畜禽养殖废水处理方法探讨

蒋凸姬 · 发表于 2012-12-20 18:04:41

畜禽养殖废水处理方法探讨
  于金莲　阎宁
  提要:　通过实验室模拟试验，探讨了混凝-脱氨-好氧生化处理养猪场废水的工艺。经石灰乳混凝沉淀，可去除废水中的大部分胶体物质和悬浮物，同时可去除一部分难降解物质；经脱氨使废水中氨氮低于200mg/L，有利于后续生化的顺利进行。当生化池活性污泥浓度在3500～4500mg/L之间，CODCr容积负荷＜3.0kg/(m3·d)，NH3－N容积负荷＜0.22kg/(m3·d)时，生化出水能够达到上海市提出的畜牧业排放标准(CODCr≤400mg/L， NH3－N≤100mg/L)。
  关键词:　畜禽养殖　畜禽废水　生化处理　脱氨
  　　
  0　前言
  　近年来，随着上海市畜禽养殖业的发展和"菜篮子工程"的实施，集约化、规模化畜禽养殖业迅速崛起，据统计资料［１］表明：1998年上海市郊共有大中型畜禽养殖场(即百头牛、千头猪、万羽鸡以上规模)1000多家，其中，奶牛饲养量为5.75万头；生猪年末存栏数为242.79万头，全年上市量为460.00万头；家禽年末存栏数为3389万羽，全年上市量为16124万羽。据有关资料［２～３］估算，全市畜禽废弃物年排泄量相当于1700万人口之多，若按BOD5估算，全市畜禽BOD5的排泄量相当于3000万人口的排泄规模。由于资金不足，这些养殖场绝大多数对其粪污的处理利用不完善，造成了日趋严重的水环境污染问题。
  　为了减轻市郊水环境日趋严重的污染问题，上海市政府计划投入2.4亿元，区县政府投入 1.2亿元，下决心从1999年治理100家左右大型畜牧场开始，花4年时间陆续解决畜禽养殖业的污染问题。
  　目前，对畜禽养殖场粪尿的处理利用主要是通过改造棚舍使粪尿干湿分离，并经一定的处理，使鸡粪转化为饲料，猪粪、牛粪转化为高效农肥，而对于畜禽尿液及场地冲洗水，由于其利用价值不高，因而其流失环境的现象相当严重，据统计，市郊畜禽尿液及场地冲洗水的流失率在50%以上。
  　对于畜禽尿液及场地冲洗水的处理，目前尚缺乏成功的经验，而且，该类废水的处理难度较高。上海市府1992年提出的畜禽废水外排标准为CODCr≤400mg/L，NH3－N≤100mg/L［４］。
  　根据畜禽养殖业排放废水有机物浓度高、氨氮浓度高、恶臭严重的特点，经常规的厌氧- 好氧处理难以实现氨氮达标排放。通过对某养猪场排放废水的实验室模拟试验，提出了加石灰乳混凝沉淀-脱氨-好氧生化的联合处理工艺，该工艺操作简单、运行费用较低，处理后出水可达标排放。
  1　试验部分
  　1.1　试验流程
  
  　1.2　试验水样
  　从1999年4月22日至6月20日共采集某养猪场地面冲洗水8次，8次水样的水质差别很大，详细水质情况见表1。
  　表1　某养猪场废水水质

采样时间	CODCr上清液(mg/L)	NH3－N(mg/L)	悬浮物	色调
4月22日(采样前一天下雨)	1076	155	很少	浅灰
4月29日(地沟末端)	5620	845	较多	灰绿
5月10日(地沟前端)	4525	584	一般	深灰
5月11日(地沟前端)	4126	512	一般	深灰
5月11日(地沟末端)	5943	921	较多	灰绿
6月18日(采样前一天下雨)	3546	164	较少	浅灰
6月20日(地沟前端)	3882	505	一般	深灰
6月20日(地沟末端)	5022	418	较多	灰绿

