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预处理+UMIC厌氧反应器+厌氧氨化脱氮工艺处理养猪场废水

来源: http://www.huiguo.net.cn/    发表日期:2015-08-26    浏览:3489

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1 项目概况

近年来,随着畜禽养殖业的快速发展,集约化、规模化的养猪业也迅速崛起,由此产生了大量的猪场养殖废水。养猪废水主要由猪舍冲洗水构成,含猪尿液、粪便、饲料残渣等污染物具有固相组分含量高、有机质含量高、含氮量高等突出特点,如果得不到妥善处理,将会对周边地表水环境、衣业生态甚至饮用水源产生严重危害。

南方某集团拟建一污水处理站处理养殖场产生的养猪废水。受业主委托,本研究采用的养猪废水处理工艺路线:预处理+UMIC厌氧反应器+厌氧氨化脱氮处理的处理工艺,处理后水质远优于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)的要求。处理达标后可直接外排或排入附近氧化塘储存供周边庄稼农灌,给周边农户灌溉带来了一定的经济收益,确保项目实施的同时经济效益、环境效益和社会效益的和谐统一。

2 污水、污泥处理工艺选择

2.1 养猪废水特点

根据养猪场水泡粪工艺废水水质,进水指标参照如表1所示。

污水处理站主要处理对象为养猪场水泡粪的废水,因此需要重点分析这种水质的特点:①水质复杂,养猪废水主要组成由大、小粪便、少量食料、脱落的猪毛和皮、消毒用的少量消毒液和冲洗水。故水中水中含大量悬浮物粪渣、氨氮、磷酸盐、固体和胶原蛋白。②养猪废水可生化性较好:废水中BOD/COD=0.5(>0.3), 可以采用生物法降解处理。

废水处理的主要污染物指标为COD、B0D5、SS、氨氮、磷酸盐,因此要求处理工艺应具有脱氮除磷功能的二级生化处理工艺。总之,在选择污水处理工艺时应优先选用技术先进、安全可靠、对污水水质、水量变化适应力强、低能耗、低投入、对自控依赖低、占地少和操作管理方便的处理工艺。

2.2 污水处理规模和处理要求

污水处理站服务范围为本企业产生的养猪废水,污水总量为120m3/d,设计平均处理能力按5m3/h,污水处理设施24小时运行。综合分析污水水质特点与处理规模,根据本工程污水处理出水水质要求,污水处理须采用固液分离预处理+一级厌氧生化处理+脱氮除磷功能的二级好氧生化处理工艺,固液分离预处理的重点是去除粪渣等固体污染物,减少对废水中COD的贡献,一级厌氧处理的重点和难点是降解高含量的C0D„、和B0D5(二级好氧生化工艺进水控制COD,1000mg/L), 二级处理的重点和难点包括C0D、B0D5、氨氮、磷酸盐;在一级生化前设置预处理工艺,预处理的重点和难点主要是去粪渣SS。这些项目是需要在工艺设计中重点考虑的控制因素,其余指标则只需要兼顾考虑。

2.3 进水水质的技术性能分析

污水处理系统进水水质技术性能指标见表2,对进水水质分析如下:

(1)BOD5/CODcr比值:污水的BBOD5/CODcr值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/CODcr>0.40可生化性较好,BOD5/CODcr>0.3可生化,BOD5/CODcr<0.3较难生化,BOD5/CODcr<0.25不易生化。

根据类似水泡粪废水水质资料:原水BOD5=8000mg/L,CODcr=15000mg/L,BOD5/CODcr=0.50。由此表明原水的可生化性均较好,适合采用生化处理工艺。

(2)BOD5/TN(即C/N)比值:C/N比值是判别能否有效脱氮的重要指标。从理论上讲,C/N>=2.86就能进行生物脱氮,但一般认为,C/N>=3.5才能进行有效脱氮。本工程进水水质C/N=15000/1200 =12,能够满足生物脱氮要求。

(3)BOD5/TP比值:该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。进水中的BOD5是作为营养物供除磷菌活动的基质,故BOD5/TP是衡量能否达到除磷的重要指标,—般认为该值要大于20,比值越大,生物除磷效果越明显。分析本工程进水水质,BOD5/TP=6000/65=92,在采用生物除磷时可满足要求。

2.4 厌氧氨化脱氮处理工艺的确定

厌氧氨化脱氮工艺是从传统活性污泥处理工艺中演变出来的的一种新型技术工艺,它不仅具有高效去有机废水中CODcr的功能,同时也具备了脱氮除磷功能,集传统活性污泥、生物硝化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合功能。它拥有以下特点:①有厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合,能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。②在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中,该工艺流程最为简单,技术较成熟,运行稳定,总的水力停留时间也少于同类其他工艺。③在厌氧一缺氧一好氧交替运行下,丝状菌不会大量繁殖,不会发生污泥膨胀。

