加壓溶氣氣浮機(jī)對(duì)養(yǎng)豬廢水預(yù)處理的應(yīng)用研究

劉建生

（莆田市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所 深圳莆田 351100）

引言

我國作為全球第一大生豬養(yǎng)殖大國，養(yǎng)豬業(yè)在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位，但同時(shí)也帶來了頗具挑戰(zhàn)的環(huán)境污染問題。一個(gè)萬頭豬場日排糞尿污水高達(dá)100-150t，要凈化這些糞便和廢水難度較大，而經(jīng)污水處理后要長期達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)就需要大量的投資和高額的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)，也就增加了養(yǎng)豬過程中的成本。養(yǎng)殖場產(chǎn)生的糞污排放造成地表水、地下水、土壤和環(huán)境空氣的嚴(yán)重污染，直接影響了人們的身體健康，而未經(jīng)處理的糞污中含有大量污染物質(zhì)，若此種有機(jī)廢水直接排入或隨雨水沖刷進(jìn)入江河湖庫，大量消耗水體中的溶解氧，使水體變黑發(fā)臭，造成水體污染。

養(yǎng)豬廢水目前主要采用的的處理方法是生化法，由于原水水質(zhì)比較復(fù)雜，導(dǎo)致處理程度低，出水達(dá)不到排放要求，造成處理效果非常不好。目前主要應(yīng)用的預(yù)處理方法有很多，在2013年，黃海波，呼世斌等人[1]以COD質(zhì)量濃度超過30000mg/L有機(jī)養(yǎng)豬廢水為研究對(duì)象,研究硫酸鐵、硫酸鋁、結(jié)晶氯化鋁、聚合氯化鋁鉀、聚合氯化鋁、殼聚糖6種絮凝劑對(duì)該廢水濁度、COD、NH3-N、TP、BOD5的影響，且經(jīng)6種絮凝劑處理后,水質(zhì)BOD5/COD依次為0.415,0.504,0.424,0.505,0.379,0.135,除殼聚糖外,生物可降解性均比原廢水提高，該方法對(duì)高質(zhì)量濃度養(yǎng)豬廢水的預(yù)處理有一定的成就；在2014年，徐暢[2]在降低沼液中氨氮的前提上，利用斜生柵藻凈化養(yǎng)豬沼液，在成本低、操作簡單的基本上取得一定的成績；早在2004年，晏波[3]等人就針對(duì)含NH3-N濃度在200-1000mg/L范圍的工業(yè)廢水和養(yǎng)殖業(yè)廢水提出磷酸銨鎂沉淀的脫氮預(yù)處理方法，在當(dāng)時(shí)也是取得良好的成績，從而對(duì)養(yǎng)殖廢水的預(yù)處理引起重視；現(xiàn)如今，我國各地目前的水污染情況十分嚴(yán)重，水資源過度開采，部分地區(qū)已經(jīng)危害到人畜的生活和生存，在這樣的背景下，水的處理和凈化更加受到國家和業(yè)界的高度重視，作為一種重要的水處理方法，氣浮凈水技術(shù)已經(jīng)在我國得到了廣泛地應(yīng)用和研究。氣浮技術(shù)不僅在含有藻類的、低溫低濁的和受到輕度污染的給水水體凈化中效果良好，而且在印染、造紙、煉油和餐飲等廢水的處理中也取得了較好的效果[4－6]。

前期已經(jīng)對(duì)加壓溶氣氣浮的設(shè)計(jì)有了一定的研究，以養(yǎng)豬廢水為主要對(duì)象，如果養(yǎng)殖廢水中的磷含量過多而排放會(huì)容易造成管道結(jié)晶以及微生物生長膜的堵塞,所以以磷作為一個(gè)最關(guān)鍵的限制性因素來重點(diǎn)監(jiān)控，文章以加藥量PAC濃度，PAM濃度，PAC流量，PAM流量，溶氣壓力為變量，研究加壓溶氣氣浮機(jī)應(yīng)用到養(yǎng)豬廢水預(yù)處理的各項(xiàng)指標(biāo)的影響。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

（1）養(yǎng)殖廢水：來源于莆田鴻興禽畜良種有限公司。

（2）加壓溶氣氣浮機(jī)：型號(hào)為CF-15，處理量為15m3/h。

（3）絮凝劑PAC:PAC是常用的無機(jī)鹽混凝劑，是聚合氯化鋁，PAC的作用是通過它或者它的水解產(chǎn)物的壓縮雙電層、電性中和、卷帶網(wǎng)捕以及吸附橋連等四個(gè)方面的作用完成的。