　
  　　从几次采样水质情况看，除4月22日和6月18日两次水样因采样前一天下雨，对所采水样有稀释外，其余几次采样地沟末端水样的CODCr均较地沟前端水样的CODCr高，说明污水经停留后，有部分悬浮物溶解，从而使上清液的CODCr有所增加。
  　1.3　分析方法［５］
  　CODCr：重铬酸钾法。NH3－N：纳氏比色法。
  　1.4　污泥驯化及培养
  　厌氧污泥：取上海奉贤污水处理厂厌氧池污泥，用养猪场地面冲洗水连续驯化一个月(培养温度20～25℃)。
  好氧污泥：取龙华肉联厂好氧池污泥，用养猪场地面冲洗水经混凝-脱氨处理后加以培养驯化，驯化过程中进水量从池容积的1/4～1/2逐渐加大，每加大一次进水量，维持一个星期，连续驯化培养一个月后投入正常使用。
  2　结果与讨论
  2.1　三种不同工艺处理的结果比较
  对养猪场地面冲洗水经三种不同的工艺进行对比处理，三种处理工艺分别为：直接好氧处理、厌氧-好氧联合处理和混凝-脱氨-好氧处理。
  直接好氧　进水CODCr约4000mg/L，NH3－N 500～700mg/L，CODCr容积负荷0.6～0.7kgCODCr/(m3·d)，污泥浓度约4000mg/L，经一个月的连续试验，出水CODCr在700～800mg/L之间，NH3－N在300～500mg/L之间。
  表2　三种不同工艺处理后的出水水质

处理工艺	容积负荷(kg/(m3·d))		进水浓度(mg/L)		出水浓度(mg/L)
处理工艺	CODCr	NH3－N	CODCr	NH3－N	CODCr	BOD5	NH3－N
直接好氧	0.6～0.7	0.08～0.10	～4000	～570	700～800	21～25	300～500
厌氧-好氧	1.5～2.0(厌氧) 0.8～0.9(好氧)	0.23～0.31 0.5～0.55	～5600	～854	700～800	23～25	900～1000
混凝-脱氨-好氧	2.0～3.0	0.16～0.18	～3600	～180	＜400	18～21	5～28

厌氧-好氧　进水CODCr＝5 600mg/L，NH3－N＝854mg/L，厌氧容积负荷1 .5～2 .0kgCODCr/(m3·d)(厌氧温度20～25℃)，好氧容积负荷0.8～0 .9kgCODCr /(m3·d)，厌氧污泥浓度6000～8000mg/L，好氧污泥浓度约4000mg/L，厌氧出水CODCr维持在1500～1800mg/L之间，好氧出水CODCr维持在700～800mg/L ，NH3－N在900～1000mg/L。
  混凝-脱氨-好氧　进水加石灰乳混凝沉淀后曝气脱氨，最后经好氧生化，容积负荷控制在2.0～3.0kgCODCr/(m3·d)；污泥浓度在4000mg/L左右，出水CODCr 和NH3－N均能达标。经三种不同工艺处理后的出水水质见表2。 
  表2结果表明，采用直接好氧工艺与厌氧-好氧工艺处理，出水的CODCr和NH3 －N均不能达标，且厌氧-好氧工艺处理的出水NH3－N太高；而在生化处理前加混凝沉淀和脱氨预处理，一方面可通过混凝去除大部分悬浮物和部分难降解有机物，另一方面可提高 pH值，脱除大部分NH3－N，从而使后续生化处理更节约能耗、更容易达标。由此可见，混凝-脱氨-好氧工艺对该类废水的处理具有很大的应用潜力。
  2.2　混凝-脱氨-好氧处理工艺条件的确定
  2.2.1　Ca(OH)2投加量的确定
  养猪废水中含有大量的固体悬浮物和胶体物质，Ca(OH)2既可作为一种很好的混凝剂，使废水中的胶体物质发生电中和形成絮体，从而使绝大部分悬浮物共沉淀下来，形成明显的固液分离，又可作为碱，提高废水的pH值，从而提高后续脱氨的效率。
  混凝沉淀过程中，上清液CODCr的去除率与Ca(OH)2的投加量成正相关，即增加Ca(OH)2的投加量可明显提高CODCr的去除率，试验结果见图1。
  在水温20℃的条件下，氨的脱除与水样pH值的关系如图2所示，而水样的pH由Ca(OH)2投加量决定，当Ca(OH)2的投加量从500mg/L增加至6 000mg/L时，水样的pH值由8.5增加至10.5。由图2可知，pH值对氨的脱除效率影响非常显著，因为在一定温度条件下，体系中氨态氮的百分数受pH值的影响很显著，而氨的脱除效率取决于体系中氨态氮的百分数。

  图1　Ca(OH)2投加量与CODCr去除率的关系

  图2　pH值与NH3－N脱除率的关系
  2.2.2　生化容积负荷的确定
  养猪场地面冲洗水经混凝沉淀和脱氨处理后，生化池进水CODCr：2600～3500mg/L，NH3－N：140～180mg/L，污泥浓度在3500～4500mg/L之间。采取SBR法试验，试验结果见表3。
  表3　不同容积负荷下生化出水水质

