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如何处理养殖场废水

浏览次数:380发布日期:2020-06-30
  养殖业是我国农村发展的重要产业。近些年来,随着养殖规模的不断扩大、饲养数量的急剧增加,使得大量的畜禽养殖废水成为污染源,这些养殖场产生的污水如得不到及时处理,必将对环境造成极大危害,造成生态环境恶化、畜禽产品品质下降并危及人体健康,养殖废水治理技术的滞后将严重制约养殖业的可持续发展。随着畜禽业的发展,畜禽养殖场的废水越来越多,也制定了对养殖业废水排放的标准,所以对于畜禽养殖场废水的处理越来越重要。
 
  一、畜禽养殖废水的来源及水质特点
 
  畜禽养殖废水指由养殖场产生的尿液、全部粪便或残余粪便及饲料残渣、冲洗水及工人生活生产过程中产生的废水的总称,其中冲洗水占大部分。畜禽废水处理难度大,并呈现出以下特点:
 
  (1)COD、SS、NH3-N含量高;
 
  (2)可生化性好,沉淀性能好;
 
  (3)水质水量变化大;
 
  (4)含有致病菌并有恶臭。
 
  二、畜禽养殖废水处理技术
 
  1、工业化处理模式包括:物化处理技术与生物处理技术两大类。
 
  1.1物化处理技术
 
  常用的物化处理技术有吸附法、磁絮凝沉淀、电化学氧化、Fenton氧化等。
 
  (1) 吸附法
 
  梁文婷等采用氧化镁改性沸石,在zuida作用时间4h下,得到猪场废水中NH3-N、总磷的去除率分别为88.6 %和76.2 %,该法的改性沸石使用微波制成,能耗和技术要求较高,且吸附剂达到饱和时必须脱附,故只能间歇处理废水。
 
  (2) 磁絮凝沉淀
 
  崔丽娜等通过投加磁种和絮凝剂进行磁絮凝分离反应,处理猪场废水,实验条件下,COD为32323 mg/L的猪场废水样,去除率高可达61.02 %。该技术工艺流程简单、沉降性好、处理周期短,但会产生大量的化学污泥。
 
  (3)电化学氧化
 
  电化学氧化对氨氮的去除率较高。欧阳超等对实际养猪废水进行电化学氧化处理,在180min内,NH3-N的去除率可达98.22 % ,但COD的去除率仅14.04 %。
 
  (4)Fenton氧化
 
  Hyunhee Lee等采用Fenton氧化法处理COD为5000~5700mg/L的畜禽废水,当H2O2投入加浓度为废水初始COD浓度的1.05倍,Fe2+投加浓度4700mg/L,H2O2与Fe2+摩尔比为2,pH值控制为3.5~4,反应30min后,COD和色度的去除率分别高于80%和95%。Fenton氧化技术对于COD和色度的去除率较高,可作为畜禽废水深度处理技术,但该技术Fe2+用量大、H2O2的利用率不高。物化技术对于畜禽养殖废水中的COD、NH3-N、色度具有一定去除率,可作为其预处理或深度处理工艺。
 
  1.2生物处理技术
 
  畜禽养殖废水的可生化性较好,因此工业上多选用生物处理技术对其进行处理。工业化生物处理技术有:厌氧处理技术、好氧处理技术以及厌氧—好养组合技术。
 
  (1)厌氧生物处理技术
 
  目前,常用于处理畜禽养殖废水的处理方法主要有以下几种:厌氧滤池(AF)、上流式厌氧污泥床(USAB)、厌氧折流板(ABR)、内循环厌氧反应器(IC)等。邓良伟等采用了IC工艺对畜禽养殖废水进行了实验研究,结果表明,COD的去除率为80.3%,BOD5的去除率为95.8%,SS的去除率为78.5%,沼气产率达1.5~3kgCOD/(m3•d)。出水氨氮浓度比进水高2.82%,TN的去除率为21.7%,TP的去除率为53.8%。宋炜等用厌氧折流板(ABR)处理畜禽养殖废水,实验COD为8000~10000mg/L,出水COD去除率可达65%。赵青玲等用EGSB(膨胀颗粒污泥床)处理养殖废水,进水COD浓度为6000mg/L左右,出水COD去除率可达80%。以往大多数对畜禽养殖场直接进行厌氧处理的工程其主要目的是以回收利用沼气能源居多,厌氧处理工艺处理畜禽养殖废水不能算是对污水的完全处理,厌氧工艺只是去处了部分有机物和悬浮物,处理后的出水溶解氧含量低,氮磷等营养物质基本没有得到有效去除,同时在厌氧消化过程中,有机氮被转化成氨氮,污水中的氨氮浓度非常高,出水水质尚未达标,如果排放对环境的压力仍然很大,随着国家对环保问题的重视,要想要想出水水质达到排放标准还需要作进一步处理。
 
