UASB-SBBR組合工藝處理畜禽養(yǎng)殖廢水試驗研究

杜皓明

（廣州市思創(chuàng)環(huán)保工程有限公司廣東廣州510000）

UASB-SBBR組合工藝處理畜禽養(yǎng)殖廢水試驗研究

杜皓明

（廣州市思創(chuàng)環(huán)保工程有限公司廣東廣州510000）

隨著我國畜禽業(yè)的大力發(fā)展，畜禽業(yè)養(yǎng)殖業(yè)開始從傳統(tǒng)模式開始向規(guī)劃化轉(zhuǎn)變。規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖模式雖然具有生產(chǎn)效率高、運(yùn)行成本低、畜禽的疾病防治能力也逐步提高，但對于畜禽養(yǎng)殖廢水的處理始終處于較為落后的地步。究其原因主要是因為我國的畜禽養(yǎng)殖商片面地追求自身經(jīng)濟(jì)利益，沒有足夠的環(huán)境保護(hù)意識，使得大多數(shù)的畜禽養(yǎng)殖廢水在沒有經(jīng)過合格的處理就直接排放到環(huán)境中，對周圍的環(huán)境造成了很大的危害。UASB-SBBR組合工藝是同時利用UASB和SBBR技術(shù)共同處理畜禽養(yǎng)殖廢水。本文主要研究UASB-SBBR組合工藝處理畜禽養(yǎng)殖廢水的原理與效果。

UASB；SBBR；畜禽養(yǎng)殖；廢水處理

畜禽養(yǎng)殖廢水是成分復(fù)雜的有機(jī)廢水，它不僅含有高濃度的有機(jī)化合物和高氨磷，對附近的水體、土壤、大氣和微生物都會造成不同程度的影響[1]。畜禽養(yǎng)殖廢水中的有機(jī)化合物在進(jìn)入地表水中會迅速消耗地表水中的氧氣，使地表水變質(zhì)發(fā)臭，對附近的動物活動造成了嚴(yán)重的影響。廢水中氮磷會使得水中的藻類大量繁殖，從而破壞了水中生物的生態(tài)平衡，廢水中的淋溶性強(qiáng)，氮元素容易深入到地下水中，造成下水水質(zhì)下降。廢水會使土壤富營養(yǎng)化，廢水中的氮元素若濃度太高會燒壞農(nóng)作物，長此以往會降低土壤的肥力，滋生大量的病原菌，對人類及畜禽的健康都造成的極大的威脅。因此畜禽養(yǎng)殖廢水的處理必須得到重視，必須通過有效手段提升廢水的處理效果。

1 UASB-SBBR組合工藝技術(shù)簡介

UASB-SBBR組合工藝是共同運(yùn)用UASB和SBBR兩組畜禽養(yǎng)殖廢水處理法，以有效提升廢水的處理效率，降低處理廢水的成本；保證廢水中的有機(jī)物及氮磷元素得到有效去除，從而改善水質(zhì)與水的色度，提高了排放廢水的水質(zhì)，實現(xiàn)對環(huán)境保護(hù)及畜禽業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.1 UASB反應(yīng)器處理

UASB全程為上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，是一種處理污水的厭氧生物方法，又叫升流式厭氧污泥床，由荷蘭學(xué)者Lettinga教授與1977年發(fā)明[2]。

UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器和氣室三部分組成，其底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層；需要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)物，從而轉(zhuǎn)化成沼氣，由此在污泥床上部形成一個污泥濃度較稀薄的污泥，與水上升進(jìn)入三相分離器，沼氣穿過水層進(jìn)入氣室，集中在氣室沼氣，用導(dǎo)管導(dǎo)出即可；固液混合液進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大并逐漸下沉，下沉至斜壁上的污泥并沿著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床[3]。

UASB相較于其他類型的厭氧反應(yīng)器具有：（1）運(yùn)行成本與投資成本較低，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單實用，方便用戶后期的維護(hù)管理；（2）因UASB的容積負(fù)荷大，不僅有效降低的污泥的流失，也保證了污泥的濃度；（3）UASB不僅能有效處理畜禽養(yǎng)殖廢水，對生活廢水的處理效果也是非常理想；（4）因為UASB不需要攪拌，不必在另外供給氧氣，實現(xiàn)了低能耗。

