畜禽养殖废水处理方法探讨 4页

畜禽养殖废水处理方法探讨于金莲　阎宁提要:　通过实验室模拟试验，探讨了混凝-脱氨-好氧生化处理养猪场废水的工艺。经石灰乳混凝沉淀，可去除废水中的大部分胶体物质和悬浮物，同时可去除一部分难降解物质；经脱氨使废水中氨氮低于200mg/L，有利于后续生化的顺利进行。当生化池活性污泥浓度在3500～4500mg/L之间，CODCr容积负荷＜3.0kg/(m3·d)，NH3－N容积负荷＜0.22kg/(m3·d)时，生化出水能够达到上海市提出的畜牧业排放标准(CODCr≤400mg/L，NH3－N≤100mg/L)。关键词:　畜禽养殖　畜禽废水　生化处理　脱氨　　0　前言　近年来，随着上海市畜禽养殖业的发展和"菜篮子工程"的实施，集约化、规模化畜禽养殖业迅速崛起，据统计资料［１］表明：1998年上海市郊共有大中型畜禽养殖场(即百头牛、千头猪、万羽鸡以上规模)1000多家，其中，奶牛饲养量为5.75万头；生猪年末存栏数为242.79万头，全年上市量为460.00万头；家禽年末存栏数为3389万羽，全年上市量为16124万羽。据有关资料［２～３］估算，全市畜禽废弃物年排泄量相当于1700万人口之多，若按BOD5估算，全市畜禽BOD5的排泄量相当于3000万人口的排泄规模。由于资金不足，这些养殖场绝大多数对其粪污的处理利用不完善，造成了日趋严重的水环境污染问题。　为了减轻市郊水环境日趋严重的污染问题，上海市政府计划投入2.4亿元，区县政府投入1.2亿元，下决心从1999年治理100家左右大型畜牧场开始，花4年时间陆续解决畜禽养殖业的污染问题。　目前，对畜禽养殖场粪尿的处理利用主要是通过改造棚舍使粪尿干湿分离，并经一定的处理，使鸡粪转化为饲料，猪粪、牛粪转化为高效农肥，而对于畜禽尿液及场地冲洗水，由于其利用价值不高，因而其流失环境的现象相当严重，据统计，市郊畜禽尿液及场地冲洗水的流失率在50%以上。　对于畜禽尿液及场地冲洗水的处理，目前尚缺乏成功的经验，而且，该类废水的处理难度较高。上海市府1992年提出的畜禽废水外排标准为CODCr≤400mg/L，NH3－N≤100mg/L［４］。　根据畜禽养殖业排放废水有机物浓度高、氨氮浓度高、恶臭严重的特点，经常规的厌氧-好氧处理难以实现氨氮达标排放。通过对某养猪场排放废水的实验室模拟试验，提出了加石灰乳混凝沉淀-脱氨-好氧生化的联合处理工艺，该工艺操作简单、运行费用较低，处理后出水可达标排放。1　试验部分　1.1　试验流程　1.2　试验水样　从1999年4月22日至6月20日共采集某养猪场地面冲洗水8次，8次水样的水质差别很大，详细水质情况见表1。　表1　某养猪场废水水质采样时间CODCr上清液(mg/L)NH3－N(mg/L)悬浮物色调4月22日(采样前一天下雨)1076155很少浅灰4月29日(地沟末端)5620845较多灰绿5月10日(地沟前端)4525584一般深灰5月11日(地沟前端)4126512一般深灰5月11日(地沟末端)5943921较多灰绿6月18日(采样前一天下雨)3546164较少浅灰6月20日(地沟前端)3882505一般深灰6月20日(地沟末端)5022418较多灰绿n　　　从几次采样水质情况看，除4月22日和6月18日两次水样因采样前一天下雨，对所采水样有稀释外，其余几次采样地沟末端水样的CODCr均较地沟前端水样的CODCr高，说明污水经停留后，有部分悬浮物溶解，从而使上清液的CODCr有所增加。　1.3　分析方法［５］　CODCr：重铬酸钾法。NH3－N：纳氏比色法。　1.4　污泥驯化及培养　厌氧污泥：取上海奉贤污水处理厂厌氧池污泥，用养猪场地面冲洗水连续驯化一个月(培养温度20～25℃)。好氧污泥：取龙华肉联厂好氧池污泥，用养猪场地面冲洗水经混凝-脱氨处理后加以培养驯化，驯化过程中进水量从池容积的1/4～1/2逐渐加大，每加大一次进水量，维持一个星期，连续驯化培养一个月后投入正常使用。2　结果与讨论2.1　三种不同工艺处理的结果比较对养猪场地面冲洗水经三种不同的工艺进行对比处理，三种处理工艺分别为：直接好氧处理、厌氧-好氧联合处理和混凝-脱氨-好氧处理。直接好氧　进水CODCr约4000mg/L，NH3－N500～700mg/L，CODCr容积负荷0.6～0.7kgCODCr/(m3·d)，污泥浓度约4000mg/L，经一个月的连续试验，出水CODCr在700～800mg/L之间，NH3－N在300～500mg/L之间。