摘要：本文对奶牛场废水处理工艺进行了研究。结果表明，奶牛场废水经混凝处理后，CODcr从2010mg/L下降到563mg/L～691mg/L，NH3－N可从71mg/L下降到25mg/L～33mg/L，CM从180度下降到40度～70度。如采用混凝-表面曝气处理工艺，可使奶牛场废水达到国家排放标准，且处理工艺简单、投资少、运行费低、易操作管理。
关键词：奶牛场废水 混凝处理 表面曝气
Studied on the Treatment Technology of the Cow Wastewater
Abstract : The treatment technology of the wastewater from the cow farm was studied in this paper.It showed that by means of the coagulator JF-1,CODcr of the water coagulated fell from 2010mg/L to 563mg/L-691mg/L,NH3-N fell from 70mg/L to 25mg/L～33mg/L, CM fell from 180 degree to 40～70 degree.The technology of the coagulation-aerobic biological treatment was the good,because its not only satisfied with the drainage standards of the state,but also its technology was simple,the cost of the project and working were low and management was easy.
Key words : cow wastewater,coagulation,aerobic biological treatment
1 前言
奶牛在进食时排放的粪便大多用于牧草施肥；在运动时排放的粪便被直接回收，用于水产养殖；而在挤奶时排放的粪便则用水冲洗，以便保证挤奶间的清洁卫生［1～3］。其排放的废水中CODcr、NH3-N含量高，对环境污染严重，需进一步处理才能达标排放［3～6］。目前，由于处理工艺落后，处理效果不理想，离达标排放还有相当一段距离。为了提高奶牛场废水处理效果，使之达标排放，我们根据实地调查、试验研究和以前的实践经验［3～8］，对奶牛场废水的处理工艺进行了研究，现将试验结果报告如下。
2 材料与方法
2.1 试验材料
试验废水：取自广东某奶牛场未经处理的原废水，其理化性质见表1。
表1 奶牛场废水理化性质
| 测定项目 | pH | CODcr(mg/L) | NH3-N（mg／L） | 色度(°) | 颜色 | | 测定结果 | 9.7 | 2010 | 75 | 180 | 黑灰色 |
混凝剂：采用仲恺环境科学技术研究中心生产的JF-1高效混凝剂，它主要起混凝、吸附和共沉淀的作用。
2.2 试验方法
取原水样3份，每份100ml，分别置于烧杯内，再分别加入JF-1混凝剂2、3、4滴，并加入助凝剂，搅拌2min，静置10min，取上清液分析测定CODcr、NH3-N、色度。
2.3 分析测定
pH采用pHB-4型便携式酸度计测定，CODcr采用XJ-1型CODcr消解仪消解-硫酸亚铁铵滴定法测定，NH3-N采用硼酸吸收-盐酸滴定法测定，色度采用稀释倍数法测定［9，10］。 3 结果与讨论
3.1 混凝剂去除奶牛场废水中CODcr的效果
在300ml的废水中，加入不同量的混凝剂，搅拌混匀，待澄清后测定上清液CODcr，结果见表2。
表2 奶牛场废水混凝处理CODcr测定结果
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| | 原废水 | 混凝剂的用量 | | 0.1% | 0.15% | 0.2% | | CODcr(mg/L) | 2013 | 691 | 659 | 563 | | 去除率(%) | | 65.7 | 67.3 | 72.0 |
从表2可看出，使用0.1%JF-1混凝剂，可使废水的CODcr从2013mg/L降低到691mg/L，去除率达65.7%。随着混凝剂用量的增加，处理后的废水浓度越来越低，混凝效果越来越好；当加入量为0.2%时，可使处理后废水的CODcr降低到563mg/L，去除率达72.0%。混凝剂用量与废水CODcr去除效果之间的关系如下：
Y＝829.7－1280X
r=0.9608*（r0／05＝0.950，r0.01＝0.990 n＝3）
式中，Y为处理后废水的CODcr浓度(mg/L)，X为JF-1混凝剂的用量(%)。经统计检验，达显著水平，但未达极显著水平，这说明混凝剂用量与废水CODcr去除效果之间呈直线负关系。即随着混凝剂使用量的增加，处理后废水CODcr的含量显著降低，去除率大大提高。但考虑到废水处理的运行成本，JF-1混凝剂处理奶牛场废水的使用量以0.1%～0.2%为宜。
3.2 混凝剂去除奶牛场废水中NH3-N的效果
在300ml的废水中，加入不同量的混凝剂，搅拌混匀，待澄清后测定上清液NH3-N，结果见表3。 表3 奶牛场废水混凝处理NH3-H测定结果
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| | 原废水 | 混凝剂的用量 | | 0.1% | 0.15% | 0.2% | | NH3-N(mg/L) | 75.1 | 32.9 | 29.5 | 24.6 | | 去除率(%) | | 56.2 | 60.7 | 67.2 |