曝气时间 (h)	容积负荷(kg/(m3·d))		进水浓度(mg/L)		出水浓度(mg/L)		去除率(%)
曝气时间 (h)	CODCr	NH3－N	CODCr	NH3－N	CODCr	NH3－N	CODCr	NH3－N
10	3.2	0.17	2638	140	395	42	85.0	70.0
15	2.1	0.11	2638	140	360	28	86.4	80.0
24	1.3	0.07	2638	140	357	5.0	90.3	96.4
10	4.2	0.22	3470	180	462	65	86.7	63.9
15	2.8	0.14	3470	180	380	35	89.0	80.6
24	1.7	0.09	3470	180	264	12	92.4	93.3

　
  　表3结果表明，当生化池的污泥浓度在3 500～4500mg/L时，保持其CODCr 容积负荷＜3.0kg/(m3·d)，NH3－N容积负荷＜0.22kg/(m3·d)，出水CODCr和NH3－N均可达到上海市畜牧业废水排放标准(CODCr≤400mg/L，NH3－N≤100mg/L)。
  2.2.3　碱度对硝化的影响
  引起氨氧化的微生物主要是化能自养型微生物［６］，硝化过程是消耗碱度的过程，硝化1mg TKN需7.14mg碱(以CaCO3计)［７］。
  对6月18日水样(CODCr＝3546mg/L，NH3－N＝164mg/L)在不调pH(pH＝7.5)和用石灰乳调pH(pH＝9)的条件下进行硝化比较，出水结果见表4。由表4结果可以看出，碱度的增加对氨硝化程度的影响很大。
  表4　不同碱度条件下氨硝化程度

硝化条件	进水浓度(mg/L)		出水浓度/mg/L
硝化条件	CODCr	NH3－N	CODCr	NH3－N
pH＝7.5	3546	164	352	112
pH＝9.3	546	164	284	8.7

2.3　混凝-脱氨-好氧生化处理工艺的参数及处理结果 
  2.3.1　各工序的操作参数
  混凝工序　混凝沉淀工序的主要操作参数为Ca(OH)2的投加量，如果只是从混凝效果考虑，其投加量在2000mg/L以上即可，但如果水温较低，则必须加大Ca(OH)2的投加量，提高pH值以利于提高后续的脱氨效率。可根据水温的不同确定Ca(OH)2的投加量，一般控制在3000～6000mg/L之间。
  脱氨工序　影响脱氨效率的主要因素为pH值、水温、曝气强度和曝气时间。该废水的水温随气温的变化而变化，在工程上调节水温不太经济，一般不加控制，而是通过调节水样的pH 值来弥补因水温低而造成的脱氨效率低的不足。脱氨池进水水样的pH值一般控制在10.0～1 0.5之间，曝气强度适中，气水比一般为10∶1，曝气时间为2～3h。
  好氧生化工序　主要参数控制值：活性污泥浓度：3500～4500mg/L，进水NH3 －N浓度：200mg/L以下，容积负荷2～3kgCODCr/(m3·d)，污泥负荷：0.5～0.7kg CODCr/(kgMLSS·d)。
  2.3.2　各工序的处理结果
  在上述各工序的操作参数条件下，混凝-脱氨-好氧生化处理工艺各工序的处理结果见表 5。
  3　结论
  (1)养猪场地面冲洗水由于氨含量高，采用直接好氧和厌氧-好氧的处理方法均不能使出水达标。
  (2)采用加石灰乳混凝-脱氨-好氧生化处理工艺，一方面可去除大量的悬浮物和胶体物质，同时可去除部分难降解物质，另一方面，经脱氨处理，减轻了后续生化硝化的负担。
  表5　各工序的处理结果

处理工序	进水浓度(mg/L)		出水浓度(mg/L)
处理工序	CODCr	NH3－N	CODCr	NH3－N
混凝	6000～10000	550～950	3500～4500	500～900
脱氨	3500～4500	500～900	3000～4000	150～200
好氧生化	3000～4000	150～200	340～380	28～60

  (3)石灰乳的投加量和生化负荷是影响处理效果的重要参数。对该类废水而言，当水温高于20℃时，一般控制石灰的投加量在3 000mg/L左右即可达到脱氨要求(脱氨后水样的NH3－N＜200mg/L)，当水温低于20℃时，必须加大石灰的投加量，提高体系的pH值，才能达到脱氨的要求；控制CODCr容积负荷＜3.0kg/(m3·d)，NH3－N容积负荷＜0.22kg /(m3·d)，处理出水可达到上海市畜牧业排放标准。

silentsunshine · 发表于 2014-1-24 15:42:00

正好你开咯这样的帖

FragranceM · 发表于 2015-3-13 04:54:26

回个帖子支持一下！

ymwatcher · 发表于 2015-3-16 20:55:31

谢谢楼主分享，学习了。

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