1.2 SBBR反應(yīng)器處理

SBBR的全程為序批式生物膜反應(yīng)器，是在SBR反應(yīng)器內(nèi)裝填不同的填料而發(fā)展出來的另一種新型復(fù)合式生物膜反應(yīng)器[4]。SBBR中的填料為污水中的微生物提供了更好的生長環(huán)境，有利于實現(xiàn)SRT與HRT的分離，從而構(gòu)建出一個具有多營養(yǎng)級別的生態(tài)系統(tǒng)。SBBR主要不僅多用于處理畜禽養(yǎng)殖廢水，對于非常難降解的有機(jī)物廢水也有很好的處理效果。SBBR主要是由周期控制系統(tǒng)和填料組成：周期控制系統(tǒng)通過進(jìn)出水系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)的聯(lián)合協(xié)作，能根據(jù)每個階段水質(zhì)的需求靈活調(diào)節(jié)進(jìn)出水的水量；SBBR的填料主要是由生物填料組成，所以才能有效的為反應(yīng)器構(gòu)造一個良好的微生物生長環(huán)境[5]。

SBBR的調(diào)料為SBBR反應(yīng)器提供了一條生物豐富的生物鏈，從而有效降低了污水中的有害物質(zhì)、pH值及周遭環(huán)境溫度對微生物的危害；SBBR耐沖擊復(fù)合能力強(qiáng)，在經(jīng)歷氨氮或SS等有毒物質(zhì)破壞后仍可以很快的恢復(fù)并繼續(xù)使用；相較于常規(guī)的好氧活性污泥法處理，SBBR所產(chǎn)生污泥量更??；SBBR的脫氮除磷的效果也是在同類處理法中最為理想的，其系統(tǒng)在操作的過程中本身就具備良好的脫氮效果，而其豐富的生物群使得即便是在好氧階段也存在局部厭氧環(huán)境，為吸磷提供了良好的條件與環(huán)境；SBBR在操作過程中不需要處理污泥回流及污泥膨脹的問題，也不需要特別去調(diào)整其反應(yīng)器，因此操作非常簡單[6]。

2 UASB工藝處理養(yǎng)殖廢水的實驗研究

2.1實驗過程

UASB的處理污水的過程主要分為污泥馴化期、負(fù)荷提高期和穩(wěn)定運(yùn)行期，保持UASB工作溫度在35℃左右。污泥馴化期一般為15天，采用高負(fù)荷連續(xù)進(jìn)水，在UASB處理污水初期進(jìn)水COD不宜超過2500mg/L，HRT為24h，負(fù)荷量控制在2.0kg-CODm3/天。進(jìn)水用的是混合廢水，在污水馴化期的頭五天需要加入人工配制的營養(yǎng)液促進(jìn)反應(yīng)器中的微生物快速生長，五天后開始漸漸加入原水。這段期間要注意進(jìn)水口出現(xiàn)局部酸化的現(xiàn)象，并注意防止污泥過量流失導(dǎo)致水利符合過高的現(xiàn)象出現(xiàn)。

負(fù)荷提高期為60天，這段時期HRT仍為24h，但需將COD的濃度提高。將梯度出水達(dá)到pH＞6.8，COD去除率＞75.0%，VFA＜300mg/L，之后逐漸降低進(jìn)水中污水的比例，增加原水的比例，當(dāng)負(fù)荷為3.9kgCODm3/天是則進(jìn)水全部為原水。因為負(fù)荷在不斷提升，所以反應(yīng)器中的微生物所產(chǎn)生的氣體也會逐步增加，懸浮層內(nèi)的氣體則會產(chǎn)生非常明顯的攪拌效果。

當(dāng)容積符合降低為8.1kgCODm3/d后開始進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期。將外循環(huán)流比調(diào)至5:1，94天后，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的污泥濃度在MLSS1=40460mg/L，MLVSS1=29576mg/L，VSS1/SS1=73.1%，懸浮成污泥濃度為MLSS2=17914mg/L，MLVSS2=11584mg/L，VSS1/SS1=64.7%，負(fù)荷為8.0kgCODm3/天即可。

2.2實驗效果研究

實驗中隨著USAB的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，廢水中的COD去除率逐步上升。而氨氮去除的效果就并不穩(wěn)定并且理想：當(dāng)UASB進(jìn)入到穩(wěn)定運(yùn)行期后，其氨氮的去除率一直在-15%～13%，并隨著后期出水高于進(jìn)水的情況，氨氮去除率也在逐步下降。對于畜禽養(yǎng)殖廢水中的正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機(jī)磷的去除率當(dāng)部分污泥處于厭氧環(huán)境下，去除率會在短時間內(nèi)升高，但隨著UASB開始進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期后，正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機(jī)磷的去除率開始降至6.5%左右。

