固液分离_UASB_SBR工艺处理养猪场废水的试验研究 近30 年, 尤其是自90 年代以来, 我国的畜牧业发展迅速, 目前我国的肉类和禽蛋产量均跃居世界第一位. 现代化封闭型的规模化养殖技术促进了我国城市的畜禽养殖业向优质高效发展, 但另一方面, 也使畜禽养殖业脱离了传统种殖业, 成为高度专业化生产, 畜禽养殖场排放的大量废水, 大多未经妥善回收利与处理、处置即直接排放, 对环境造成严重的污染. 城市畜禽养殖业已经成为或正在成为与工业废水和生活污水相当甚至更大的污染源, 有些城市畜禽养殖业污染负荷量已超过了工业废水与生活污水的污染负荷的总和, 其中养猪场废水的污染负荷占主要部份[ 1～ 3 ]. 1 工艺流程及试验用水水质
1. 1 工艺流程
目前国内外虽然对这种有机物浓度高, 氨氮浓度高、恶臭严重的养猪场废水的处理有
许多研究[ 4～ 8 ] , 但既能有效去除有机物, 又能有效去除氨氮的方法较少L 综合国内外已有
的养猪场废水处理的研究资料, 拟选择图1 所示工艺流程对养猪场废水进行处理研究L
养猪场废水 固液分离 UA SB 处理 SBR 处理 出水
图1 养猪场废水处理工艺流程图
F ig. 1 F low diagram of p iggery w astew ater t reatment p rocesses
1. 2 试验用水水质
目前我国规模化养猪场存在的主要清粪工艺有3 种[ 1, 2 ]: 水冲式、水泡粪、和干清粪工艺。 本试验用水取自浏阳某牲猪养殖场, 该养猪场规模为年产牲猪4 万头, 清粪工艺采用水冲式工艺, 其废水水质见表1:
表1 养猪场废水水质及排放标准
见附件 注: 本文所采用的排放标准为日本和上海市的相应标准
2 固液分离处理
采用水冲式工艺的养猪场废水中含有大量的固体悬浮物, 这些固体悬浮物进入UA SB 反应器会形成浮渣或占据一部分有效容积, 并导致颗粒污泥的解体, 使悬浮物质与厌氧微生物混合, 将厌氧微生物挤出厌氧反应器, 从而降低了厌氧污泥的活性与反应器中的活性厌氧污泥含量L 严重时浮渣还会结成硬壳, 在三相分离器内阻碍沼气的释放和收集, 甚至会阻塞管路L 因此, 废水中悬浮固体物的含量对整个厌氧过程会有很大影响L 所以废水应先经滤网过滤和沉淀处理去除部分SSL养猪场废水经固液分离后可去除30%～40% 的SS 和25%～ 30% 的BOD5 与CODcr。
3 UA SB 处理
3. 1 UA SB 反应器的启动和颗粒污泥的培养
为了缩短启动所需的时间, 在UA SB 反应器中接种取自城市污水处理厂污泥消化池的消化污泥L投泥完毕后立即投配养猪场废水进行浸泡L污泥驯化期内采用间歇进水, 逐步提高进水量, 进水量分别为总水量的20% , 40% , 60% , 80% , 100% 5 个阶段进行, 以出
水CODcr为主要监控指标, 当出水CODcr在降至进水CODcr值的70% 以上时, 并能稳定运行10 天后, 方进入下一阶段L 最终反应器有机负荷稳定在8～ 10 kgCODcr?(m 3 ·d) ,CODcr去除率达到75%～ 85% ,BOD5 去除率达到65%～ 80% L 颗粒污泥多为黑色, 部分为灰色, 颗粒较为均匀, 大部分直径为1. 0～ 5. 0 mm L 培养和保持高浓度、高活性的足够数量的颗粒污泥是UA SB 反应器发挥作用的关键所在[ 3, 4, 9 ]L
3. 2 影响UA SB 处理效果的因素
3. 2. 1 pH 值