而养猪废水中不仅含有较高CODcr,而且氨氮、磷酸盐含量也较高,因此选择改良A2/O好氧处理工艺处理养猪废水是一个较为合适的工艺,该工艺集技术成熟、运行成本低、维护与管理量少,并且易实现自动控制管理等优点。

2.5 UMIC厌氧处理工艺

本工程选用的UMIC上升式多级内循环厌氧反应器购自广西绿晨环境保护有限公司,该反应器是基于颗粒污泥原理,是替代UASB反应器的现今世界上最高负荷高效率的反应器。在UMIC上升式多级内循环厌氧反应器中,废水经厌氧处理,水中的COD(化学需氧量)被含有活性微生物的厌氧颗粒污泥降解,转化为沼气,沼气中以甲烷(CH4)和二氧化碳(C02)为主,还有微量的硫化氢(H2S)气体。内循环是基于气体提升原理,由于“上升”和“下升”管中所含气体量的不同而产生的气压不同,受反应器气流的驱动,循环流比率取决于进水COD浓度,因此可达到自行调节。

同为以颗粒污泥为基本特征的高负荷厌氧反应器,UMIC厌氧反应器是在IC反应器的基础研发的新一代厌氧反应器,与UASB反应器相比,基建投资省,占地面积少;有机负荷高,水力停留时间短;节约能耗;同样适合处理浓度较低和温度较低有机污水;具有缓冲pH的能力;抗冲击负荷能力强;运行稳定性好;产出的颗粒污泥特性好等优点。

厌氧反应过程会产生有价值的沼气,主要成份为甲烷,甲烷与空气混和,其比例为4.4~16.0体积%时则会爆炸,沼气储柜和沼气火炬是必备的安全系统,使之在沼气利用装置停机时,沼气可以通过火炬作燃烧处理。

3 污水处理工艺设计

污水处理工艺流程:猪舍冲洗出来的废水中主要含有粪便、饲料、砂粒、脱落的猪毛皮等较大粒径的物质,先经过格栅过滤后,块状的粪渣杂物等污染物被拦截得以去除,进入集水水池收集,用提升泵送至气浮沉淀池,比重大的沉到池底,比重小的浮在水面,分离的沉渣及浮渣送固液分离器进行除粪渣处理,脱水后的粪渣可用于堆肥,气浮沉淀池清液通过溢流入调节酸化池,在调节酸化池主要是对水量水质进行均质、调节,并通过微生物作用提高废水的可生化性,有利于后续生化处理。

废水经提升泵进入UMIC反应器,厌氧微生物污泥通过与废水充分混合后,对废水中的高浓度有机物进行 吸附、代谢、吸收、转化等生物机理作用,主要表现为有机物B0D5在微生物作用下转化为沼气、二氧化碳等气体及微生物细菌质体,出水COD降至800mg/L以下;各项污染指标仍未能达标排放,需作脱氮及好氧处理。

脱氮工艺为厌氧氨化工艺,好氧处理是利用好氧微生物群菌进一步处理净化降解污染物的过程,主要经历为活性污泥对污染物的吸附阶段,氧化降解阶段,泥水分离阶段等三步,处理后废水中的COD等主要污染指标达标排放。

三沉池的污泥90%以上回流至改良型A2/0系统的好氧池,其余污泥作为剩余污泥排入污泥浓缩池内,经重力浓缩后,由污泥泵抽送至污泥脱水间脱水,脱水后的泥饼外运处置。

三沉池出水后进行消毒杀菌,最终排放水质的各项污染指标达标。

4 工艺处理结果及讨论

本项目建成实施后,经过处理的污水排放标准优于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001);各级构筑物处理效率及出水水质见表3。

由表3可见,经过建成实施的工艺处理后,出水水质远高于相关国家标准;其中对于养猪废水较高的特征性指标,针对性设计的UMIC-厌氧氨化脱氮处理工艺取得了较好的效果,UMIC单步对COD、BOD5、总磷的去 除率分别达到93%、93.7%和80%;厌氧氨化系统单步对氨氮去除率达到97%。同时,该工艺可产生一定的沼气、肥料,与当地的种植业进行有机结合,发挥了间接经济效益。总的来说,该工艺可概括出以下特点:①抗冲击负荷强,运行稳定,维护简单;②处理容积负荷高,最适合处理较高浓度有机废水;③运行稳定效益好,运行费用低,并产生有利用价值的沼气,带来一定的经济效益;④需要场地小,适合用地紧张的企业和工厂。

当今猪养殖产业的发展面临着疾病与市场的双重风险、资源与环境的双重瓶颈,必须在经济效益、环境效益和社会效益中寻求平衡,寻找到一条和谐可持续发展的道路。本文介绍的UMIC-厌氧氨化脱氮处理工艺在实践与改进中取得了较好的综合效益,对生猪养殖的废水处理产业具有一定的指导和借鉴意义。

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