规模化猪场废水处理研究论文
摘要：采用“预处理-UASB-两级A/O-MBR-高级氧化”组合工艺对规模化猪场废水进行处理，处理规模为150m3/d，总投资为220万元，运行费用为4.7元/(m3d)。运行结果表明，该组合工艺处理后的出水CODCr、NH4+-N和TP指标能够满足《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)中的旱作作物灌溉用水限值要求及《畜禽养殖业污染物排放标准》（二次征求意见稿）要求。
关键词：猪场废水；UASB；两级A/O；MBR；臭氧氧化
近年来，随着养猪业规模化生产及养殖水平的提高，生猪养殖得到快速发展，产生的生猪养殖粪便、污水污染也日益严重。同时生猪养殖废水浓度高、产生量大，规模化养殖场周边土地承载能力有限，可供消纳的土地不足，直接灌溉等资源化利用日益造成土地污染。据测算，一个万头猪场日排污水量80-100ｔ，日排粪量约8ｔ[1]，畜禽养殖每天产生大量的粪污，成为农业面源污染的主要来源。因此，建立运行稳定、出水达标的养殖废水处理工艺对于实现养殖场污染减排及确保流域水体水质优良具有十分重要的现实意义。
1工程概况
工程所在地为福州市某规模化养猪场，生猪存栏为6000头，主要采取水冲粪生产工艺，日废水排放量约为150m3，该猪场原有污水处理设施为固液分离和沼气池，且原有的'沼气池设计不合理、管理维护情况较差，效率较低，出水浓度较高。因此急需新建污水处理设施，以满足《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)中的旱作作物灌溉用水限值要求，同时参照《畜禽养殖业污染物排放标准》（二次征求意见稿）要求进行工艺设计，对猪场养殖废水进行深度处理实现达标排放。
1.1废水水质该规模化养猪场主要采用水冲粪的清粪工艺，设计进、出水水质。
1.2工艺流程根据该规模化猪场的实际情况，采用“预处理-UASB-两级A/O-MBR-高级氧化”组合工艺进行处理。
该组合工艺流程主要可分为预处理系统、厌氧处理系统、两级A/O生化处理系统和化学处理系统四部分。预处理系统：主要包括集水池、固液分离、调节池工艺，固液分离能够有效将粪污废水中的粪渣和废水分离，粪渣外运进行发酵生产有机肥，废水进入调节池均量后进入厌氧处理系统；厌氧处理系统：主要包括UASB池、厌氧沉淀池等。调节池出水经提升泵提升至UASB池，通过厌氧反应，去除废水中的大分子有机污染物，并将一些好氧不能降解的有机污染物转化降解，出水进入厌氧沉淀池，污泥排至污泥池，废水进入两级A/O生化处理系统；两级A/O生化处理系统：主要包括一级A/O池、二级A/O池及MBR池。厌氧沉淀池上清液自流至一级A/O池，去除部分有机物、氨氮和总磷，出水流入二级A/O池，利用微生物的硝化和反硝化反应进一步去除剩余的硝酸盐，进而达到提高总氮去除率的目的[2]，出水流至MBR池，再次去除部分的有机物、氨氮、总磷和SS；化学处理系统：主要包括除磷反应沉淀池和氧化池。通过投加除磷剂，去除废水中含磷物质，降低出水总磷；通过臭氧接触氧化，降低出水色度，保障出水稳定达标。UASB池、厌氧沉淀池、一级O池、MBR池、二沉池排出的污泥脱水后外运。
2主要构筑物及设备
2.1集水调节池
集水调节池数量1座，地下式钢砼结构，尺寸6.5m×4.2m×4.0m，有效水深3.0m，有效容积82m3，水力停留时间8.2h，主要用于收集猪场粪污废水，调节水质、水量，内设2台(1用1备)污水提升泵，流量18m3/h，扬程14m，功率1.5kW。
2.2固液分离平台
固液分离平台数量1座，地上式砖混结构，固液分离机型号LK-60TS，功率2.78kW，材质SUS316，规格为分离颗粒当量直径=3um，每小时处理污水7~20t（现场粪的浓度水量有所变动），挤压机最大处理量（固体）2.5m3/h。
2.3调节池
调节池数量1座，地下式钢砼结构，尺寸4.2m×4.2m×4.0m，有效水深3.5m，有效容积62m3，水力停留时间6.2h，调节废水的酸碱度，内设2台(1用1备)污水提升泵，流量18m3/h，扬程14m，功率1.5kW，1台潜水搅拌机。
2.4UASB池
UASB池数量1座，地上式钢砼结构，8.4×10.8m，有效水深9m，厌氧反应容积500m3，水力停留时间4d，用于去除废水中的大分子有机污染物，并将一些好氧不能降解的有机污染物转化降解，内设2台(1用1备)厌氧循环泵，流量75m3/h，扬程10m，功率3.7kW，布水系统、回流污泥均布系统、三相分离器、水封系统各1套。
2.5厌氧沉淀
池厌氧沉淀池数量1座，地上式钢砼结构，尺寸9.6m×1.8m×4.5m，有效水深4m，有效容积69m3，水力停留时间6.9h，用于去除UASB反应池处理废水中的部分悬浮物质及回流部分厌氧污泥，内设2台(1用1备)污泥泵，流量10m3/h，扬程10m，功率0.75kW，1套中心进水筒。
2.6一级缺氧池
一级缺氧池数量1座，半地上式钢砼结构，尺寸11.7m×5.1m×4.5m，有效水深4m，有效容积234m3，水力停留时间6d。
2.7一级好氧池
