養(yǎng)豬廢水治理工程實(shí)例

徐麗亞，陳寅生，張 峰，周夢(mèng)瑩，陳小攀

(浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310051)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)副食產(chǎn)品需求的不斷升級(jí)，豬肉的消耗不斷增長(zhǎng)[1]。然而，在豬肉養(yǎng)殖過(guò)程中會(huì)排放大量廢水，這些廢水懸浮物多、有機(jī)物和氨氮濃度高、臭味大而且富含某些重金屬[2]。未得到妥善處理便直接排放的養(yǎng)豬廢水進(jìn)入外界環(huán)境后，對(duì)土壤、水體、大氣環(huán)境造成嚴(yán)重危害，嚴(yán)重威脅環(huán)境安全[3-4]。因此，在強(qiáng)調(diào)綠色可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境背景下，積極尋求一條既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的養(yǎng)豬廢水處理工藝是養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵。

1 項(xiàng)目概況

廣西省某養(yǎng)豬共3000頭育肥豬，采用干清糞工藝，本項(xiàng)目養(yǎng)豬場(chǎng)污水處理站設(shè)計(jì)水量為Q=60 m3/d，按照24 h運(yùn)行，即q=2.5 m3/h。根據(jù)廢水實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，豬場(chǎng)周邊有甘蔗園，處理出水達(dá)到GB5084-2005《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)要求后即可回灌；同時(shí)本項(xiàng)目為養(yǎng)豬場(chǎng)廢水治理項(xiàng)目，故出水須滿足GB18596-2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)要求，最終確定設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

2 工藝流程及說(shuō)明

工藝流程如圖1所示。養(yǎng)豬場(chǎng)廢水經(jīng)明溝暗管等先自流進(jìn)入撈渣機(jī)，以截留豬毛、糞便等殘?jiān)档秃罄m(xù)工藝處理負(fù)荷，再自流進(jìn)入污水處理站的調(diào)節(jié)池，進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)池廢水經(jīng)泵提送進(jìn)入水解酸化池，利用厭氧菌或兼性菌的新陳代謝作用將污水中懸浮性有機(jī)固體和難生物降解的大分子物質(zhì)水解成溶解性有機(jī)物和易生物降解的小分子物質(zhì)，降低廢水中有機(jī)物污染物含量[5]。出水自流進(jìn)入中間沉淀池，在池內(nèi)進(jìn)行固液分離，污泥下沉再回流至水解酸化池，以保證水解酸化池的污泥濃度；上清液自流進(jìn)入中間池，在中間池進(jìn)行預(yù)曝氣和pH調(diào)節(jié)。出水流入接觸氧化池，在接觸氧化池內(nèi)懸掛大量辮帶式填料，使好氧池中微生物種群大大增加，相較傳統(tǒng)好氧池能培養(yǎng)出更多不同種類微生物，通過(guò)曝氣使池中微生物利用自身的新陳代謝去除廢水中絕大部分有機(jī)污染物，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。

好氧池出水自流進(jìn)入二沉池，通過(guò)重力沉降作用去除脫落的生物膜及大量的生物污泥，剩余污泥由泵排至污泥濃縮池后進(jìn)一步處理。二沉池出水自流進(jìn)入混凝沉淀池，投加化學(xué)藥劑以降低后續(xù)膜系統(tǒng)的負(fù)荷。二沉池出水自流進(jìn)入出水井1#，再經(jīng)泵提升至CXM膜系統(tǒng)，在CXM膜過(guò)濾器內(nèi)通過(guò)CXM膜濾芯組件的過(guò)濾截留作用，不溶性雜質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的灌溉標(biāo)準(zhǔn)。物質(zhì)以及其它懸浮物被一次性分離去除。出水進(jìn)入出水井2#后經(jīng)泵送入分子膜系統(tǒng)，在分子膜系統(tǒng)內(nèi)通過(guò)分子膜的過(guò)濾截留作用進(jìn)一步去除廢水中的污染物。CXM納米膜技術(shù)與分子膜對(duì)廢水中可溶性的COD、氨氮、磷及其它污染物的攔截率可達(dá)90%以上，對(duì)于一些大分子的可溶性物質(zhì)攔截率甚至可達(dá)99%以上，以確保廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。同時(shí)分子膜系統(tǒng)產(chǎn)生約30%的濃水，由于氨氮含量較高，可作為有機(jī)肥利用。分子膜系統(tǒng)出水滿足排放標(biāo)準(zhǔn)和灌溉標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 污水處理工藝流程圖