从表3可看出，使用0.1%JF-1混凝剂，可使处理后废水的NH3-N从75.1mg/L降低到32.9mg/L，去除率达56.2%；随着混凝剂用量的增加，处理后的废水浓度越来越低，混凝效果越来越好，当加入量为0.2%时，可使处理后废水的NH3-N降低到24.6mg/L，去除率达67.2%，可达到国家一级排放标准。混凝剂用量与废水NH3-N去除效果之间的关系如下：
Y＝41.45－83.00X
r=-0.9946**(r0.05＝0.950，r0.01＝0.990 n=3)
式中，Y为处理后废水的NH3-N浓度(mg/L)，X为JF-1混凝剂的用量(%)。经统计检验，达到极显著水平，这说明混凝剂用量与废水NH3-N去除效果之间呈直线负相关。即随着混凝剂使用量的增加，处理后废水NH3-N的含量呈直线降低，去除率大大提高。但考虑到废水处理的运行成本，JF-1混凝剂处理奶牛场废水的使用量仍以0.1%～0.2%为宜。
3.3 混凝剂去除奶牛场废水色度的研究
在300ml的废水中，加入不同量的混凝剂，搅拌混匀，待澄清后测定上清液色度，结果见表4。 表4 奶牛场废水混凝处理色度测定结果
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| | 原废水 | 混凝剂的用量 | | 0.1% | 0.15% | 0.2% | | 颜 色 | 黑灰色 | 浅黄色 | 浅黄色 | 透明浅黄色 | | 色度(度) | 180 | 70 | 60 | 40 | | 去除率(%) | | 61.1 | 66.7 | 77.8 |
从表4可看出，使用0.1%JF-1混凝剂，可使处理后废水的颜色从黑灰色变成浅黄色，色度从180度降低到70度，去除率达61.1%；随着混凝剂用量的增加，处理后的废水颜色越来越低，混凝效果越来越好。当加入量为0.2%时，可使处理后的废水颜色变成透明的浅黄色，色度降低到40度，去除率达77.8%，可达到国家一级排放标准。混凝剂用量与废水色度去除效果之间的关系如下：
Y＝101.7－300.0X
r＝－0.9820（r0.05＝0.950，r0.01＝0.990 n＝3）
式中，Y为处理后废水的色度，X为JF-1混凝剂的用量(%)。经统计检验，达到显著水平，但未到达极显著水平，这说明混凝剂用量与废水色度去除效果之间呈直线负相关，即随着混凝剂使用量的增加，处理后废水的色度呈直线降低，去除率大大提高。但考虑到废水处理的运行成本，JF-1混凝剂处理奶牛场废水的使用量仍以0.1%～0.2%为宜。
3.4 混凝剂处理奶牛场废水对重金属元素的影响
使用JF-1混凝剂处理奶牛场废水，会不会使处理后出水的重金属元素超标呢?在此，我们可以借助采用JF-1混凝剂处理油脂废水测定的重金属元素资料来说明，其混凝剂用量为0.2%，与奶牛场废水混凝处理的最大用量相当，具体测定结果见表4。
从表5可以看出，使用JF-1混凝剂处理油脂废水，重金属元素Cd、Pb、Zn、Cu、Mn等均未超标，除Mn以外，均大幅度下降，去除率达52%～81%，Mn略有上升，但仅0.074mg/L，远低于国家2mg/L的一级排放标准，因此，使用JF-1混凝剂后出水的重金属不会超标而污染水体。JF-1混凝剂是一种大分子的无机混凝剂，带有大量的正电荷，对水中带负电荷的有机物具有极强的混凝作用，生成较重的絮体，在5min～10min内迅速沉降，并与重金属元素如Cd、Pb、Zn、Cu等共沉淀，从水体中分离出去，因此，JF-1混凝剂对水体中的有机物和重金属元素的去除能力较强，去除率可达52%～81%。 表5 油脂废水混凝处理重金属元素测定结果
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| 测定项目 | Cd | Pb | Zn | Cu | Mn | | 混凝前(mg/L) | 0.032 | 0.306 | 0.108 | 0.064 | 0.024 | | 混凝后(mg/L) | 0.012 | 0.144 | 0.024 | 0.012 | 0.098 | | 去除率(%) | 62.5 | 52.9 | 77.8 | 81.3 | － | | 国家标准(mg/L) | 0.1 | 1.0 | 2.0 | 0.5 | 2.0 |
3.5 奶牛场废水处理中混凝剂最佳用量的确定
从以上的分析可看出，0.2%混凝剂的用量去除率最高，处理效果最好，但运行费也最高；0.1%混凝剂的处理效果较差，去除率最低，但运行费也最低。各处理运行费见表6。 表6 各处理运行费
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| | 混凝剂的用量 | | 0.1% | 0.15% | 0.2% | | 运行费(元／t) | 0.70 | 0.90 | 1.20 |
根据目前该奶牛场采用表面曝气处理废水情况来看，它可将CODcr从2000mg/L降到400mg/L～500mg/L，对NH3-N的去除也有一定的效果。如在曝气处理前，增加混凝处理，CODcr可从2000mg/L降到700mg/L，NH3-N从75mg/L～120mg/L降到25mg/L～33mg/L，再采用曝气处理，就可能达到排放标准。因此，宜先采用0.1%JF-1混凝剂的混凝处理，再采用曝气处理，这既可达到排放标准，又可降低处理费用。
3.6 混凝法处理奶牛场废水的处理工艺
根据以上试验研究，我们提出奶牛场废水处理工艺流程如下：
奶牛场废水处理技术研究
该工艺的特点是充分利用现有的处理设施，几乎不增加处理单元，添加的筛网方法简单、投资少、极为有效。根据以往的经验，可减少废水中可溶性有机物，降低后续处理工艺的处理负荷，CODcr去除率可达20%～40%，分离出来的残渣可作水产养殖的饲料或肥料。该处理工艺不仅可使奶牛场的废水处理达到国家排放标准，而且处理工艺简单，耐冲击能力强、投资少、运行费用低、易操作和管理。
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