UASB+活性污泥氧化池技術(shù)在豬場(chǎng)污水處理上運(yùn)行效果分析

姚惠嬌，王紅，溫海霞，常見，張亮，李佳，韋偉

（河北省畜牧總站，河北石家莊050000）

《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》和《河北省2017 年度水污染防治工作實(shí)施方案》，明確要求對(duì)畜禽糞污資源化利用。由于其污水產(chǎn)生量大、處理困難， 成為畜禽養(yǎng)殖污染治理的關(guān)鍵。 河北某豬場(chǎng)采用干清糞工藝，日產(chǎn)污水100 立方米左右，污水處理場(chǎng)采用UASB+活性污泥氧化池處理技術(shù)。 本研究對(duì)其運(yùn)行效果進(jìn)行分析， 主要包括了解豬場(chǎng)污水處理場(chǎng)基本情況、 污水處理效果以及成本的情況等。

1 污水處理廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

豬場(chǎng)采用干清糞工藝， 污水主要來源于產(chǎn)房和配種間的沖洗、消毒廢水、生活污水、糞尿污水等，日均排放100 立方米， 污水中含有大量的殘留糞便等， 屬于高濃度有機(jī)廢水，具有較強(qiáng)的腥臭味，含有較多的病源微生物， 且污水量日變化較大， 對(duì)污水處理設(shè)備沖擊負(fù)荷較大（見表1）。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

2 污水處理廠基本情況

2.1 污水處理廠工藝流程圖（見圖1）

根據(jù)污水特性， 采用預(yù)處理+UASB+活性污泥氧化池的處理工藝。

2.2 主要構(gòu)筑物說明

前處理設(shè)備主要包括格柵、格柵池、固液分離機(jī)。 通過前處理設(shè)備攔截廢水中糞便等大顆粒的物質(zhì)，通過隔渣池的特殊機(jī)構(gòu)和水中懸浮物的比重不同去除污水中漂浮和比重較大的大顆粒污泥， 人工或者機(jī)械清除至糞渣暫存場(chǎng)。 通過固液分離出來的渣清理運(yùn)走， 廢水進(jìn)入后續(xù)單元處理。

調(diào)節(jié)曝氣池： 因養(yǎng)殖場(chǎng)污水排放很不均勻，可以調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量，減少對(duì)后續(xù)工段的負(fù)荷沖擊，同時(shí)，利用污水底泥中所含有的微生物進(jìn)行酸化水解， 將大分子有機(jī)物小分子化，提高污水的COD 去除率。

UASB 厭氧器：污水進(jìn)入U(xiǎn)ASB厭氧反應(yīng)器進(jìn)行厭氧反應(yīng)， 大量去除污水中的COD、BOD，將其轉(zhuǎn)化為水、熱量和沼氣。 產(chǎn)生的沼氣則經(jīng)過脫硫罐和水封罐直接進(jìn)入燃煤鍋爐。 設(shè)計(jì)容積500 立方米，有效容積450 立方米， 水力停留時(shí)間72 小時(shí)。

兼氧池：池中的厭氧菌和硝化菌在缺氧的條件下，還原硝酸鹽， 釋放出分子態(tài)氮。 對(duì)活性污泥氧化池回流污水中的氨氮進(jìn)行反硝化處理以便去除污水中的氨氮及大分子的有機(jī)物。 設(shè)計(jì)容積170 立方米，有效容積150 立方米， 水力停留時(shí)間為HRT=24 小時(shí)。

活性污泥氧化池： 活性生物污泥為主凈化污水的工藝， 其特點(diǎn)是活性污泥全部混合在水中， 池中采用鼓風(fēng)曝氣的方法， 提供微生物氧化有機(jī)物所需要的氧量， 并起攪拌混合作用， 池中污水與活性污泥充分混合， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污水的凈化作用。 設(shè)計(jì)容積500 立方米，有效容積Q=450 立方米， 停留時(shí)間：HRT=72 小時(shí)。