（4）助凝劑PAM:PAM為聚丙烯酰胺，陰離子型。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 加藥量對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響

①PAC濃度對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響。選取在PAM濃度為1mg/L,PAC流量為40mL，PAM流量為20mL的條件下，分別投加40mL濃度為25mg/L、50mg/L以及75mg/L的PAC，根據(jù)各污染物濃度的結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)。

②PAM濃度對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響。選取在PAC濃度50mg/L,PAM流量為20mL，PAC流量為40mL的條件下，分別投加20mL濃度為0.5mg/L、1.0mg/L以及1.5mg/L的PAM，根據(jù)各污染物濃度的結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)。

③PAC流量對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響。選取在PAC濃度為50mg/L,PAM流量為20mL，PAM濃度為0.5mg/L的條件下，分別投加濃度為50mg/L的PAC 20mL、40mL以及60mL，根據(jù)各污染物濃度的結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)。

④PAM流量對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響。選取在PAM濃度為0.5mg/L,PAC流量為60mL，PAC濃度為50 mg/L的條件下，分別投加濃度為0.5mg/L的PAM 10mL、20mL以及30mL，根據(jù)各污染物濃度的結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)。

1.2.2 溶氣壓力對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響

在最優(yōu)條件PAC及PAM濃度和流量下，分別控制溶氣壓力在0.3Mpa、0.4Mpa以及0.5Mpa，研究在這三個(gè)不同的溶氣壓力下，各污染物濃度的變化。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 加藥量對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響結(jié)果

2.1.1 加藥量PAC濃度對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響結(jié)果與分析

圖1 加藥量PAC濃度對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響

圖1 是加藥量PAC濃度對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響結(jié)果柱狀圖。從圖1可以看出以總磷作為一個(gè)最關(guān)鍵的限制性因素來重點(diǎn)監(jiān)控的情況下，在其他因素均相同且適宜的情況下，我們從第一組可以看出當(dāng)PAC濃度為25mg/L的情況下，總磷的去除率達(dá)到62.3%，達(dá)到了良好的效果；當(dāng)加入40mL相同流量、濃度為50mg/L的PAC時(shí)，去除率還在不斷升高；但是從圖1第三組我們可以看出，PAC濃度為75mg/L的條件下，去除率相對(duì)于前兩組有一個(gè)明顯的下降，說明任何水處理的方法都是有局限性的，不是絮凝劑濃度越高，達(dá)到的去除效果就越好。所以當(dāng)PAC濃度控制在50mg/L的時(shí)候，預(yù)處理達(dá)到的效果最好；而且在PAC濃度為50mg/L的條件下，養(yǎng)殖廢水中的COD濃度和氨氮濃度相對(duì)于處理前也有明顯的降低；故在PAM濃度為1mg/L,PAC流量為40mL，PAM流量為20mL的條件下，投加50mg/L的絮凝劑PAC處理效果最優(yōu)。

2.1.2 加藥量PAM濃度對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響結(jié)果與分析

圖2 加藥量PAM濃度對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響

圖2 是加藥量PAM濃度對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響結(jié)果柱狀圖。從圖2可以看出以總磷作為最終選擇的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來重點(diǎn)監(jiān)控的情況下，在其他因素均相同且適宜的情況下，我們從第一組可以看出當(dāng)PAM濃度為0.5mg/L的情況下，總磷的去除率達(dá)到66.9%，達(dá)到了良好的效果；當(dāng)加入濃度為1.0mg/L、相同流量的PAM時(shí)，去除率呈大量下降的狀態(tài)；從圖1第三組我們可以看出，PAM濃度為1.5mg/L的條件下，去除率相對(duì)于第一組還是有一個(gè)明顯的下降，說明任何水處理的方法都是有限的，不是助凝劑濃度越高，達(dá)到的去除效果就越好。所以當(dāng)PAM濃度控制在0.5mg/L的時(shí)候，預(yù)處理達(dá)到的效果最好；而且在PAM濃度為0.5mg/L的條件下，養(yǎng)殖廢水中的COD濃度和氨氮濃度相對(duì)于處理前也有明顯的降低；故在PAC濃度50mg/L,PAM流量為20mL，PAC流量為40mL的條件下，投加0.5mg/L的助凝劑PAM處理效果最好。

