AO+臭氧氧化處理水泡糞養(yǎng)豬廢水的工程實踐

余朝輝

寧德北控水環(huán)境有限公司，福建 寧德 352100

引言

2017 年，中國生豬飼養(yǎng)產(chǎn)值接近1.3 萬億元，占國內(nèi)畜禽(豬牛羊禽)飼養(yǎng)總產(chǎn)值比重約56.5%。豬肉是中國消費者餐桌上最常見的動物性食品之一[1]。近幾年，受非洲豬瘟和越來越高的環(huán)保要求的影響，生豬存欄數(shù)量急劇下降，使得豬肉價格猛漲。為緩解豬肉價格，在控制非洲豬瘟傳播的前提下，畜禽養(yǎng)殖行業(yè)污水治理也越來越受到大家的重視。

廣東省某養(yǎng)豬場采取自繁自養(yǎng)方式，養(yǎng)殖場內(nèi)有母豬、仔豬和各生長階段的生豬，采用水泡糞工藝。養(yǎng)豬場產(chǎn)污方式主要有全沖洗、干清糞和水泡糞，為防止細菌、病毒等傳播，每棟豬舍采取封閉式管理，養(yǎng)豬場采取水泡糞方式成為主流，但水泡糞工藝形成的污水各污染物濃度與其他方式相比最高、處理難度最大。該廢水成分較為復(fù)雜、碳氮營養(yǎng)比例失調(diào)( 氮源過剩)，廢水帶有較重的顏色和強烈的刺激性氣味（NH3、H2S 等），懸浮物含量高，生化處理易產(chǎn)生泡沫，這類廢水處理難度比較大。

1 設(shè)計方案

1.1 水量和水質(zhì)

廣東省某豬場存欄母豬約600 頭，自繁自養(yǎng)，豬舍采用水泡糞模式，根據(jù)業(yè)主提供資料及行業(yè)經(jīng)驗計算，污水處理規(guī)模約100 噸/日。

設(shè)計進水指標主要參考同類型水泡糞工藝水質(zhì)，出水執(zhí)行《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596-2001）中日均排放濃度，通過優(yōu)化同時滿足《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》（GB5048-2005）作物種類為旱作的標準，主要水質(zhì)排放如下[2-4]。

表1 進出水質(zhì)主要指標

1.2 設(shè)計思路

污水處理工藝的選擇應(yīng)綜合考慮基建投資、運行管理費用、出水水質(zhì)要求、操作管理難易程度、占地面積大小等多種因素[5]。設(shè)計主要思路如下：

（1）水泡糞污水瞬時排放，水量波動較大，因此必須進行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)；同時污水中含有大量糞渣及懸浮雜物，在進入生化處理前，必須加以去除。

（2）污水中含有高濃度的有機污染物，宜采用厭氧+好氧的生化處理工藝；同時污水中含有高濃度的氨氮，必須選用生物脫氮效果好的工藝。

（3）該污水經(jīng)過生化處理后仍含有大量不易好氧生化降解的大分子有機污染物，一級好氧處理系統(tǒng)出水宜通過改性提高可生化性后進行二級強化好氧處理。

（4）污水經(jīng)二級生物處理后，COD、糞大腸菌群數(shù)還無法穩(wěn)定達到水質(zhì)排放指標，有必要進行深度處理工藝。

在設(shè)計時，還應(yīng)考慮養(yǎng)豬場操作人員素質(zhì)普遍不高，在工藝設(shè)計、設(shè)備選型和電氣控制等方面，應(yīng)盡量選擇操作簡單、自動與手動相結(jié)合、故障率低、處理效果好的工藝和設(shè)備。

1.3 工藝設(shè)計

根據(jù)以上進出水水質(zhì)、設(shè)計思路以及養(yǎng)豬廢水行業(yè)特點，工藝路線擬采取預(yù)處理系統(tǒng)、生化處理系統(tǒng)、深度處理系統(tǒng)[6]，具體選擇如下：

（1）預(yù)處理系統(tǒng)。按照以上思路，結(jié)合水泡糞污水的特點，本工程設(shè)計擬采用“格柵+集污調(diào)節(jié)池+固液分離機+初沉池”作為預(yù)處理工藝。

（2）生化處理系統(tǒng)。該污水有機物濃度高、氨氮濃度高，擬采用工藝成熟的厭氧-缺氧-好氧的處理系統(tǒng)；同時該水泡糞污水含有大量不易好氧生化降解的大分子有機污染物，一級好氧處理系統(tǒng)出水應(yīng)通過改性提高可生化性能后進行二級強化好氧處理。本工程設(shè)計擬采用“ABR+AF 組合厭氧+A/O 好氧系統(tǒng)+臭氧接觸氧化+生物接觸氧化”作為生化處理工藝。

（3）深度處理系統(tǒng)。污水經(jīng)預(yù)處理和生化處理后，COD、糞大腸菌群數(shù)還無法穩(wěn)定達到水質(zhì)排放指標，有必要進行深度處理。水泡糞污水經(jīng)過生物處理后，仍殘留難降解有機污染物，對于此類污染物可用加藥混凝沉淀工藝進行去除。本工程擬采用“混凝沉淀+臭氧消毒”作為深度處理工藝。具體工藝流程如下：