pH 值是影响UA SB 处理效果的一个重要的、不太敏感的指标L 在启动过程中, 反应器内pH 值控制在6. 8～ 7. 2 之间, 偶尔pH 值达到6. 6, 对处理效果没有明显地影响L 若启动进程过快或负荷增加过多, 因产甲烷菌增长慢, 产酸菌可将废水中的有机物转化为小分子有机酸, 导致反应器内pH 值下降,V FA 积累L一般出水pH 值不能低于6. 2, 最好控制在6. 5 以上L 若超过上述范围, 则暂时停止进水2～ 3 天, 必要时加碱调pH 值至6. 8L
3. 2. 2 营养物质
产甲烷菌和有关菌群的生长代谢需良好的营养条件, 养猪场废水中含有丰富的营养物质, 各营养物质之间的比例能基本满足微生物菌群的生长需要, 在整个调试和正常运行期间, 不需添加营养物质L
3. 2. 3 温度
试验期间正值夏天, 废水温度维持在20～ 25 ℃, 因而无需调节温度, 在正常运行后,温度的变化对UA SB 的运行影响不大, 产气量的变化也比较小。
4 SBR 处理
4. 1 污泥培养与驯化
试验采用城市污水处理厂的活性污泥作为菌种, 养猪场废水和菌种一同投入曝气装置内进行驯化, 每天间歇进水、出水二个周期, 约25 天左右完成对水质的适应性驯化, 然后开始转入正式运行实验[ 5, 10, 11 ]。本试验研究采用14 h 一个周期, 由于废水中胶体物质较多, 长时间曝气会产生较多泡沫, 同时为了加强反硝化作用以利于NO 3-N 的去除, 试验中将曝气分为两个阶段进行,
其间增设闲置阶段, 试验中活性污泥的有机负荷量(CODcr) 采用3～ 4 kg?m 3·dL
4. 2 SBR 工艺运行参数的确定
确定养猪场废水SBR 处理运行工艺参数的基本原则是: 在满足出水水质的前提下,尽量缩短水力停留时间(曝气时间、厌氧反应时间与沉淀时间) 及确定最佳曝气量, 以达到降低处理系统的基建费用、运行费用的目的。SBR 工艺的进水方式有限制性曝气、非限制性曝气和半限制曝气3 种。采用限制性曝气时, 由于进水前反应器有一个沉淀排水阶段, 混合液中溶解氧浓度接近于零L在进水的同时进行混合搅拌, SBR 系统也同样进行厌氧反硝化反应, 部分NO 3-N可在进水阶段被脱掉L对于既要去除有机物又要进行脱氮的养猪场废水来说, 选择限制性曝气进入方式最为合适[ 11 ]L本试验由于是在实验室进行, 每次进水为10 L , 故采用瞬时进水后闲置60 m in。
本试验曝气时间及曝气量的确定, 是根据去除有机物、NH3-N 等2 个指标来控制。曝气量的控制是以DO 浓度来体现的L 在曝气阶段DO 浓度达到并一直保持在2 m g·L - 1左右, 有机物的去除即可以达到要求。为了保证NH3-2N 的出水效果, 反应装置中DO 浓度应在曝气120 m in 时达到2. 5 m g·L - 1左右, 并一直保持到曝气结束。厌氧反应时间的确定是以脱氮效果作为主要确定原则, 试验中NO 3-N 浓度经过180m in 的厌氧反应后, 大部分被还原为N 2 从水中逸出L 所以, 厌氧反应时间定为180 m in。由于SBR 处理系统的各阶段反应是在一个装置中进行, 沉淀时间的确定显得尤为重要。 沉淀时间过短, 出水中悬浮物浓度高, 会影响出水水质; 若沉淀时间过长, 会产生污泥上浮现象。 试验中沉淀50m in 后, 水中的SS 浓度基本不再进一步降低, 泥水界面变化也很小。 为了运行可靠, 沉淀时间定为60 m inL 这样既充分发挥了SBR 法沉淀效率高的优点, 又能有效防止污泥膨胀的发生。 表2 养猪场废水SBR 工艺的运行参数
Tab. 2 Comparative des ign parameters for SBR process
顺 序作 用时 间?h
进 水充水至最终容积, 反硝化反应1. 0
曝 气降解有机物、硝化反应4. 0
闲 置反硝化反应3. 0
曝 气降解有机物, 硝化反应4. 0