一级好氧池数量1座，半地上式钢砼结构，尺寸11.7m×6.6m×4.5m，有效水深4m，有效容积308m3，水力停留时间6d，池底安装膜片式微孔曝气盘，空气流量1.5~3m3/h，服务面积0.3~0.7m2，氧转移效率18.4~27.7%。
2.8二级缺氧池
二级缺氧池数量1座，半地上式钢砼结构，尺寸7.8m×4.5m×4.5m，有效水深4m，有效容积140m3，水力停留时间4d。
2.9二级好氧池
二级好氧池数量1座，半地上式钢砼结构，尺寸7.8m×4.5m×4.5m，有效水深4m，有效容积140m3，水力停留时间4d，池底安装膜片式微孔曝气盘，空气流量1.5~3m3/h，服务面积0.3~0.7m2，氧转移效率18.4~27.7%。内设2台混合液回流泵，流量25m3/h，扬程9m，功率1.5kW。
2.10MBR池
MBR池数量1座，半地上式钢砼结构，尺寸4.5m×4.2m×4.5m，有效水深4m，水力停留时间12h，采用中空纤维膜，过滤通量为80L/(m2h)，用于进一步去除有机污染物、NH3-N和SS等，内设2台(1用1备)产水泵，流量15m3/h，扬程9m，功率0.75kW，1套反冲洗装置。
2.11除磷反应
池除磷反应池1座，半地上式钢砼结构，尺寸1.2m×0.9m×4.5m，有效水深4m，用于去除废水中的磷，使出水水质达标。3套一体化加药装置，流量60~200L/h，出水压力0.3~2.5MPa。
2.12二沉池
二沉池数量1座，半地上式钢砼结构，尺寸7.8m×1.8m×4.5m，有效水深4m，用于进一步沉淀除磷反应器出水中的悬浮物质，内设2台(1用1备)污泥泵，流量24m3/h，扬程11m，功率1.5kW。
2.13氧化池
氧化池数量2座，半地下式钢砼结构，尺寸1.8m×0.9m×4.0m，用于进一步去除出水色度，去除部分有机物，保证出水水质，1套臭氧发生装置。
2.14污泥池
污泥池数量1座，地下式钢砼结构，尺寸2.0m×2.0m×4.5m，有效水深4m，有效容积14m3，用于贮存厌氧沉淀池、一级O池、MBR池、二沉池内产生的污泥，上清液回流至调节池。内设2台(1用1备)潜污泵，流量10m3/h，扬程10m，功率0.75kW。
2.15脱水系统叠螺污泥脱水机1台，型号为301，DS处理量为30~60kg/h。2.16供气系统好氧池由3台(2用1备)罗茨风机供气，风量：8.12m3/min，风压：35kPa，转速1500r/min，功率：11kW。
3调试运行效果及经济效益分析
3.1污泥培养驯化本项目采用自然富集培养的方式向反应器中接种微生物。将稀释后的调节池废水引入好氧池，开始闷曝，在这期间每天定时定量加入稀释后的调节池废水，让污泥更快的生长，每天取污泥观察其形状，几天之后产生了一些絮凝体，且呈浑浊状，将污泥放到显微镜下镜检观察能够发现污泥中含有大量的菌胶团。继续增大进水的水力负荷，且每天定时定量排出部分废水，观察污泥的沉降比及污泥中的微生物，随着驯化的进行，污泥的沉降比会越来越高，且污泥中会出现原生动物，待每个阶段COD去除率稳定后，继续增大进水的水力负荷至设计值，观察污泥形状及监测出水COD值，污泥形状较稳定或出现小幅的浮动，COD去除率稳定。
3.2系统运行效果分析本污水处理系统受季节影响，水量、水质波动大，夏季水量约120~150m3/d，进水CODCr约4000~5000mg/L。冬季水量约60~80m3/d，进水CODCr约12000-14000mg/L。进水NH3-N约600-1000mg/L。进水TP约200-300mg/L。全年各工艺运行稳定，出水CODCr≤150mg/L，总去除率约为96.25%-98.93%；NH3-N≤10mg/L，总去除率约为98.33%-99.00%；TP≤5mg/L，总去除率约为97.50%-98.33%。出水水质稳定，能够满足《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)中的旱作作物灌溉用水限值要求及《畜禽养殖业污染物排放标准》（二次征求意见稿）要求。
3.3经济效益分析本工程总投资约为220万元，其中土建投资为95.54万元，设备工程投资为124.46万元。工程装机总容量为50kW，采用PLC自动控制，运行管理较为便捷，吨水电费为3.36元；吨水药剂费为1.34元/m3；吨水电费及药剂费运行成本为4.7元。
4结论
采用“预处理-UASB-两级A/O-MBR-高级氧化”组合工艺对猪场废水进行处理效果良好，出水水质较稳定，能够达到《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)中的旱作作物灌溉用水限值要求及《畜禽养殖业污染物排放标准》（二次征求意见稿）要求，运行管理便捷，具备较好的技术经济可行性，可为类似工程提供借鉴。
参考文献
[1]邬兰娅,齐振宏,黄炜虹,等.我国养猪业粪便排泄物污染时空测度及处理技术的选择[J].江苏农业科学,2018,46(3):246-251.
[2]杜昱,孙月驰,李瑞化,等.垃圾渗滤液MBR处理系统设计要点[J].中国给水排水,2018(2):63-67.
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