UASB+A/O+Fenton組合工藝處理生豬養(yǎng)殖廢水工程實(shí)例

金海峰 佟晨博 朱永健 毛天華

（浙江海元環(huán)境科技有限公司浙江杭州310051）

UASB+A/O+Fenton組合工藝處理生豬養(yǎng)殖廢水工程實(shí)例

金海峰 佟晨博 朱永健 毛天華

（浙江海元環(huán)境科技有限公司浙江杭州310051）

采用UASB+A/O+Fenton工藝處理生豬養(yǎng)殖廢水，A/O段固液分離采用先進(jìn)的MBR工藝，廢水COD從8000mg/L降至100mg/L以下，NH4+從600mg/L降至15mg/L以下，出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

UASB；Fenton；MBR；生豬養(yǎng)殖廢水

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，養(yǎng)殖業(yè)已成為我國(guó)農(nóng)牧經(jīng)濟(jì)中最活躍的成分，而規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖已經(jīng)成為養(yǎng)殖行業(yè)的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)。養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大在增加經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也極大的增加了污染物的產(chǎn)生量；根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)，每一頭育肥期肉豬日產(chǎn)CODCr約340g，產(chǎn)氮約25g，存欄量1萬(wàn)頭規(guī)模的生豬養(yǎng)殖場(chǎng)，每年產(chǎn)CODCr達(dá)1240t，產(chǎn)氮90多噸，如不加以適當(dāng)處理直接外排，將對(duì)當(dāng)?shù)厥芗{環(huán)境造成嚴(yán)重污染。隨著養(yǎng)殖規(guī)模的逐漸擴(kuò)大和環(huán)保要求的進(jìn)一步提高，對(duì)養(yǎng)殖廢水處理程度的要求也越來(lái)越高。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目介紹

本案位于安徽省蕪湖市，養(yǎng)殖場(chǎng)存欄規(guī)模40000頭，采用干清糞工藝。由于項(xiàng)目臨近居民生活水源，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，養(yǎng)殖過(guò)程中產(chǎn)生的廢水需經(jīng)處理后方能排放，排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 廢水水質(zhì)與水量

本項(xiàng)目為新建項(xiàng)目，廢水水質(zhì)參考同類生豬養(yǎng)殖廢水，具體見表1；根據(jù)養(yǎng)殖工藝估算，污水站設(shè)計(jì)規(guī)模定為400m3/d。

表1 新建項(xiàng)目廢水水質(zhì)

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 水質(zhì)分析與工藝選擇

生豬養(yǎng)殖廢水呈現(xiàn)典型的“三高”特點(diǎn)，即懸浮物（SS）高、CODCr高、氨氮(NH4+)高。

養(yǎng)殖廢水中含有大量的糞渣、飼料殘?jiān)?，從而造成廢水中含有濃度較高的懸浮物，目前針對(duì)養(yǎng)殖廢水的高SS主要有水力篩和固液分離機(jī)兩種處理方式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及業(yè)主要求，本案采用固液分離機(jī)。

養(yǎng)殖廢水CODCr較高，一般在8000mg/L~10000mg/L左右。本案采用目前常用的“厭氧+好氧”處理工藝，其中，厭氧段采用UASB工藝，大幅降低廢水的CODCr濃度，出水經(jīng)一沉池沉淀后進(jìn)入后續(xù)A/O生化系統(tǒng)；好氧系統(tǒng)采用活性污泥法，根據(jù)一般工程經(jīng)驗(yàn)，養(yǎng)殖廢水經(jīng)生化處理后出水一般無(wú)法達(dá)到綜合一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，本案在生化池后面設(shè)Fenton反應(yīng)系統(tǒng)，進(jìn)一步去除廢水中的難降解CODCr，同時(shí)通過(guò)混凝沉淀去除廢水中的總P。

