況, 同時考慮
養(yǎng)豬場廢水既要去除有機物又要進行脫氮, 將SBR 工藝中的曝氣過程分為兩個階段進
行, 中間添加閉置階段, 這樣既防止產(chǎn)生過多泡沫, 又增強了反硝化作用L
3) SBR 處理對養(yǎng)豬場廢水中的氮有良好的去除效果, 特別是NH3-N 的去除率可達95% 以上; SBR 處理對養(yǎng)豬場廢水中有機物雖然有較好的去除效果, 但出水中仍殘留部分難降解CODCr , 是生化處理難以去除的[ 5 ]。

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