  (2)好氧生物处理技术
 
  好氧生物处理技术:主要有活性污泥法、接触氧化法、生物转盘、序批式活性污泥法及 A/O 等工艺。这些工艺处理畜禽养殖废水脱氮效果均差,其中 A/O 工艺虽能取得较好的脱氮效果,但需要污泥回流和高比例混合液回流,一般的还需要加碱。邓良伟以水解—续批式活性污泥(SBR) 处理畜禽养殖废水,水解过程中 COD 有较好的去除率,当 SBR 水力停留时间为 2.0~6.0h 时,各项指标的去除率不是很高,氨氮几乎没去除,而当SBR 水力停留时间为 1.0~1.4d 时,COD 的去除率为 52.1%~82.1%,BOD 的去除率为89.0%~95.7%,SS 的去除率为 93.9%~97.3%,TN 的去除率为 74.1%,特别是对高浓度 NH3-N 的去除率达到 97%以上。由于畜禽养殖废水属于高有机物浓度、高氮磷含量和高有害微生物的三高废水,采用单一好氧处理工艺直接进行处理则需对废水进行稀释或加大水力停留时间,进而得建造大型的处理设备,大大增加了投资、管理、运行费用。
 
  (3)厌氧(缺氧)—好氧联合处理工艺
 
  单独的厌氧或好氧处理无法实现养殖废水的达标外排,结合它们各自的优势,大多数畜禽养殖场采用厌氧(缺氧)—好养联合处理工艺。杭州西子养殖场采用了厌氧—好氧组合工艺处理高浓度养殖废水出水COD约为400mg/L,BOD为140mg/L,出水COD、氨氮均能达到排放标准。张欣等采用上流式厌氧污泥床——续批式活性污泥(ASBR-SBR)组合工艺处理养殖废水,COD去除率达96%,氨氮去除率达87%,出水水质达到《畜禽养殖废水排放标准》的要求。P.Y.Yang等人开发的一个包括固液分离、厌氧单元(HRT=3d)、好氧单元(HRT=4d)、过滤出水修饰单元的组合工艺。当好氧单元以曝气20h,沉淀4h工况操作时,出水COD的去除率为95.4%,TP去除率为81.2%,出水符合排放标准。厌氧—好氧联合处理法既克服了厌氧处理达不到要求的缺陷,具有投资少,运行费用低、净化效果好、能源环境综合效益高等有点,特别适合于规模化畜禽养殖场污水的处理。但该法仍然存在技术方法上的难点:厌氧或缺氧出水COD低,无法满足后续好氧处理系统中微生物脱氮的需求,外加碳源量不容易控制。这也将是未来研究的终点。
 
  2、水解酸化-A2/O组合工艺
 
  水解酸化-A2/O工艺即将水解酸化工艺与A2/O工艺联合使用的工艺技术。通过水解微生物和产酸微生物的共同作用从而提高污水的可生化性,然后将污水通入A2/O反应器中,依次进入厌氧池—缺氧池—好氧池,出水。
  首先,污水进入水解酸化池,水解微生物将大分子有机物转化成小分子有机物,产酸微生物将水解产物转化成短链中性有机物,如有机酸、醇等,并有CO2、H2等气体产生。随后经过酸化的污水与二沉池的含磷污泥回流液同步进入A2/O工艺中的厌氧池,在厌氧环境条件下,部分易溶解性有机物被兼性厌氧菌转化为小分子挥发性脂肪酸,使得污水中的BOD氨氮浓度有所下降,同时聚磷菌将这些小分子有机物合成PHB并储存在细胞内,同时将P释放出细胞,使得污水中P的含量增高。经过厌氧池出来的污水和内回流混合液一同进入缺氧池,在次反应器中,反硝化菌所需的碳源来自于污水中的有机物,BOD浓度继续下降,同时反硝化菌通过反硝化反应进行脱氮,将内驯化混合液中的NO3-N和NO2-N还原为N2释放到空气中。随后污水进入好氧池,有机物继续被降解使得浓度下降,在氨化菌和硝化菌的作用下有机氮被氨化继而被消化,使得NH3-N下降显著,NO3-N和NO2-N含量增多;同时,聚磷菌在好氧环境下大量生长繁殖,过量吸收水中的溶解性磷与其体内,经过沉淀处泥达到除磷效果。
 