養(yǎng)殖廢水中高氨氮（(NH4+）的特點(diǎn)是養(yǎng)殖廢水處理的主要難點(diǎn)之一，本案設(shè)硝化/反硝化（A/O）工藝，好氧硝化系統(tǒng)設(shè)足夠的停留時(shí)間，并采用MBR膜工藝。設(shè)置反硝化工藝能夠防止NO3-等離子濃度過(guò)高影響硝化效率，反硝化也能補(bǔ)充硝化反應(yīng)所需的堿度，降低廢水處理成本；采用MBR工藝可以維持較高的污泥濃度，MLSS能達(dá)到5 g/L～12g/L，是傳統(tǒng)生物處理的2～5倍，在同樣的生化池容積下有更大的處理能力。并且能使難降解有機(jī)物分解菌和硝化菌等增殖速度慢的微生物得以在反應(yīng)器內(nèi)繁殖富集。

2.2 工藝流程圖

圖1 工藝流程圖

2.3 工藝流程說(shuō)明

2.3.1 廢水經(jīng)格柵除大塊雜物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

2.3.2 調(diào)節(jié)池廢水經(jīng)提升進(jìn)入固液分離器，其中的固體物質(zhì)則大部分被截留。廢水自流進(jìn)入預(yù)酸化池。

2.3.3 廢水自流進(jìn)入預(yù)酸化池，在水解酸化菌的作用下進(jìn)行預(yù)酸化，調(diào)節(jié)保證厭氧進(jìn)水水質(zhì)。

2.3.4 預(yù)酸化水池出水經(jīng)二次提升進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，厭氧反應(yīng)器設(shè)出水回流泵，保證反應(yīng)器內(nèi)部的上升流速，廢水經(jīng)過(guò)UASB反應(yīng)器后，大部分的有機(jī)物得到去除，出水自流進(jìn)入一沉池。沉淀厭氧出水?dāng)y帶的污泥，同時(shí)投加藥劑、調(diào)節(jié)水質(zhì)，并去除部分磷，為后續(xù)好氧生化處理創(chuàng)造條件，出水進(jìn)入兼氧池(A池)。

2.3.5 兼氧池的主要功能是為反硝化菌提供脫氮的場(chǎng)所，后端好氧池回流硝化液和初沉池出水在兼氧池內(nèi)混合，反硝化細(xì)菌在兼氧條件下將廢水中硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)?，從而?shí)現(xiàn)氨氮的去除。兼氧出水自流進(jìn)入好氧生物池。

2.3.6 好氧池采用活性污泥法，其作用主要是徹底降解廢水中的各類有機(jī)物，并將氨氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，再將其回流至兼氧池進(jìn)行脫氮，從而實(shí)現(xiàn)COD、氨氮等污染物的減量化。

2.3.7 廢水經(jīng)好氧生物系統(tǒng)處理后進(jìn)入MBR膜池進(jìn)行泥水分離，污泥被阻止在膜系統(tǒng)以外，并回流至生化系統(tǒng)前端，保證整個(gè)生化系統(tǒng)污泥濃度的一致，同時(shí)起到硝化液回流的作用，通過(guò)兼氧池反硝化細(xì)菌實(shí)現(xiàn)脫氮。

2.3.8 廢水經(jīng)過(guò)MBR膜系統(tǒng)進(jìn)行泥水分離，出水進(jìn)入Fenton反應(yīng)池、通過(guò)調(diào)整pH、投加Fenton藥劑和混凝劑，去除廢水中殘留的難降解有機(jī)物，出水流至清水池，經(jīng)計(jì)量后達(dá)標(biāo)排放；污泥排入污泥濃縮池。

2.4 主要處理構(gòu)筑物

表2 主要處理構(gòu)筑物配置情況

2.5 工藝特點(diǎn)及說(shuō)明

2.5.1 預(yù)處理

預(yù)處理的目的主要是均勻水質(zhì)水量，同時(shí)去除廢水中的懸浮物，為后續(xù)生化反應(yīng)創(chuàng)造合適條件，消除對(duì)后續(xù)管道、設(shè)備及工藝的不良影響。主要設(shè)施為格柵、調(diào)節(jié)池、固液分離機(jī)。

