奶牛养殖场废水治理工程实例分析

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　　摘 要：采用混凝沉淀+ABR+A/O+氧化塘的组合工艺对武汉市某奶牛养殖场废水进行处理。结果表明，该系统处理效果良好，SS和CODcr主要在混凝沉淀和ABR阶段去除，整个系统出水水质达到了《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）中的旱作物灌溉标准。
　　关键词：奶牛场养殖废水；混凝；ABR；生物塘
　　中图分类号：X703.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）20-0108-03
　　Abstract： The combined process of coagulation sedimentation and ABR+A/O+ oxidation pond was used to treat the wastewater from a dairy farm in Wuhan. The results show that the treatment effect of the system is good， and SS and CODcr are removed mainly in coagulation sedimentation and ABR stage. The water quality of the whole system meets the irrigation standard of dryland crops in “Farmland Irrigation Water Quality Standard” （GB5084-2005）.
　　Keywords： dairy farm wastewater； coagulation； ABR； biological pond
　　引言
　　武漢市某奶牛养殖场是国内率先实现IDF（国际乳品联合会）标准的现代化生态示范牧场，可实现高产奶牛存栏3000头（其中泌乳牛1650头、后备牛1350头），主要生产鲜奶。该牧场采用干清粪工艺，废水主要来源为，奶牛粪尿约150m3/d，挤奶厅冲洗废水约200m3/d，另包含少量生活废水及青储窖排水等。养殖废水主要处理方式有畜禽粪便污水还田模式、自然处理模式以及工业化处理模式三种。本项目采用工业化模式结合生态型农牧结合的方式，将废水进行处理达到《畜禽养殖污染物排放标准》（GB18596-2001）后排入生物塘进一步处理达到《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）后用于灌溉周边1700亩的玉米、豆科牧草等青贮饲料种植基地，实现奶牛场污水产纳平衡，减少养殖废水对农村生态环境和周边水体的污染。
　　1 设计水质水量
　　本项目中粪污来源主要包括湿牛粪尿及挤奶厅废水。湿牛粪尿量为冬夏季平均150m3/天，含水率按85～90%计，粪污压榨产生的废水设计量为50m3/天；挤奶厅废水设计量为200m3/天。两股废水混合后进水水质及排放标准见表1。
　　2 工艺流程及说明
　　2.1 工艺流程
　　根据废水特性，本工程选择“物化+厌氧生化+好氧生化+生物塘”的组合工艺。废水处理工艺流程见图1。
　　2.2 工艺说明
　　2.2.1 废水处理系统
　　（1）粪污水处理水槽。粪污压榨水B/C低、生物降解性差且SS浓度很高，为提高后续处理单元的污染物去除率首先通过粪污水处理槽进行预水解酸化[1]，将大分子物质转化为小分子物质，将环状结构转化为链状结构，提高废水的B/C比，增加废水的可生化性，同时，该阶段由于细胞分泌胞外酶，增加废水的可沉降性，便于后续物化处理。
　　（2）集水槽。集水槽的作用是汇集、储存和均衡废水的水质水量。集水槽进水处设置粗格栅去除较粗大悬浮物，出水经过超微细目水力格栅，可去除废水中大部分固体物质及纤维类物质，滤出的固体残渣每天外运与粪渣一起处理。
　　（3）青储废液槽。青储饲料制作过程中会产生一定量的废液，该股废水CODcr可达50000mg/l左右，需单独收集并由计量泵定量加泵入到调节槽内，防止集中排放对系统造成的冲击负荷。
　　（4）调节槽。调节槽调节废水水质、水量，使后续工艺处理效果持续稳定，同时使废水发生适度的预酸化，为后续进行的厌氧反应提供良好的环境条件。
　　（5）混凝、pH调整、凝集及初沉槽。通过向废水中投加混凝剂及絮凝剂，使水中难以沉淀的颗粒能互相聚合形成絮凝体。絮凝体通过吸附悬浮物、部分细菌和溶解性物质，体积增大并下沉后，进入初沉槽进一步分离出细小颗粒，去除SS及有机物。
　　（6）ABR厌氧反应器。ABR是一种改进型厌氧反应器，反应器内废水中的大部分有机物被厌氧微生物分解，并将有机物转化为沼气的形式释放出来，达到去除有机物的目的。在反应器由分隔成串联的4个反应室构成，每个反应室为一个相对独立的上升式污泥床系统，废水进入反应器后沿导流板上下折流前进，依次通过每个反应室污泥床，污水中的有机基质通过与微生物充分的接触而得到去除了[2]。
