混凝沉淀+氨氮吹脫+水解酸化+A/O工藝處理養(yǎng)殖廢水

祁銀攀 張鋼強 呂海明

摘 ?????要：以某養(yǎng)豬場廢水處理工程為例，分析了生豬養(yǎng)殖廢水水質(zhì)特點及廢水處理工藝、主要建（構(gòu)）筑物設(shè)計參數(shù)、實際運行狀況及運行費用。針對廢水污染物濃度較高、可生化性較好、氨氮、懸浮物濃度高、水質(zhì)變化大等特點，選擇“混凝沉淀+氨氮吹脫+水解酸化+A/O”處理工藝，經(jīng)過實踐運行表明，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，主要污染物排放指標(biāo)達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）表4中一級標(biāo)準(zhǔn)后達標(biāo)排放。

關(guān) ?鍵 ?詞：養(yǎng)殖廢水;混凝沉淀;氨氮吹脫;水解酸化

中圖分類號：TQ 09;X703 ?????文獻標(biāo)識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）03-0594-04

Abstract： Taking a wastewater treatment project of a pig farm as an example， the water quality characteristics of the pig breeding wastewater， the wastewater treatment process， the design parameters of the main building （structure）， the actual operating conditions and the operating costs were analyzed. According to the characteristics of high concentration of wastewater pollutants， good biodegradability， high concentration of ammonia nitrogen， high suspended solids and large change in water quality， the process of “coagulation sedimentation + ammonia nitrogen stripping + hydrolysis acidification + A/O” was selected and practiced. The results showed that the system ran stably， and the main pollutant discharge index met the first-class standard in Table 4 of the Integrated Wastewater Discharge Standard （GB8978-1996）.

Key words： Livestock wastewater; Coagulation sedimentation; Ammonia nitrogen stripping; Hydrolysis acidification

陜西某養(yǎng)殖有限公司是一家以生豬養(yǎng)殖、銷售為一體的公司，年出欄生豬能力可達到1萬頭。在生豬養(yǎng)殖過程中，豬棚糞通過干濕分離后進行處理，干糞收集后外運堆肥處理，剩余未收集完全的少量干糞殘渣及尿液通過水沖洗后產(chǎn)生大量的高COD、高懸浮物和高氨氮廢水，這些廢水若未經(jīng)處理，直接排放將會對環(huán)境造成較大的污染，給周邊生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重的破壞。

1 ?設(shè)計規(guī)模及水質(zhì)

根據(jù)陜西某養(yǎng)殖公司提供的資料以及現(xiàn)場調(diào)研走訪，結(jié)合集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)干清糞最高允許排水量表進行核算，本工程設(shè)計規(guī)模為100 m3/d。廢水經(jīng)處理后，主要出水指標(biāo)達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）表4中一級標(biāo)準(zhǔn)后達標(biāo)排放。具體設(shè)計進水和出水水質(zhì)指標(biāo)見表1。

2 ?工藝流程

養(yǎng)殖場廢水主要由尿液、填棚料（桔桿粉或木屑等）、部分殘余的糞便和飼料殘渣、沖洗水（圈舍沖糞水、飲槽沖洗水、地面清潔用水、設(shè)備或設(shè)施清潔用水等）組成，有時還包括少量的工人生活生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水。畜禽廢水的產(chǎn)生與養(yǎng)殖種類、品種、性別、生長期、飼料、天氣條件等諸多因素有關(guān)，不同方式的清糞工藝對廢水排放有很大的影響，采用干清糞方式的養(yǎng)殖場廢水總量最少，水中污染物濃度也比較低，相較于水沖糞方式下的污染物濃度會低3～6倍[1]，污水主要污染物為：BOD5、CODcr、SS、NH3-N。其中牲畜糞便營養(yǎng)豐富，原糞中除含大量有機物、氮、磷、鉀及其它微量元素，廢水可生化性較好。本項目采用干清糞的生產(chǎn)管理方式，可使污水與干糞、尿分流，最大限度地保存糞的肥效，減少了污水中污染物的濃度，同時減少污水產(chǎn)生量，同時適當(dāng)降低了廢水處理難度。

根據(jù)本項目生產(chǎn)特點，經(jīng)過經(jīng)濟、技術(shù)比較，擬采用“混凝沉淀+氨氮吹脫”預(yù)處理工藝，對生產(chǎn)廢水中懸浮物、氨氮進行預(yù)處理去除，之后通過“水解酸化+好氧生化”工藝，進一步去除廢水中的有機污染物。具體的工藝流程見圖1。

廢水首先經(jīng)過人工格柵，去除其中的大顆粒懸浮物質(zhì)。之后進入集水井經(jīng)泵提升至斜篩，截留濾除廢水中的豬毛等懸浮性物質(zhì)。濾后廢水自流入混凝反應(yīng)池，通過投加混凝劑和絮凝劑，使廢水中的小顆粒懸浮物凝聚成大顆粒懸浮物[2]后于沉淀池沉淀去除。