2.5.2 厭氧系統(tǒng)

厭氧系統(tǒng)是去除廢水污染物的重要設(shè)施之一，本案采用“預(yù)酸化+UASB”工藝，一方面能夠更好的保證UASB進(jìn)水水質(zhì)的穩(wěn)定，另一方面也能將厭氧反應(yīng)過(guò)程中的酸化和產(chǎn)甲烷段分開，從而保證厭氧處理效率。

2.5.3 A/O組合生化系統(tǒng)

A/O組合生化系統(tǒng)是整個(gè)污水處理系統(tǒng)的核心設(shè)施，污水中的COD被較為徹底的降解，同時(shí)廢水中的氨氮在微生物硝化作用下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾靡匀コ?。后續(xù)泥水分離系統(tǒng)通過(guò)MBR系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二沉池，大幅度提升系統(tǒng)的污泥濃度，提高生化系統(tǒng)的處理效率的同時(shí)大幅提升出水水質(zhì)。

2.5.4 Fenton反應(yīng)系統(tǒng)

通過(guò)生化系統(tǒng)處理后，廢水中的絕大部分CODCr已被降解，但是由于養(yǎng)殖廢水中含有少量難以生物降解的惰性CODCr，需通過(guò)物化方法去除。本案設(shè)Fenton反應(yīng)系統(tǒng)，進(jìn)一步去除廢水中的難降解CODCr，同時(shí)通過(guò)混凝沉淀去除廢水中的P，從而保證達(dá)標(biāo)排放。

3 運(yùn)行調(diào)試

3.1 前期物料準(zhǔn)備

（1）污泥準(zhǔn)備：接種污泥取自當(dāng)?shù)厥姓鬯畯S，污泥接種量按1500mg/L計(jì)；（2）營(yíng)養(yǎng)源準(zhǔn)備：考慮到養(yǎng)殖廢水性質(zhì)，碳源、氮源、磷源均無(wú)需補(bǔ)充，但是需引河水進(jìn)行稀釋，調(diào)整水質(zhì)；（3）Fenton化學(xué)藥劑準(zhǔn)備：PAC、PAM、硫酸、硫酸亞鐵、雙氧水、NaOH；（4）其他藥劑：Na2CO3、活性炭、NaClO溶液、消泡劑等。

3.2 調(diào)試階段

3.2.1 啟動(dòng)階段

利用原水和清水，厭氧進(jìn)水調(diào)配CODCr濃度至5000mg/L左右，控制pH在7.0左右；A/O系統(tǒng)調(diào)配廢水COD濃度至500mg/L左右，控制pH在6.5~8.0之間，由于條件限制，每天污泥投加量較少，且啟動(dòng)時(shí)期氣溫較低，因此采取分格單獨(dú)調(diào)試方法，即集中在單格O池投泥，保證局部污泥濃度（SV15%以上），逐格擴(kuò)散至整個(gè)A/O系統(tǒng)。

3.2.2 培養(yǎng)馴化階段

厭氧污泥采用普通生化污泥接種，主要通過(guò)控制進(jìn)水量來(lái)馴化污泥，前期進(jìn)水量控制在40m3/d左右。

A/O系統(tǒng)第一批污泥投加后，采取24h悶曝，后續(xù)污泥持續(xù)投加，整個(gè)A/O系統(tǒng)污泥SV30達(dá)到15%后停止投加，依靠自身繁殖提升污泥濃度；

3.2.3 污泥增殖與穩(wěn)定階段

A/O系統(tǒng)污泥SV30達(dá)到15%后，逐步提升污水進(jìn)水量，以補(bǔ)充碳源，同時(shí)密切監(jiān)測(cè)水質(zhì)和污泥性狀，保證污水pH在6.5~8.0，溶解氧在1mg/L~3mg/L，逐步增加A/O生化池污泥濃度（SV30）至40%左右。同時(shí)定期停止風(fēng)機(jī)曝氣，將沉降性較差的污泥與廢水一同排出，改善污泥沉降性；開啟硝化混合液回流，保持系統(tǒng)污泥濃度分布穩(wěn)定，同時(shí)提升系統(tǒng)的脫氮性能。

