豬場(chǎng)廢水處理新工藝研究.pdf

1、畜禽養(yǎng)殖廢棄物，特別是規(guī)?；i場(chǎng)廢水已成為我國(guó)許多地區(qū)的主要污染源，在未來(lái)20年中，我國(guó)規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)將加速發(fā)展，隨之而來(lái)的污染壓力必將更大。盡管豬場(chǎng)廢水可以還田利用或者采用自然處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，但這兩種處理模式都需要大量土地，將受到我國(guó)人多地少這一國(guó)情的制約。工業(yè)化處理模式是土地受限地區(qū)豬場(chǎng)廢水處理的必然選擇。在工業(yè)化處理模式中，采用好氧工藝直接處理豬場(chǎng)廢水的投資及運(yùn)行費(fèi)用均很高；而采用厭氧-好氧組合工藝處理豬場(chǎng)廢水，厭氧消化液的好氧后

2、處理則是一個(gè)新的難題。本課題針對(duì)這一難題，試驗(yàn)研究了豬場(chǎng)廢水厭氧消化液好氧后處理的電子供體和堿度平衡，主要取得了如下成果： (1)探明了傳統(tǒng)厭氧(IC)-好氧(SBR)組合工藝處理豬場(chǎng)廢水的性能。試驗(yàn)表明：IC反應(yīng)器處理豬場(chǎng)廢水，容積負(fù)荷周平均值可達(dá)6～7kgCOD/m3.d，容積產(chǎn)氣率可達(dá)3m3/m3.d，COD去除率基本上在80﹪以上。但是，IC反應(yīng)器對(duì)NH3-N沒(méi)有去除效果，出水NH3-N濃度稍高于進(jìn)水。采用SBR工藝直

3、接處理厭氧消化液，污染物去除效果很差，COD去除率僅10﹪左右，出水COD在1000mg/L左右；NH3-N去除率70﹪左右，出水NH3-N達(dá)200mg/L以上，與《畜禽養(yǎng)殖行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》有較大差距。處理效果差的主要原因是硝化過(guò)程導(dǎo)致pH降至6.0以下。通過(guò)加堿提高處理系統(tǒng)的pH值，可明顯改善NH3-N去除效果，出水NH3-N降至10mg/L以下；但不能改善COD去除效果，出水COD濃度在500mg/L至600mg/L之間；也不能

4、改善總氮去除效果，出水中累計(jì)NO3--N達(dá)400mg/L，并且加堿的費(fèi)用在3元/(m3廢水)以上。因此，傳統(tǒng)厭氧-好氧工藝不宜用于豬場(chǎng)廢水處理。 (2)搞清了豬場(chǎng)廢水厭氧消化進(jìn)程對(duì)好氧后處理的影響。結(jié)果表明，厭氧消化液好氧后處理效果與厭氧消化前處理的時(shí)間具有關(guān)聯(lián)性。對(duì)豬場(chǎng)廢水原水(厭氧消化0天)直接進(jìn)行好氧處理，COD和NH3-N去除率分別可達(dá)到95﹪和98﹪以上，出水COD低于300mg/L，NH3-N低于10mg/L。對(duì)厭

5、氧消化液進(jìn)行好氧后處理，出水COD和NH3-N濃度逐漸升高，厭氧消化前處理時(shí)間越長(zhǎng)，升高時(shí)間越早，幅度越大。對(duì)于厭氧消化3、6、9、12天的消化液，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的出水COD基本上在500～600mg/L之間；出水NH3-N分別為22.2mg/L、105.4mg/L、147.6mg/L、171.4mg/L。厭氧消化液好氧后處理效果差的原因主要是：在厭氧消化過(guò)程中，各污染物降解不同步，導(dǎo)致厭氧消化液可生化性降低以及碳、氮、磷比例失調(diào)，影響了好

6、氧后處理中的微生物生長(zhǎng)；厭氧消化液中缺乏易降解有機(jī)物，導(dǎo)致反硝化效果差，產(chǎn)生的堿度不能彌補(bǔ)硝化過(guò)程消耗的堿度，pH下降造成處理系統(tǒng)性能惡化。試驗(yàn)結(jié)果和理論分析均表明，通過(guò)縮短厭氧消化時(shí)間不可能改善消化液好氧后處理的效果。 (3)試驗(yàn)了添加原水改善SBR工藝處理豬場(chǎng)廢水厭氧消化液性能的可行性。在厭氧消化液中添加部分原水，處理系統(tǒng)的pH值明顯改善，出水pH值基本上在7.5以上。COD去除率高于80﹪，出水COD降到250～350m