3 工藝特點(diǎn)

3.1 CXM膜

本工藝中的核心部分之一是CXM納米膜過(guò)濾技術(shù)。該技術(shù)以斜微孔中空超細(xì)纖維納濾膜為基體，結(jié)合采用了十字恒流過(guò)濾技術(shù)和自主研發(fā)的超薄流層固液分離技術(shù)，是一種集多種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)于一身的新型膜處理方法，可去除所有不溶性有機(jī)污染物和可溶性的大分子有機(jī)污染物。其主要技術(shù)特點(diǎn)是：(1)具有超高精度。根據(jù)不同的工藝要求，精度可從0.005～15 μm。出水純凈，濁度最低可達(dá)0.1 NTU。(2)在廢水處理中能保證流量穩(wěn)定且不易堵塞。(3)納米膜具有很好的再生性能。(4)工況適應(yīng)能力強(qiáng)。對(duì)于高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和大部分化學(xué)溶劑都有良好的抗耐性。(5)低壓過(guò)濾，低能耗低成本。CXM膜處理系統(tǒng)的工作壓力<0.1 MPa，所需要的能耗很低，因此低廉的日常運(yùn)行成本也是該系統(tǒng)的一大優(yōu)勢(shì)。(6)模塊化設(shè)備。針對(duì)工業(yè)廢水處理的CXM膜產(chǎn)品系列強(qiáng)調(diào)設(shè)備的互換性和模塊化設(shè)計(jì)，無(wú)需對(duì)系統(tǒng)做較大規(guī)模的改造。

3.2 分子膜

膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過(guò)半透膜時(shí)，實(shí)現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)[6]。分子膜的優(yōu)勢(shì)如下：(1)該系列產(chǎn)品主要用于不同分子量的液體分離，薄膜的最高過(guò)濾精度可以達(dá)到0.01 m。同時(shí)材料特殊性保證了該過(guò)濾系統(tǒng)有良好的耐酸堿性(pH值為1～12)，同時(shí)也對(duì)高溫(50 ℃)、高壓(4.0 MPa)具備很好的工況適應(yīng)能力。(2)與同級(jí)別的反滲透過(guò)濾系統(tǒng)相比，工藝路線可大幅縮短，場(chǎng)地需求減少20%以上，前期設(shè)備及周邊設(shè)施的投資明顯降低。同時(shí)總體的后期使用成本(如設(shè)備維護(hù)、設(shè)備能耗、備件更換)相比普通反滲透系統(tǒng)更為節(jié)省。

3.3 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

(1)隔渣、調(diào)節(jié)池。1座，地埋式鋼砼結(jié)構(gòu)。尺寸為7 m×6 m×3 m，有效容積60 m3。配套設(shè)備有：隔渣機(jī)1臺(tái)，Q=5 m3/h；潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái)，N=0.37 kW；提升泵2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)流量Q=10 m3/h，揚(yáng)程H=15 m，功率N=0.75 kW。

(2)水解酸化池。1套，半地下式鋼砼。尺寸為6 m×3 m×4 m，有效容積60 m3。配套設(shè)備有：潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái)，N=0.37 kW，水下部分采用304不銹鋼。

(3)中間沉淀池。1座，半地下式鋼砼。尺寸為3 m×2 m×4 m，表面負(fù)荷0.6 m3/(m2·h)。配套設(shè)備有：304不銹鋼溢流堰，2 m；污泥泵2臺(tái)(1用1備)，Q=10 m3/h，H=10 m，N=0.75 kW。

(4)中間池。1套，半地下式鋼砼。預(yù)曝氣，還可進(jìn)行pH調(diào)節(jié)。尺寸為4 m×3 m×4 m，有效容積40 m3。配套設(shè)備有：穿孔曝氣管1套，UPVC材質(zhì)；pH在線控制1套；加藥裝置1套(含計(jì)量泵1臺(tái))；加藥攪拌桶1個(gè)。

(5)接觸氧化池。1套，半地下式鋼砼。尺寸為8 m×6 m×4 m，有效容積168 m3。配套設(shè)備有：蜂辮帶式填料96 m3；微孔曝氣盤48個(gè)；回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)2臺(tái)(1用1備)，Q=1.71 m3/min，P=0.5 kgf/cm2，N=2.2 kW。