  水解酸化—A2/O组合工艺的运行条件为:水解酸化池的水力停留时间为8h,A2/O反应器中回流污泥比控制在70%,混合液回流比控制在300%,好氧池溶解氧浓度控制在3ml/L,A2/O反应器总水力停留时间为15h。在该实验中,废水中 COD 的总去除率平均可达 88.6%,其出水 COD 平均浓度可达 290mg/L,废水中 TP 的总去除率平均可达 85.4%,其出水TP 平均浓度为 5.6mg/L,废水中氨氮的总去除率平均可达 75.8%,其出水氨氮平均浓度为 57.6mg/L,SS 总体去除率平均值可达到 95.23%,出水 SS 的均值62.5mg/L 左右,出水各项指标均满足《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)。
 
  3、畜禽养殖业污染治理工程技术规范建议工艺模式
 
  选用粪污处理工艺时,应根据养殖场的养殖种类、养殖规模、粪污收集方式、当地的自然地理环境条件以及处理目标,并应充分考虑畜禽养殖废水的特殊性,在实现综合利用或达标排放的情况下,优先选择低运行成本的处理工艺,并慎重选用物化处理工艺。对于畜禽养殖业污染治理技术规范中粪污处理基本工艺模式Ⅱ适合处理养殖规模在存栏(以猪计)2000头及以下,养殖场位于非环境敏感区,周围的环境容量大,远离城市,有能源需求,周边有足够的土地能够消纳全部的沼液、沼渣的情况。
 
  由畜舍流出的废水通过格栅,截留废水中粗大的污物,当污水量较大时,宜采用机械格栅,栅渣则运至粪便堆肥场或其他无害化场所进行处理。随后污水进入沉砂池,对于处理养鸡场或散放式奶牛场废水时应强化沉砂池设置,其他养殖废水处理可使设置的集水池具有一定的沉砂功能,而不单独设置沉砂池。集水池其容量不宜小于日排放量的50%,且易于除浮渣和沉渣。处理食草类动物粪污时,应增加集水池容积,使其具有化粪的功能。污水进入固液分离设备,将粪渣与污水分离,粪渣运送至粪便堆肥场,污水则进入水解酸化池。固液分离设备可选用水力筛网、螺旋挤压分离机等,同时也应根据处理水量、水质、场地、经济情况等条件考虑选用,并考虑废渣的贮存和运输等情况。进入水解酸化池的废水在微生物的作用下将大分子物质降解为小分子有机物,从而提高废水的可生化性,其水力停留时间宜为12~24h。随后污水进入厌氧生物处理单元,其通常由厌氧反应器、沼气收集与处理系统(净化系统、贮气罐、输配气管和使用系统等)、沼液和沼渣处置系统构成。对于模式Ⅱ中进水经固液分离的系统而言,厌氧反应器宜采用升流式厌氧污泥床(USAB),也可采用复合厌氧反应器(UBF),厌氧过滤器(AF)、折流式厌氧反应器(ABR)等,宜采用常温发酵,但温度不宜低于20℃,水力停留时间不宜小于5d。厌氧反应产生的沼气进入沼气净化系统,处理后的气体通过输配气系统可进入储气罐并进一步用于居民生活用气、锅炉燃烧、沼气发电等。厌氧反应产生的沼渣应及时运至粪便堆肥场或其他无害化场所,进行妥善处理。反应产生的沼液进入沼液贮存池,并经过沼液利用系统,作为农田、大棚蔬菜田、苗木基地、茶园等的有机肥。
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