2.3 工藝特點(diǎn)

在工藝方面， 本工程采用預(yù)處理+UASB+活性污泥氧化池的工藝路線，根據(jù)所處地理位置、生產(chǎn)工藝特點(diǎn)， 綜合考慮經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素確定的，該工藝具有較大的可靠性，同時(shí)具有較強(qiáng)的靈活性， 可根據(jù)具體的水質(zhì)情況和季節(jié)變化調(diào)整工藝參數(shù)和運(yùn)行方式，以節(jié)省運(yùn)行成本，保證出水水質(zhì)。

本工程的核心處理單元厭氧器+兼氧池+活性污泥氧化池在國(guó)內(nèi)食品加工、 畜牧養(yǎng)殖等污水處理中被廣泛應(yīng)用。

3 運(yùn)行費(fèi)用分析

表2 用電負(fù)荷表

3.1 電力費(fèi)用E1 （見表2）

當(dāng)?shù)孛慷入娰M(fèi)=0.6 元/度每日所需電力費(fèi)用=351.72 元噸水電耗=2.35 元/噸

3.2 污泥處置費(fèi)用E2

糞渣可直接作為農(nóng)肥使用與農(nóng)田，可外賣。

表3 污水處理工藝進(jìn)出水水質(zhì)及去除率

3.3 人工費(fèi)用E3

污水站定員3 人，按2 班制，每人每月工資2000 元計(jì)， 則員工費(fèi)E3=2000 元/月×3÷（30 天/月×100噸/天）=1.33 元/噸

3.4 費(fèi)用合計(jì)E4

總計(jì)E1+E2+E3+E4=2.35+0+1.33=3.68 元/噸

4 污水處理場(chǎng)運(yùn)行效果分析

在污水處理場(chǎng)設(shè)置6 個(gè)采樣點(diǎn)分別為：豬舍總出水口、固液分離出水、厭氧反應(yīng)器、好氧反應(yīng)器、二次沉淀池以及污水儲(chǔ)存池。 每天早上9:00 采樣，每個(gè)樣品重復(fù)采2 個(gè)樣品，連續(xù)采樣30 天， 經(jīng)譜尼專業(yè)測(cè)試公司按照國(guó)標(biāo)法測(cè)試出具報(bào)告，經(jīng)分析主要結(jié)果如下：

4.1 工藝進(jìn)出水水質(zhì)變化情況（見表3）

由表3 數(shù)據(jù)可知， 豬舍出水COD、 氨氮和總氮一個(gè)月周期內(nèi)波動(dòng)相對(duì)較小，懸浮物、銅、鋅及糞大腸菌群數(shù)波動(dòng)較大。

由出水水質(zhì)可知，銅、鋅兩項(xiàng)指標(biāo)能穩(wěn)定， 二者均達(dá)到80%以上去除率，達(dá)到灌溉標(biāo)準(zhǔn)，糞大腸菌群有很好的去除效果，去除率為95.61%，但出水中糞大腸菌群數(shù)波動(dòng)較大（350～160000 個(gè)/100mL）， 因此需要添加消毒處理設(shè)備， 保障出水生物安全性，整套系統(tǒng)中無蛔蟲卵檢出。COD、TP、懸浮物能維持較好較穩(wěn)定的去除效果， 但是出水仍然遠(yuǎn)高于灌溉標(biāo)準(zhǔn)。 TN 和氨氮去除率僅64.34%和61.46%，分析水質(zhì)，可知COD/TN 為4.94±1.11， 缺乏脫氮所需碳源（COD/TN 為8 時(shí)污水可生化性較好）， 具有較差的可生化性，是導(dǎo)致污水脫氮效率較低的主要原因。