3.2.4 系統(tǒng)穩(wěn)定與污泥優(yōu)化階段

污泥濃度與性能穩(wěn)定后，逐步增加污水進(jìn)水量至設(shè)計(jì)值，此時(shí)出水CODCr穩(wěn)定在200mg/L以下，氨氮穩(wěn)定在15mg/L以下。向O池中投加少量的粉末活性炭，以改善污泥性能，同時(shí)培養(yǎng)馴化難生化有機(jī)物降解菌。

3.2.5 調(diào)試條件控制

調(diào)試期間，污水站的溶解氧主要通過(guò)變頻風(fēng)機(jī)控制；pH主要通過(guò)投加Na2CO3控制，防止pH過(guò)低影響污泥活性和硝化性能。

3.2.6 Fenton系統(tǒng)調(diào)試

MBR出水進(jìn)入Fenton反應(yīng)池，控制Fe2+投加量約150ppm，H2O2投加量約70ppm，反應(yīng)pH在3.0左右，回調(diào)pH在8.0左右。通過(guò)Fenton反應(yīng)后，CODCr降至100mg/L以下，色度、總P也大幅降低，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 運(yùn)行結(jié)果

工程調(diào)試完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)流量滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行一個(gè)月，對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)驗(yàn)收，數(shù)據(jù)見下表3，結(jié)果表明，廢水CODCr去除主要依靠生化系統(tǒng)，其中厭氧去除率在80%左右，A/O去除率在90%左右；氨氮去除集中在A/O系統(tǒng)，去除率達(dá)到99%；總P部分依靠剩余污泥去除，其余通過(guò)物化去除。出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表3 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果（平均值）

5 經(jīng)濟(jì)核算與分析

根據(jù)對(duì)污水站一個(gè)月的運(yùn)行結(jié)果，對(duì)污水站運(yùn)行成本進(jìn)行核算，處理水的運(yùn)行費(fèi)用為3.9元/m3，其中電費(fèi)2.55元、藥劑費(fèi)用1.1元、人工費(fèi)0.25元。其中Fenton處理費(fèi)用約在1.0元。

6 結(jié)語(yǔ)

采用“UASB+A/O+Fenton”工藝處理生豬養(yǎng)殖廢水，能夠使廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。但是處理費(fèi)用相對(duì)較高，對(duì)中小型養(yǎng)殖場(chǎng)是個(gè)不小的負(fù)擔(dān)。如養(yǎng)殖場(chǎng)有條件，可設(shè)人工濕地、氧化塘等自然凈化設(shè)施進(jìn)行末端處理，能夠省去Fenton系統(tǒng)處理費(fèi)用，大幅降低處理費(fèi)用；廢水站出水也可回用做場(chǎng)地沖洗水，進(jìn)一步降低處理費(fèi)用。

[1]陳步東,等.生豬養(yǎng)殖場(chǎng)廢水處理工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行調(diào)試.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2010（1）,150-153.

[2]彭軍,等.組合式穩(wěn)定塘工藝處理養(yǎng)豬廢水設(shè)計(jì).工業(yè)用水與廢水,2003 34（03）44-46.

[3]鄧良偉.規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢水處理技術(shù)探析.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2006（14）23-26.

[4]王蔚知.UASB/SBR、氧化塘工藝處理養(yǎng)豬廢水,環(huán)境污染與防治,2008（30）103-104.

[5]吳根義,等,兩相厭氧—好氧工藝處理奶牛場(chǎng)養(yǎng)殖廢水,中國(guó)沼氣,2007（04）10-12.

金海峰（1982—）男，浙江臨海人，碩士，工程師，主要研究養(yǎng)殖廢水、印染廢水等工業(yè)廢水處理。