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养殖废水处理

来自：利菲尔特
发布时间：2017-11-15
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一、废水水质简介
养殖废水中不但COD和BOD₅含量高，而且有很高的SS、氨氮和TP，如何有效地去除氨氮、TP和COD是养殖废水的重点和难点。此类废水B/C比较高，生化性好。在现代化的养殖业中，清粪的主要方式有：水冲粪、水泡粪和干清粪。水冲粪用水量为30~40L/头.d，水泡粪用水量为20~25L/头.d，干清粪用水量为5~10L/头.d，各种清粪方法产生污水的水质大致如下：（此数值仅供参考）
表1 水泡粪原水水质指标

编号	项目	数值
1	COD_Cr	15000mg/L
2	BOD₅	10000mg/L
3	SS	32000mg/L
4	NH₃-N	1200mg/L
5	TP	100mg/L

表2 干清粪原水水质指标

编号	项目	数值
1	COD_Cr	8000mg/L
2	BOD₅	3500mg/L
3	SS	2000mg/L
4	NH₃-N	400mg/L
5	TP	40mg/L

二、排放标准
经过处理后出水口水质达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596－2001）标准的要求。
三、常用处理工艺
该废水是以有机污染为主，一特点是有机物含量高、氨氮高，其另一特点是有毒物质较少，可生化性较好，但水中营养配比需要调整。其处理方法以生物处理法为主，同时需辅以必要的预处理和物理化学深度处理，降低负荷的同时调整营养比。
预处理工艺主要包括絮凝沉淀、曝气吹脱、中和处理等；生物处理工艺主要为好氧法，目前应用较多的有活性污泥法、生物接触氧化法、生物转盘和塔式生物滤池等。由于COD高，为提高废水的可生化性，缺氧、厌氧工艺也已应用于废水处理中。

图1 工艺流程图
四、工艺机理
4.1 UASB反应器
生产废水中含有较高的COD和的BOD₅，仅靠好氧和物化处理，能耗大，而且难以达标，为进一步去除部分COD并提高污水生化性，降低对后续工段的冲击，将预处理后的高浓度废水与低浓度废水混合一起进入UASB反应器处理。
该生产废水中，常常含有不易为好氧生物降解的长链有机物等，如果仅仅依靠好氧生化或者是普通的物理化学法很难取得显著的效果。UASB反应器（工艺包括了生物酸化和产甲烷化两个过程，各自依赖不同的菌种，具体可分为四个阶段：
（1）水解阶段：高分子有机物因相对分子质量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用，因此它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子，这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用；
（2）发酵（或酸化）阶段，在这个阶段，上述小分子的化合物在发酵（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。这个阶段的主要产物有挥发性的脂肪酸（简称VFA）醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质，因此未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥；
（3）产乙酸阶段，在此阶段上，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质；
（4）产甲烷阶段，这一阶段里，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的组成物质。
将UASB反应器工艺增设于好氧生化处理之前，效果显著。尤其是长时间的运行情况表明，厌氧处理工艺一直非常稳定，可以说，从未进行过任何维修，亦无需任何管理，不仅减缓了冲击负荷对好氧生化的影响和提高了废水的可生化性，而且能够去除大部分污染物，提高了整个工艺的处理效率和降低了单位水量的能耗。
废水在生物处理工艺中， UASB反应器工艺与单独的厌氧或好氧工艺相比，具有以下特点：①由于在水解酸化阶段可大幅度地去除废水中悬浮物或有机物, 其后续好氧处理工艺的污泥量可得到有效地减少, 从而设备容积也可缩小。②产泥量远低于好氧工艺（仅为好氧工艺的1/10～1/6) ，并已高度矿化，易于处理；③可对进水负荷的变化起缓冲作用，从而为好氧处理创造较为稳定的进水条件；④运行费用极低, 且其对废水中有机物的去除亦可节省好氧段的需氧量，从而节省整体工艺的运行费用；⑤重要的可为好氧工艺提供优良的进水水质（即提高废水的可生化性) 条件，提高好氧处理的效能，同时可利用产酸菌种类多、生长快及对环境条件适应性强的特点，以利于运行条件的控制和缩小处理设施的容积。
4.2生物接触氧化工艺
经过预处理+厌氧处理后，去除了废水中大部分的COD，但是仍达不到纳管排放的要求，同时废水中含有较高的NH₃-N，因此厌氧处理的出水需要进入到缺氧/好氧反应池，通过硝化和反硝化，进一步的去除有机污染物和NH₃-N，以达到排放要求。
好氧生物处理系统是一种去除污水中有机物的经济而行之有效的方法，主要生物处理系统分为活性污泥法及生物膜法。活性污泥法及生物膜法发展历史均较长，发展型式呈多样性，各有其自身优缺点及适用性。一般来讲，活性污泥法用于规模较大的处理厂或污水浓度较高的场所。接触氧化法适用于规模较小，水质水量变化较大，对管理要求较低，污水水质浓度低、处理出水要求水质标准较高的场合。活性污泥法系统典型工艺有：传统活性污泥法、氧化沟、SBR、CASS、MSBR、AmOn等；生物膜法典型工艺有：塔滤、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等工艺。以下为几种典型工艺的对比：
表5 几种好氧生化系统比较