4.2 各工藝處理段污水去除效果 （見圖2）

理論上固液分離過程去除部分污水中懸浮物， 因此出水濃度應(yīng)略低于豬舍出水，但COD、TP、懸浮物均有所升高。 在本套系統(tǒng)的主要是貯存池底部污泥未進(jìn)行定期清理， 潛污泵將底部淤泥同污水一起打入固液分離機(jī)， 進(jìn)水混合液濃度高于豬舍出水， 因此雖然固液分離機(jī)有較好的脫泥效果， 而出水懸浮物濃度仍然高于豬舍出水，并且由于COD 和TP 包括溶于懸浮顆粒物的部分， 因此COD 和TP 濃度依然較高，但是TN 及氨氮主要以離子態(tài)存在于污水中， 因此受影響不大。

UASB 理論上各指標(biāo)均能達(dá)到80%左右的去除率，但實(shí)際操作過程中各指標(biāo)厭氧出水均高于其進(jìn)水。氨氮和TN 去除率較低一是由于后續(xù)好氧工藝氨氧化程度較低， 沒有為厭氧區(qū)反硝化反應(yīng)提供充足硝態(tài)氮及亞硝態(tài)氮， 二也可能是反應(yīng)器內(nèi)酸堿不平衡所致。 由于厭氧過程發(fā)酵產(chǎn)氣使底部淤泥上浮， 取樣過程中懸浮物濃度較高是COD、TP、懸浮物濃度升高的主要原因。 因此，在厭氧處理之后需添加沉淀池， 進(jìn)一步去除懸浮顆粒物， 降低進(jìn)入后續(xù)工藝的負(fù)荷。

好氧段各指標(biāo)相對(duì)于前兩個(gè)工藝均有很高的去除效果， 尤其是COD 和磷。但是脫氮效果較差，僅能達(dá)到50%左右的去除率， 而且出水中氨氮濃度占總氮80%左右， 由此可知在污水處理過程中， 尤其是好氧階段，氨氧化不完全，可能原因一是好氧階段曝氣不充分， 二是進(jìn)水COD/TN 較低， 脫氮過程碳源不足，三是由于厭氧階段過長(zhǎng)， 進(jìn)水碳源不足的條件下額外消耗大量的碳源。 最后沉淀處理，通過重力沉淀作用，使污水中大量懸浮物沉淀，進(jìn)一步去除污水中污染物。

污水儲(chǔ)存過程相對(duì)于系統(tǒng)出水均有不同程度的降低，COD、 氨氮、總氮、總磷、懸浮物、銅、鋅、糞大腸菌群數(shù)儲(chǔ)存階段的去除率分別是40.82%、11.88% 、28.53% 、43.25% 、45.38%、73.61%、66.85%、85.07%，因?yàn)樵趦?chǔ)存過程中微生物會(huì)進(jìn)一步去除內(nèi)部有機(jī)物，并且長(zhǎng)時(shí)間貯存，通過重力沉降作用使懸浮物進(jìn)一步沉降， 因此在污水處理過程中設(shè)置儲(chǔ)存池是必要的。

污水處理場(chǎng)在實(shí)際操作過程中會(huì)出現(xiàn)部分問題，比如：貯存池污泥富集， 增加了后續(xù)處理難度；UASB處理效果較差等， 因此污水處理場(chǎng)在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中， 需要專業(yè)人員定期維護(hù)、馴化等。

綜上所述， 污水處理場(chǎng)采用預(yù)處理+UASB+活性污泥氧化池處理技術(shù)處理豬場(chǎng)干清糞污水， 設(shè)計(jì)日處理量150 立方米， 經(jīng)核算污水處理成本為3.35 元/噸污水。 連續(xù)檢測(cè)30 天處理場(chǎng)水樣， 出水能達(dá)到較好處理效果，其中COD、氨氮、總氮、總磷、懸浮物、銅、鋅、糞大腸菌群去除率分別為87.55%、61.46%、64.34%、77.65%、90.32% 、81.41% 、89.90% 、95.61%， 但是氨氮和總氮處理效果較差。