混凝沉淀池出水自流入后端中間水池，通過加堿調(diào)節(jié)pH=11經(jīng)循環(huán)泵提升至氨氮吹脫塔，進行氨氮吹脫，吹脫產(chǎn)生的氨氣通過硫酸進行吸收形成硫酸銨進行回收利用，經(jīng)吹脫氨氮后的廢水自流入后端調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)進行均質(zhì)、均量混合，同時通過加酸調(diào)節(jié)廢水pH值至中性，之后由泵提升至水解酸化池，通過水解作用并在產(chǎn)酸菌的反應(yīng)下，將廢水中的大分子有機物通過水解作用分解成小分子，進一步提高廢水可生化性[3]，水解酸化池出水自流進入后續(xù)A/O池。

在A/O生化系統(tǒng)中，反硝化細菌利用有機物作為碳源進行反硝化作用將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣，去除廢水中的氨氮，在好氧段在硝化細菌的作用下將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽以及硝酸鹽，同時利用好氧微生物新陳代謝作用將廢水中的有機物分解成二氧化碳和水，從而降解有機污染物并且去除氨氮。A/O池出水自流進入后端豎流式二沉池進行固液分離，底部污泥通過污泥回流泵回流至前端好氧池，上清液出水自流進入消毒池，通過投加次氯酸鈉藥劑殺死廢水中的致病菌類物質(zhì)，出水通過標(biāo)準(zhǔn)排放口進行計量監(jiān)測后達標(biāo)排放。

二沉池泥水分離后的生化污泥部分回流至前端A/O生化系統(tǒng)，補充微生物量，剩余的少量生化污泥和前端排放的物化污泥排至污泥儲池進行預(yù)濃縮處理，上清液溢流至前端集水井，濃縮后的污泥經(jīng)污泥泵輸送至板框壓濾機進行壓濾脫水處理，經(jīng)壓濾后形成含水率約為80%的干化污泥，定期進行外運處置。

3 ?主要工藝單體設(shè)計

3.1 ?格柵/集水井

格柵用于去除廢水中粗大的漂浮物，集水井用于收集生產(chǎn)廢水，同時集水井前端內(nèi)設(shè)沉砂斗，用于去除養(yǎng)殖場內(nèi)隨溝渠排放的無機泥沙，定期清砂處理。設(shè)計尺寸為4.0 m×1.5 m×3.0 m，設(shè)計停留時間為40 min，設(shè)計有效水深為2.0 m。集水井前端設(shè)置人工格柵，SS304材質(zhì)，柵隙5 mm，池內(nèi)設(shè)置空氣穿孔攪拌，放置池底懸浮物沉積，對設(shè)備運行產(chǎn)生影響，設(shè)置潛水排污泵2臺，1用1備。

3.2 ?篩網(wǎng)/混凝沉淀池

混凝沉淀池主要用于去除廢水中懸浮性的SS以及非溶解性的COD。設(shè)計尺寸6.0 m×2.0 m×4.0 m，設(shè)計有效水深為3.5 m，篩網(wǎng)置于混凝反應(yīng)池之上，傾斜角度為60°，收集的糞渣定期清理，混凝池停留時間為5 min，絮凝池停留時間為20 min，沉淀池采用平流沉淀，沉淀區(qū)表面負荷為0.82 m3/（m2h）。設(shè)計PAC投加量為100 mg/L，設(shè)計PAM投加量為2.0 mg/L，混凝沉淀池出水設(shè)置液堿投加裝置，設(shè)計液堿（40%）投加量為300 mg/L。

3.3 ?氨氮吹脫塔

氨氮吹脫塔通過在堿性條件下，增加游離氨比重，同時在鼓風(fēng)曝氣作用下，游離氨易于從水中逸出被硫酸吸收而去除[4-6]。設(shè)備采用一體式玻璃鋼塔，置于調(diào)節(jié)池之上，采用一級吹脫+吸收工藝，吹脫后的氨氣通過硫酸進行轉(zhuǎn)化為硫酸銨進行回收利用。吹脫塔底部設(shè)置集水槽，塔體內(nèi)部采用拉西環(huán)填料，氣水比為4 500∶1，設(shè)計進水氨氮濃度≤400 mg/L，設(shè)計出水濃度≤80 mg/L。

3.4 ?調(diào)節(jié)池

氨氮吹脫塔出水自流入在調(diào)節(jié)池均質(zhì)、均量，同時加酸調(diào)節(jié)pH值至中性，緩沖水質(zhì)水量的突變給后續(xù)生化處理帶來的沖擊。設(shè)計尺寸為6.0 m×5.0 m×3.0 m，設(shè)計有效水深為2.5 m，設(shè)計停留時間為18 h。設(shè)置穿孔攪拌裝置及硫酸投加裝置，設(shè)計硫酸（98%）投加量為100 mg/L。