(6)二沉池。1套，半地下式鋼砼。尺寸為3 m×2 m×4 m，表面負(fù)荷0.6 m3/(m2·h)。配套設(shè)備有：蜂窩斜管填料及304不銹鋼支架4 m2；污泥泵2臺(tái)(1用1備)，Q=10 m3/h，H=10 m，N=0.75 kW。

(7)混凝沉淀池。1座，半地下式鋼砼。尺寸為4 m×2 m×4 m，表面負(fù)荷0.6 m3/(m2·h)。配套設(shè)備有：辯帶式組合填料110 m3；加藥裝置2套；加藥攪拌桶1個(gè)；混凝攪拌機(jī)2臺(tái)，N=1.1 kW；蜂窩斜管填料及304不銹鋼支架4 m2；污泥泵2臺(tái)(1用1備)，Q=10 m3/h，H=10 m，N=0.75 kW。

(8)出水井1#。1座，半地下式鋼砼。尺寸為4 m×2 m×4 m，有效容積10 m3。配套設(shè)備有：穿孔曝氣管1套，UPVC材質(zhì)。

在幻燈片母版中設(shè)計(jì)不同類型的版式，可以提高幻燈片的制作和修改效率，制作幻燈片應(yīng)從設(shè)計(jì)各種不同的版式做起，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)規(guī)劃好各個(gè)章節(jié)幻燈片的制作格式和內(nèi)容順序。如圖3所示。

(9)CXM膜系統(tǒng)。1套，成套裝置。處理能力：2.5 m3/h。

(10)出水井2#。1座，半地下式鋼砼。尺寸為3 m×1 m×4 m，有效容積10 m3。配套設(shè)備有：穿孔曝氣管1套，UPVC材質(zhì)。

(11)分子膜系統(tǒng)。1套，成套裝置。處理能力：2.5 m3/h。

(12)濃液池。1座，半地下式鋼砼。尺寸為3 m×2 m×4 m，有效容積20 m3。配套設(shè)備有：穿孔曝氣管1套，UPVC材質(zhì)。

(13)污泥池。1座，半地下式鋼砼。尺寸為3 m×2 m×4 m。配套設(shè)備有：污泥攪拌機(jī)1臺(tái)，N=3 kW；加藥裝置1套；氣動(dòng)隔膜泵2臺(tái)，Q=340 L/min；空壓機(jī)1臺(tái)，Q=670 L/min，N=5.5 kW；廂式壓濾機(jī)1臺(tái)，過(guò)濾面積40 m2，濾室容積600 L，N=3 kW。

3.4 工程運(yùn)行效果

表2 系統(tǒng)進(jìn)、出水水質(zhì)

系統(tǒng)調(diào)試完成后，對(duì)出水指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，具體進(jìn)、出水水質(zhì)如表2、圖1所示。

圖2 二沉池、CXM系統(tǒng)、分子膜出水情況

由表2可知，該系統(tǒng)出水的CODCr、BOD5、氨氮、SS、pH指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)出水的水質(zhì)要求，且對(duì)CODCr、BOD5、氨氮的去除率分別達(dá)到了98.80%、98.40%和98.74%。由圖2可知，該系統(tǒng)出水清澈，對(duì)去除色度也有極好的效果。

3.5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

(1)電費(fèi)：?jiǎn)挝浑妰r(jià)為0.38元/(kW·h)，每天用電為274 kW·h/日，每年電費(fèi)大約為274×0.38÷60=1.74元/m3。

(2)藥劑費(fèi)用：加藥點(diǎn)為混凝沉淀池及污泥調(diào)理系統(tǒng)，藥劑費(fèi)為0.4元/m3。

(3)人工費(fèi)用：該工程運(yùn)行中僅需1名工人，人員平均工資為70 元/(日·人)，則單位人工費(fèi)為2.33元/m3。

總運(yùn)行成本估算為4.47元/m3。

4 結(jié) 論

項(xiàng)目采用“調(diào)節(jié)-水解酸化-沉淀-接觸氧化-二沉-混凝沉淀-CXM膜系統(tǒng)-分子膜系統(tǒng)”組合工藝處理養(yǎng)豬廢水是切實(shí)可行的，處理出水水質(zhì)指標(biāo)能夠達(dá)到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》和《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的標(biāo)準(zhǔn)要求，CODCr、BOD5、氨氮的去除率分別達(dá)到了98.80%、98.40%和98.74%，運(yùn)行成本低(4.47元/m3)。