工艺方法	处理效果及特点
推流式活性污泥法	1. BOD₅去除率高，特别适应于处理净化程度和稳定程度要求较高的废水； 2. 对废水的处理程度比较灵活，根据要求可高可低。 3. 为了避免曝气池首端形成厌氧状态，进水有机负荷不宜过高，因此曝气池容积大，占地面积多； 4. 在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，增加动力费用； 5. 对冲击负荷适应性较弱。
完全混合活性污泥法	1. 承受冲击负荷的能力强，池内混合液能对废水起稀释作用； 2. 全池需氧相同，可节省动力； 3. 曝气池与沉淀池合建，可不设回流系统，便于运行管理； 4. 连续进水、出水可能造成短路；易引起污泥膨胀。
生物接触氧化法	1. 处理效率高，对水中有机负荷变动适应性强、范围宽； 2. 产污泥量少，不发生污泥膨胀； 3. 反应器中微生物浓度高，结构紧凑，生物膜适应性强，比较容易除去难分解和分解速度慢的物质，运行稳定性好； 4. 设计和运行时所需的水力停留时间短，在处理相同水量的情况下，反应器体积小，占地面积少； 5. 工程投资少，设备简单易操作，维修方便，运行费用低，综合能耗低。 6. 具有污泥浓度高、泥龄长的特点。
CASS(SBR)	1. 集缺氧/好氧、沉淀为一体，基建费用相对少； 2. 具有生物脱氮能力； 3. 带有生物选择器，对降解菌群种进行优化驯培； 4. 设备复杂，调试麻烦，污泥营养不当会导致污泥膨胀； 5. 操作全自动化，运行管理较为方便。

4.3 污泥处理工艺的选择
废水处理过程中产生的污泥，有机物含量较高，并且很不稳定，易腐化，含有大量病菌及寄生虫，若不经妥善处理和处置将造成二次污染，必须进行必要的污泥处理和处置，污泥处理的目的是：
（1）减少部分有机物，使污泥稳定化；
（2）减少污泥体积，降低污泥后续处置费用。
国家GBJ14－92《室外排水设计规范》规定：污泥处理流程应根据污泥的最终处置方法选定。目前国内外废水厂污泥最终处置和利用的常用方法有直接农用、堆肥、卫生填埋、焚烧、干化、填海以及经必要的处理后作建材利用等几种途径。在本工程中剩余生化污泥与物化污泥一起经过重力浓缩、机械压滤后外运处置。
污泥处理路线采用如下：