3.5 ?水解酸化池

水解酸化池采用升流式水解酸化反應(yīng)器，采用脈沖布水器進行布水，污水自反應(yīng)器底部的布水孔均勻的自下而上通過污泥層上升至反應(yīng)器頂部的過程中實現(xiàn)水解酸化功能[7]。單個布水孔服務(wù)面積為0.6 m2。設(shè)計上升流速為1.0 m/h。設(shè)計尺寸為4.0 m×3.0 m×6.0 m，設(shè)計停留時間為12 h，設(shè)計有效水深為5.5 m。

3.6 ?A/O池

A/O池在反硝化細菌、硝化細菌和好氧微生物的作用下，將廢水中的氨氮、有機物等最終分別轉(zhuǎn)化為氮氣、二氧化碳和水等物質(zhì)而去除。設(shè)計尺寸為11.0 m×2.5 m×4.5 m，設(shè)計有效水深為4.0 m，設(shè)計總停留時間為26 h，其中缺氧池為8 h，好氧池為18 h，污泥濃度為3 500 mg/L。設(shè)計混合液回流比500%，污泥回流比100%，氣水比20∶1，好氧池采用活性污泥法，曝氣管采用管式微孔曝氣器，設(shè)計單根曝氣管通氣量為6 m3/（m·h）。

3.7 ?二沉池

二沉池采用豎流沉淀池，用于進行泥水分離。設(shè)計尺寸為3.0 m×2.5 m×4.0 m，設(shè)計有效水深為3.5 m，沉淀區(qū)表面負荷為0.7 m3/ （m2h），泥斗角度為60°，設(shè)置污泥回流泵用于回流和排放生化污泥，設(shè)置污泥回流泵2臺，1用1備。

3.8 ?消毒池

消毒池采用次氯酸鈉進行消毒，用于殺死廢水中的致病菌微生物。設(shè)計尺寸為3.0 m×1.0 m×4.0 m，設(shè)計有效水深為3.0 m，設(shè)計停留時間為1 h，采用穿孔花墻折流形式進行過水，設(shè)計次氯酸鈉（10%）投加量為100 mg/L。

4 ?運行情況

本系統(tǒng)2017年6月投入調(diào)試試運行，系統(tǒng)進水量約為80 m3/d，系統(tǒng)進水指標(biāo)基本接近設(shè)計值。經(jīng)過1個月左右的污泥馴化和調(diào)試，污水站出水COD、NH3-N等指標(biāo)能夠穩(wěn)定達標(biāo)，尤其是A/O池對COD去除效果超出設(shè)計預(yù)期，最終出水COD能穩(wěn)定在80 mg/L左右。

但當(dāng)進入到冬季時，當(dāng)氣溫降低時，氨氮吹脫塔去除效果有一定降低，前端預(yù)處理實際水溫大約在10 ℃左右，對氨氮吹脫去除效果產(chǎn)生較大影響，極易造成后端生化處理系統(tǒng)硝化/反硝化運行負荷過大，出水氨氮容易出現(xiàn)超標(biāo)可能。經(jīng)現(xiàn)場溝通，將現(xiàn)場的熱水鍋爐引入一根支管到氨氮吹脫塔前端中間水池，當(dāng)冬季溫度較低時，開通該熱水盤管進行加熱，保證氨氮吹脫塔進水溫度在20 ℃以上。經(jīng)過上述調(diào)整后，系統(tǒng)出水各項指標(biāo)在冬、夏兩季均能穩(wěn)定達標(biāo)。目前本工程已經(jīng)正常達標(biāo)運行一年多，反饋效果良好。

5 ?技術(shù)經(jīng)濟分析

本項目工程總投資約為130萬元，其中土建投資70萬元，設(shè)備安裝投資60萬元，噸水投資約為1.3萬元/m3。

本項目主要的運行費用包括污水站日常運行過程中直接消耗的人工、電費、藥劑費、生產(chǎn)用水等，其它折舊、日常維修及大修等不計。具體運行費用測算明細見表2。

6 ?結(jié) 論

采用“混凝沉淀+氨氮吹脫+水解酸化+A/O”工藝處理養(yǎng)殖廢水，主要出水指標(biāo)達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）表4中一級標(biāo)準(zhǔn)后達標(biāo)排放，該工程的長期穩(wěn)定運行，表明該處理工藝對于生豬養(yǎng)殖類企業(yè)廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計具有很好的指導(dǎo)意義。

經(jīng)過工程實踐表明，該類養(yǎng)殖廢水可生化性較好，“水解酸化+好氧系統(tǒng)”去除率可以穩(wěn)定達到90%以上。在氨氮吹脫過程中須控制好進水pH以及適當(dāng)調(diào)節(jié)溫度，保證氨氮吹脫塔最佳處理效果，減輕后續(xù)處理負荷，避免氨氮吹脫塔預(yù)處理效果不佳，而影響最終出水效果。

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