3 SBBR工藝處理厭氧沼液的實驗研究

3.1實驗過程

SBBR的工藝處理過程主要分為進(jìn)水、厭氧、好氧、排水、靜止等五個階段，每天每12h進(jìn)水2L，HRT為2.5天。在進(jìn)水期階段，需要采用瞬間進(jìn)水模式；厭氧期間，將經(jīng)由UASB處理過的廢水排入SBBR中開始為期3h的厭氧；在完成反硝化和釋磷后，開始進(jìn)入8h的好氧階段；隨著進(jìn)入曝氣階段，曝氣極端需采用現(xiàn)在曝氣，這樣就能保證當(dāng)曝氣結(jié)束時溶解的氧濃度控制在2.0mg/L以下，從而實現(xiàn)短程硝化-反硝化；最后靜置1h即可。

3.2實驗結(jié)果研究

SBBR前期，COD的去除情況與成逐步上升的狀態(tài)，當(dāng)開始進(jìn)原水后，COD的去除率則開始下降。但隨著SBBR中的微生物逐漸適應(yīng)原水的水質(zhì)環(huán)境，COD的去除率都開始升高，當(dāng)COD的去除率達(dá)到88.7%后，COD的去除率沒有出現(xiàn)明顯的變化。通過分析可以得出廢水中大量的有機(jī)物經(jīng)過UASB分解后酸化，降低了SBBR中好氧處理的難度，這也是后期COD去除率趨向穩(wěn)定的重要原因。

SBBR前期，氨氮去除率也是呈現(xiàn)逐步上升現(xiàn)象；但隨著進(jìn)水開始變?yōu)樵?，因為SBBR中的微生物還沒有適應(yīng)原水水質(zhì)的環(huán)境，氨氮的去除率出現(xiàn)了短時間的下降，但SBBR中的微生物開始適應(yīng)原水水質(zhì)環(huán)境后，氨氮去除率則呈現(xiàn)出逐步上升的情況。由此可見，SBBR對氨氮的處理效果極佳。

SBBR初期正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機(jī)磷的去除率逐步增長至63.5%后開始急速下降，原因是微生物在這一階段得到快速繁殖，磷元素逐步被微生物的細(xì)胞組織通話，為了保證微生物中反硝化細(xì)菌的豐富性，故在50天后才開始正常排泥。但正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機(jī)磷的去除率并沒有得到明顯的上升。隨著SBBR不斷工作，正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機(jī)磷的去除率仍然較低。由此可見聚磷菌沒有進(jìn)行釋磷，導(dǎo)致其整個成長繁殖的過程的受到壓制，從而無法實現(xiàn)高效的去除正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機(jī)磷。

4結(jié)語

通過實驗我們可以得出UASB-SBBR組合工藝能夠有效的去除畜禽養(yǎng)殖廢水中的COD和TN，但對于正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機(jī)磷的去除率則因為缺乏足夠的碳源則難以實現(xiàn)高效的去除率。并且UASB的啟動時間過長，若是未來能實現(xiàn)其快速啟動，則可提高顆粒污泥的形成速度。未來對于UASB-SBBR組合工藝的研究可以主要放在對其顆粒污泥中的微生物群變化，及利用出水回流進(jìn)入?yún)捬蹼A段為反硝化提供足夠的碳源，以提升正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機(jī)磷的去除率。

[1]梁進(jìn),李袁琴,楊平.畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)探討[J].四川環(huán)境, 2011,06（13）:139-143.

[2]王亮,陳重軍,陳英旭,吳偉祥.規(guī)?；i場養(yǎng)殖廢水UASB-SFSBR-MAP處理工藝中試研究[J].環(huán)境科學(xué),2013,03（24）:979-985.

[3]張強(qiáng),劉彬.畜禽養(yǎng)殖廢水處理方法研究與應(yīng)用[J].中國飼料, 2013,17（19）:8-11.

[4]王剛,海熱提,王曉慧,李媛.UASB/SBBR處理禽畜養(yǎng)殖廢水的啟動和穩(wěn)定運(yùn)行[J].中國給水排水,2014,09（21）:21-26.

[5]白曉龍,楊春和.農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].中國資源綜合利用,2015,06（33）:30-34.

[6]陳金發(fā).改裝UASB處理畜禽養(yǎng)殖廢水的效果[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,10（39）:340-342.

杜皓明（1978—），男，廣東廣州人，廣東工業(yè)大學(xué)2001年環(huán)境工程本科畢業(yè)，廣東工業(yè)大學(xué)2010年環(huán)境工程工程碩士畢業(yè)，工程師，研究方向為環(huán)境工程。