7、g/L；NH3-N去除率高于99﹪，出水NH3-N小于10mg/L；處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性也得到增強(qiáng)。主要原因在于：添加原水后，豬場(chǎng)廢水厭氧消化液的BOD5/COD比值從0.19上升到0.54，BOD5/TN比值從0.28上升到2.04，增加了微生物生長(zhǎng)和反硝化所需的碳源，強(qiáng)化了反硝化作用，不僅提高了總氮去除效率，而且通過(guò)回補(bǔ)堿度，維持了處理系統(tǒng)的pH值穩(wěn)定。添加原水與間歇曝氣的組合，賦予SBR良好的性能。據(jù)此建立了厭氧-加原水-間歇曝氣豬場(chǎng)

8、廢水處理新工藝。 (4)研究了添加原水比例對(duì)厭氧消化液好氧處理性能的影響。在添加原水比例為30﹪的條件下，出水NH3-N濃度低，一般在10mg/L以下；在添加原水比例為10﹪、20﹪的條件下，出水NH3-N濃度逐漸升高，至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，出水NH3-N分別達(dá)300mg/L和80mg/L左右。一個(gè)運(yùn)行周期的監(jiān)測(cè)表明：添加原水比例為10﹪、20﹪、30﹪時(shí)，NO2--N峰值、NH3-N谷值分別出現(xiàn)在曝氣第4h、第3h、第2h。添加原水

9、比例越大，NH3-N氧化速度越高。批式反硝化試驗(yàn)表明：BOD5/TN比越大，反硝化越快。要使消化液好氧后處理系統(tǒng)正常運(yùn)行，添加原水比例必須達(dá)到30﹪以上。 (5)研究了BOD5和NOx-N(NO3--N與NO2--N之和)濃度對(duì)反硝化速率的影響。在碳源充足的條件下，豬場(chǎng)廢水厭氧消化液中的NOx-N轉(zhuǎn)化為零級(jí)反應(yīng)，與NOx-N濃度無(wú)關(guān)。在碳源限制的條件下，豬場(chǎng)廢水厭氧消化液中的NOx-N轉(zhuǎn)化速率與BOD5有關(guān)，遵循Monod方程

10、?；贛onod方程和堿度平衡，導(dǎo)出了配水比例模型。根據(jù)該模型分析，當(dāng)進(jìn)水堿度與進(jìn)水氨氮濃度之比小于3.82時(shí)，僅靠配水不能平衡整個(gè)處理系統(tǒng)的堿度，需要外加堿度；當(dāng)進(jìn)水堿度與進(jìn)水氨氮濃度之比大于6.90時(shí)，序批式反應(yīng)器(SBR)可以直接處理厭氧消化液，不需要配水，厭氧-加原水-間歇曝氣工藝也因此失效。對(duì)于豬場(chǎng)廢水與厭氧出水的混合液，堿度與氨氮濃度之比大多在3.82～6.90之間，適宜采用厭氧-加原水-間歇曝氣工藝處理。配水比例隨著水力停

11、留時(shí)間、SBR反應(yīng)器數(shù)量、反應(yīng)器中的微生物濃度、潷水器工作能力以及亞硝化率的增加而減少；隨著反應(yīng)器運(yùn)行周期的增加而增加。 (6)比較了厭氧-加原水-間隙曝氣(Anarwia)工藝與厭氧-SBR工藝以及SBR直接處理工藝工藝凈化豬場(chǎng)廢水的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。厭氧-SBR工藝去除效率低，出水污染物濃度高，不適于豬場(chǎng)廢水處理；Anarwia工藝的處理效果與SBR直接處理工藝相當(dāng)，污染物去除率高，出水COD和NH3-N濃度低，可達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)

12、準(zhǔn)。對(duì)于年出欄10萬(wàn)頭商品豬的大型養(yǎng)豬場(chǎng)廢水處理工程，與SBR直接處理工藝相比，Anarwia工藝需增加厭氧處理單元、沉淀配水單元和沼氣凈化與貯存單元，但其HRT、工程投資、剩余污泥量、需氧量分別同比降低38.6﹪、11.8﹪、16.4﹪和95.9﹪.Anarwia工藝的總電耗比SBR直接處理工藝低81.0﹪，并能回收沼氣。若不計(jì)沼氣收益，Anarwia工藝的處理費(fèi)用比SBR直接處理工藝低52.4﹪；若計(jì)沼氣收益，則Anarwia工藝的