圖1 工藝流程圖

1.4 臭氧氧化技術(shù)

臭氧是一種極強的氧化劑，氧化還原電位是2.07mV，氧化能力僅次于氟，具有氧化能力強、反應(yīng)速度快的特點，同時還具有脫色、殺菌消毒的作用。近幾年在污水處理行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛。

養(yǎng)豬廢水經(jīng)傳統(tǒng)的生化處理后仍含有大量大分子難降解物質(zhì)，并帶有一定色度。經(jīng)過多年實踐，采用臭氧高級氧化法可使污水中難降解物質(zhì)在臭氧及其他高活性分子作用下，使大分子有機物的分子鍵斷裂轉(zhuǎn)變成易生化降解的小分子有機物，大大提高污水的可生化性，并有脫色作用。

2 主要構(gòu)筑物和設(shè)備

構(gòu)筑物包括預(yù)處理、生化處理、深度處理系統(tǒng)以及配套的附屬設(shè)施，平面布置應(yīng)做到緊湊合理。設(shè)備包括固液分離機、厭氧沼氣收集系統(tǒng)、沼氣利用系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、生化處理設(shè)備、消毒設(shè)備、加藥設(shè)備、污泥脫水設(shè)備等。主要構(gòu)筑物和設(shè)備情況如下：集污調(diào)節(jié)池：設(shè)計停留時間28h，池內(nèi)安裝空氣攪拌管、污水提升泵和液位探針計，并配套LK-60T 型固液分離機1 臺。

ABR+AF 厭氧池：設(shè)計總停留時間6d，配套紅泥塑料覆皮2 套，同時設(shè)置沼氣收集、儲存、凈化系統(tǒng)。

AO 池：A 段停留時間36h，配置2.5KW 的潛水攪拌機1 臺；O 段停留時間85h，污泥濃度設(shè)計4000mg/L，污泥負荷0.0636kg/kg(mlss)·d，回流比按倍投加NaOH溶液補充堿度，設(shè)置環(huán)形噴灑消泡設(shè)施。

生物接觸氧化池：設(shè)計停留時間29h，填料容積約76M3，填料容積負荷0.263kg/m3·d。

臭氧接觸池：接觸時間大于1h，配置KCF-ZT600型臭氧發(fā)生器1 臺，與消毒池共用。

3 運行效果

ABR 和AF 厭氧系統(tǒng)采用逐步進水、自行啟動，在進水第十天后沼氣袋開始慢慢鼓起。AO 和生物接觸氧化系統(tǒng)通過投加附近生活污水處理廠污泥進行培養(yǎng)馴化，經(jīng)過調(diào)試馴化培養(yǎng)相對穩(wěn)定運行后60 天的進出水數(shù)據(jù)進行觀察統(tǒng)計，COD 和氨氮記錄如下：

其間進水COD 平均值為16871mg/L，最小進水COD為9510mg/L，最大進水COD 達23580 mg/L；其間進水氨氮平均值為1013mg/L，最低640mg/L，最高達1680mg/L。出水COD 為87-188mg/L，平均值為145mg/L，平均去除率達99.14%；出水氨氮為17-58mg/L，平均值為34mg/L，平均去除率達96.68%；能夠穩(wěn)定達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596-2001）要求以及《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》（GB5048-2005）作物種類為旱作的標準。

圖2 進出水COD 統(tǒng)計

4 運行費用

該項目工程投資約210 萬元，其中土建工程約96萬元，設(shè)備及安裝費用約114 萬元。該項目自動化水平較高，只需1 人兼職，運行成本主要為電費和藥劑費，項目運行成本約7.61 元/噸。

項目的主要運行成本分析如下：

表2 運行費用表

5 總結(jié)

（1）傳統(tǒng)的養(yǎng)豬廢水采用厭氧+好氧的工藝出水較難穩(wěn)定達到排放標準，豬糞污水經(jīng)過了豬舍泡糞溝內(nèi)長時間的浸泡，污染物濃度更高、成分更復(fù)雜，根據(jù)水泡糞養(yǎng)豬污水處理相關(guān)經(jīng)驗，A/O 生化系統(tǒng)出水中仍含有大量難生化降解物質(zhì)，采用臭氧接觸氧化法可使污水中難降解物質(zhì)得到降解，提高污水的可生化性，并起到脫色作用，接著采用生物接觸氧化法降解污染物。

圖3 進出水氨氮統(tǒng)計

（2）糞污水經(jīng)過生物處理后，仍殘留部分難降解物質(zhì)，對于此類污染物可用加藥混凝沉淀工藝進行去除。混凝沉淀可依據(jù)水質(zhì)實時調(diào)整加藥量，特別是冬季溫度低時，厭氧反應(yīng)系統(tǒng)效率略有下降，需適當增加加藥量，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定。

綜上所述，本工程利用厭氧和AO 工藝去除了大部分易降解污染物質(zhì)，剩余難降解物質(zhì)再經(jīng)臭氧接觸氧化后進行生物接觸氧化處理，以及絮凝沉淀和臭氧消毒后，水泡糞污水不僅能夠達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596-2001）要求，同時能夠滿足《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》（GB5048-2005）作物種類為旱作的標準。