沉 淀活性污泥及SS 沉淀1. 0
滗 水排出处理后的废水, 等待下一周期处理1. 0稳定运行后的试验结果见表3L 由表3 数据可知, 虽然进水CODcr变化较大, 由1 810
m g·L - 1至3 026m g·L - 1 , 但经SBR 处理后, 出水CODcr较稳定, 大都在400 m g·L - 1以下, CODcr总去除率在85%～ 95% 之间, 这说明SBR 处理系统对进水CODcr的变化具有较强的缓冲能力;NH3-N 总去除率在95%～ 98% L
表3 养猪场废水SBR 工艺的处理结果
见附件
5 结 论
1) 固液分离2UA SB2SBR 工艺试验表明: 经固液分离可去除养猪场废水30%～ 40%的SS 和25%～ 30% 的BOD5 与CODcr; 经UA SB 工艺处理可去除进水中75%～ 85%CODcr; 经SBR 处理可去除85%～ 90% 的CODcr, 82%～ 92% 的BOD5, 95%～ 98% 的NH3-N; 最后, 养猪场废水经上述各工艺处理后CODcr为186～ 412 m g·L - 1,BOD5 为78～ 146 m g·L - 1 ,NH3-N 为20～ 60 m g·L - 1, 均可达到排放标准L
2) 针对养猪场废水胶体物质含量较多, 长时间曝气易产生过多泡沫的情况, 同时考虑
养猪场废水既要去除有机物又要进行脱氮, 将SBR 工艺中的曝气过程分为两个阶段进
行, 中间添加闭置阶段, 这样既防止产生过多泡沫, 又增强了反硝化作用L
3) SBR 处理对养猪场废水中的氮有良好的去除效果, 特别是NH3-N 的去除率可达95% 以上; SBR 处理对养猪场废水中有机物虽然有较好的去除效果, 但出水中仍残留部分难降解CODCr , 是生化处理难以去除的[ 5 ]。 参考文献:
[1 ] 季明, 吴长征. 集约化养殖对环境的危害与预放措施[J ]. 环境科学与技术, 1999, (2) : 32- 34.
[2 ] 张明峰. 日益严重的畜牧污染问题[J ]. 世界农业, 1996, (1) : 27- 30.
[3 ] 钱易. 现代废水处理新技术[M ]. 北京: 科学出版社, 1993.
[4 ] 申立贤. 高浓度有机废水的厌氧处理技术[M ]. 北京: 中国环境科学出版社, 1999.
[5 ] 邓良伟. SBR 工艺处理猪场粪污的试验研究[J ]. 中国沼气, 2000, 18 (1) : 8- 11.
[6 ] 井艳文. 畜禽养殖业污水控制与粪污资源化利用[J ]. 北京水利, 1998, 6: 37- 41.
[7 ] 赵恒斗. 规模化养猪的污水产生, 冶理与综合利用[J ]. 中国沼气, 1996, 14 (3) : 30- 32.
[8 ] 方仁声. 猪场废水沼气发酵综合处理工程技术研究[J ]. 中国沼气, 1999, 17 (3) : 17- 19.
[9 ] C IN TOL I R. Ammonium up take by zeo lite and t reatment in UA SB reacto r of p iggery w astew ater
[J ] . W ater Science and Techno logy , 1995 , 32 (12) : 73- 81.
[10 ] 陈国喜. SBR 生化系统的应用及其发展[J ]. 环境科学进展, 1998, 6 (2) : 35- 39.
[11 ] 王东海. 处理难降解有机物的新型SBR 反应器的发展[J ]. 环境科学进展, 1999, 7 (6) : 38- 39. 技术服务热线咨询：18520587752李工
|