2.1.3 加藥量PAC流量對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響結(jié)果與分析

圖3 加藥量PAC流量對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響

圖3 是加藥量PAC流量對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響結(jié)果柱狀圖。從圖3可以看出以總磷作為一個(gè)最關(guān)鍵的限制性因素來重點(diǎn)監(jiān)控的情況下，在其他因素均相同且適宜的情況下，我們從第一組可以看出當(dāng)PAC流量為20mL的情況下，總磷的去除率達(dá)到39.4%，達(dá)到一個(gè)初期相對(duì)較好的效果；當(dāng)加入40mL相同濃度的PAC時(shí)，去除率還在不斷升高；然后從圖1第三組我們可以看出，PAC流量為60mL的條件下，去除率相對(duì)于前兩組又有一個(gè)明顯的提高，說明絮凝劑流量越多，達(dá)到的去除效果就越好。所以當(dāng)PAC流量控制在60mL的時(shí)候，預(yù)處理達(dá)到的效果最好；而且在PAC流量為60mL的條件下，養(yǎng)殖廢水中的COD濃度和氨氮濃度相對(duì)于處理前也有明顯的降低；故在PAC濃度為50mg/L,PAM流量為20mL，PAM濃度為0.5mg/L的條件下，投加50mg/L的絮凝劑PAC60mL處理效果最優(yōu)。

2.1.4 加藥量PAM流量對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響結(jié)果與分析

圖4 加藥量PAM流量對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響

圖4 是加藥量PAM流量對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響結(jié)果柱狀圖。從圖4可以看出以總磷作為最終選擇的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來重點(diǎn)監(jiān)控的情況下，在其他因素均相同且適宜的情況下，我們從第一組可以看出當(dāng)PAM流量為10mL的情況下，總磷的去除率達(dá)到68.5%，達(dá)到了一個(gè)良好的效果；當(dāng)加入20mL相同濃度的PAM時(shí)，去除率呈小幅度下降的狀態(tài)；從圖1第三組我們可以看出，PAM流量為30mL的條件下，去除率相對(duì)于第一組和第二組還是有一個(gè)明顯的下降，說明任何水處理的方法都是有限的，不是助凝劑流量越多，達(dá)到的去除效果就越好。所以當(dāng)PAM流量控制在10mL的時(shí)候，預(yù)處理達(dá)到的效果最好；而且在PAM流量為10mL的條件下，養(yǎng)殖廢水中的COD濃度和氨氮濃度相對(duì)于處理前也有明顯的降低；故在PAM濃度為0.5mg/L,PAC流量為60mL，PAC濃度為50 mg/L的條件下，投加0.5mg/L的助凝劑PAM10mL處理效果最好。

2.2 溶氣壓力對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響結(jié)果

圖5 溶氣壓力對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度影響

圖5 是溶氣壓力對(duì)養(yǎng)豬廢水中各污染物濃度的影響結(jié)果柱狀圖。從圖5可以看出當(dāng)我們以最優(yōu)條件PAC濃度為50mg/L，流量為40mL，PAM濃度為1.0 mg/L，流量為20mL的條件下來控制溶氣壓力，以總磷作為最終選擇的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來重點(diǎn)監(jiān)控的情況下看，當(dāng)壓力控制在0.3 Mpa的條件下，總磷的去除率達(dá)到77.2%，達(dá)到了一個(gè)相對(duì)良好的效果；當(dāng)壓力控制在0.4Mpa的條件下，總磷的去除率達(dá)到81.3%，比沒有使用溶氣壓力的最優(yōu)條件下提高4.3%，而且COD和氨氮也相對(duì)于最優(yōu)條件提高了4.9%和6.2%，呈比較好的一個(gè)現(xiàn)象；從圖5第三組我們可以看出，當(dāng)壓力控制在0.5Mpa的條件下，去除率相對(duì)都沒有第一和第二組來的效果好，說明任何方法和控制都是有限的，不是壓力越大，達(dá)到的去除效果越好。所以當(dāng)壓力控制在0.4Mpa的時(shí)候，預(yù)處理達(dá)到的效果最好，而且在壓力控制在0.4Mpa的條件下，養(yǎng)殖廢水中的COD濃度和氨氮濃度相對(duì)于沒有控制溶氣壓力前也是有所降低的；故在PAC濃度為50mg/L，流量為40mL，PAM濃度為1.0 mg/L，流量為20mL的條件下，控制溶氣壓力在0.4Mpa時(shí)處理效果最好。

結(jié)語

（1）加壓溶氣氣浮機(jī)運(yùn)用在預(yù)處理中取得較好的效果。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及圖表可以直觀看出在PAC濃度為50mg/L，流量為40mL，PAM濃度為1.0 mg/L，流量為20mL的條件下，此指標(biāo)下得到的預(yù)處理效果最優(yōu)；以及在最優(yōu)加藥量的作用下，0.4Mpa的溶氣壓力預(yù)處理效果最好。