　　（7）中间沉淀槽。减少厌氧出水带出的泥量，并将好的厌氧污泥回流至厌氧反应器内，降低厌氧污泥的流失，减少对后续处理过程的影响。
　　（8）水解酸化槽。由于经过ABR厌氧反应器以后，废水的B/C比降低，不利于后续好氧处理，因此在该池体内，将不易降解的大分子有机物进一步分解为小分子物质，易于好氧微生物利用。
　　（9）脱氮槽。在好氧段（接触氧化槽内），好氧微生物分解污水中的有机物同时进行硝化反应，有机氮和氨氮在好氧段转化为硝态氮后回流至脱氮槽内，其中的反硝化菌利用氧化态氮和污水中的有机碳进行反硝化反应，使硝态氮还原为无污染的氮气逸入大气，同时获得去除碳源和脱氮的最终目的。
　　（10）接触氧化槽。接触氧化槽内生物膜吸附废水中的有机物，在有氧条件下，有机物由微生物氧化分解，废水得到净化。同时硝化细菌将进入水中的氨氮通过生物硝化作用转化成硝酸盐，供缺氧段反硝化细菌进行脱氮。 　　（11）消毒槽。在接触氧化池后设消毒槽，加入NaClO对出水进行消毒，杀灭废水中的有害菌。
　　（12）生物塘。废水进入生物塘，依靠塘内生长的微生物来处理，主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。废水进一步净化CODcr和去除部分氮、磷后用于農田灌溉。
　　2.2.2 污泥处理系统
　　初沉槽、ABR反应槽、中间沉淀槽、终端沉淀槽所排污泥进入污泥储槽。污泥经污泥泵输送到带式污泥脱水机，通过投加高分子絮凝剂，改善污泥脱水性能，压滤后的干泥含水率约为80%左右，泥饼经过堆肥处理后作为有机肥使用。
　　3 主要处理构筑物及设备参数
　　主要处理构筑物及设备参数详见表2。
　　4 调试运行分析
　　由于奶牛数量为逐步增加，废水处理站于2015年正式投入使用，2016年达到满负荷运行。ABR厌氧反应器是整个工程调试的关键，初期调试阶段接种污泥为某城市污水处理厂压滤污泥110吨，采用间断进水方式，启动时污泥负荷不大于0.1kgCOD/（kgMLSS·d），污水量约为每天75-120m3，该阶段调试时间为20天左右。待初期CODcr去除率达到50%左右后接种颗粒污泥，投加颗粒污泥量为10-18kgVSS/m3。容积负荷大约为2kgCOD/M3.D的调试时间持续约15天左右，此时CODcr的去除率应该大于60-70%。待出水及去除率稳定1周后，接下来提升容积负荷到3kgCOD/m3·d的调试时间持续约21天左右；此时COD的去除率大于70%，进水到设计负荷。由于该工程调试在4～6月间完成，温度在20℃以上，符合微生物生长的最佳适宜区间，且营养源成分，大大提高了启动速度，整个系统运行正常，处理出水达到设计要求，并于2016年10月份通过了当地环保部门监测验收，出水CODcr具体运行情况见图2。
　　由图2可知，虽然调节池停留时间为24小时，但由于粪污压榨设备经常出现故障导致进水波动比较大，但经过混凝沉降处理后，CODcr平均去除率为50%，大大降低后续设施的运行负荷，除调整药量期间，其余出水均稳定在2000～4000mg/l之间。ABR厌氧反应器运行稳定，平均去除率可达到65%，为后续好氧系统稳定运行提供了保障，终端沉淀槽出水CODcr稳定在200～300mg/l，达到排放标准。
　　5 讨论及分析
　　（1）冬季时ABR厌氧反应器运行温度偏低，反应器去除效率下降，直接影响到生化系统的出水水质。建设阶段由于业主考虑投资及运行成本，未设置加温系统，后期业主通过增加锅炉的方式对厌氧系统进行加温。
　　（2）进水的水质波动容易引起接触氧化槽产生大量泡沫，设计初期设置了水力消泡管，且实际运行中采取了及时调整进水负荷、控制曝气量、选择性回流等措施，对泡沫去除有积极作用。
　　（3）由于牛粪输送设备经常故障，系统进水SS较设计值有较大增加，因此集水井格栅及水泵经常堵塞，同时也加大了药剂的使用量，总体运行费用提高1～2元/吨水。
　　6 结论
　　该工艺组合处理奶牛养殖废水，可以高效的去除COD、SS等各项污染物，系统具有较好的抗冲击负荷能力，出水稳定，可达到《畜禽养殖污染物排放标准》（GB18596-2001）。ABR厌氧反应器启动周期为2个月左右，部分污泥形成颗粒污泥，系统满负荷运行后，COD平均去除率可达65%以上，且提高了后续好氧处理的可生化性，相比UASB、EGSB等高效反应器具有设备投资小，运行操作简单等优点。对相似规模的养殖场废水治理工程有一定的参考价值。
　　参考文献：
　　[1]贺延龄.废水的厌氧生物处理[M].北京：中国轻工业出版社，1998.
　　[2]唐受印，戴有芝，刘忠义，等.食品工业废水处理[M].北京：化学工业出版社，2001：113-117.
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