表2　三种不同工艺处理后的出水水质处理工艺容积负荷(kg/(m3·d))进水浓度(mg/L)出水浓度(mg/L)CODCrNH3－NCODCrNH3－NCODCrBOD5NH3－N直接好氧0.6～0.70.08～0.10～4000～570700～80021～25300～500厌氧-好氧1.5～2.0(厌氧)0.8～0.9(好氧)0.23～0.310.5～0.55～5600～854700～80023～25900～1000混凝-脱氨-好氧2.0～3.00.16～0.18～3600～180＜40018～215～28厌氧-好氧　进水CODCr＝5600mg/L，NH3－N＝854mg/L，厌氧容积负荷1.5～2.0kgCODCr/(m3·d)(厌氧温度20～25℃)，好氧容积负荷0.8～0.9kgCODCr/(m3·d)，厌氧污泥浓度6000～8000mg/L，好氧污泥浓度约4000mg/L，厌氧出水CODCr维持在1500～1800mg/L之间，好氧出水CODCr维持在700～800mg/L，NH3－N在900～1000mg/L。混凝-脱氨-好氧　进水加石灰乳混凝沉淀后曝气脱氨，最后经好氧生化，容积负荷控制在2.0～3.0kgCODCr/(m3·d)；污泥浓度在4000mg/L左右，出水CODCr和NH3－N均能达标。经三种不同工艺处理后的出水水质见表2。表2结果表明，采用直接好氧工艺与厌氧-好氧工艺处理，出水的CODCr和NH3－N均不能达标，且厌氧-好氧工艺处理的出水NH3－N太高；而在生化处理前加混凝沉淀和脱氨预处理，一方面可通过混凝去除大部分悬浮物和部分难降解有机物，另一方面可提高pH值，脱除大部分NH3－N，从而使后续生化处理更节约能耗、更容易达标。由此可见，混凝-脱氨-好氧工艺对该类废水的处理具有很大的应用潜力。2.2　混凝-脱氨-好氧处理工艺条件的确定2.2.1　Ca(OH)2投加量的确定养猪废水中含有大量的固体悬浮物和胶体物质，Ca(OH)2既可作为一种很好的混凝剂，使废水中的胶体物质发生电中和形成絮体，从而使绝大部分悬浮物共沉淀下来，形成明显的固液分离，又可作为碱，提高废水的pH值，从而提高后续脱氨的效率。混凝沉淀过程中，上清液CODCr的去除率与Ca(OH)2的投加量成正相关，即增加Ca(OH)2的投加量可明显提高CODCr的去除率，试验结果见图1。在水温20℃的条件下，氨的脱除与水样pH值的关系如图2所示，而水样的pH由Ca(OH)2投加量决定，当Ca(OH)2的投加量从500mg/L增加至6000mg/L时，水样的pH值由8.5增加至10.5。由图2可知，pH值对氨的脱除效率影响非常显著，因为在一定温度条件下，体系中氨态氮的百分数受pH值的影响很显著，而氨的脱除效率取决于体系中氨态氮的百分数。n图1　Ca(OH)2投加量与CODCr去除率的关系图2　pH值与NH3－N脱除率的关系2.2.2　生化容积负荷的确定养猪场地面冲洗水经混凝沉淀和脱氨处理后，生化池进水CODCr：2600～3500mg/L，NH3－N：140～180mg/L，污泥浓度在3500～4500mg/L之间。采取SBR法试验，试验结果见表3。表3　不同容积负荷下生化出水水质曝气时间(h)容积负荷(kg/(m3·d))进水浓度(mg/L)出水浓度(mg/L)去除率(%)CODCrNH3－NCODCrNH3－NCODCrNH3－NCODCrNH3－N103.20.1726381403954285.070.0152.10.1126381403602886.480.0241.30.0726381403575.090.396.4104.20.2234701804626586.763.9152.80.1434701803803589.080.6241.70.0934701802641292.493.3　　表3结果表明，当生化池的污泥浓度在3500～4500mg/L时，保持其CODCr容积负荷＜3.0kg/(m3·d)，NH3－N容积负荷＜0.22kg/(m3·d)，出水CODCr和NH3－N均可达到上海市畜牧业废水排放标准(CODCr≤400mg/L，NH3－N≤100mg/L)。2.2.3　碱度对硝化的影响引起氨氧化的微生物主要是化能自养型微生物［６］，硝化过程是消耗碱度的过程，硝化1mgnTKN需7.14mg碱(以CaCO3计)［７］。对6月18日水样(CODCr＝3546mg/L，NH3－N＝164mg/L)在不调pH(pH＝7.5)和用石灰乳调pH(pH＝9)的条件下进行硝化比较，出水结果见表4。由表4结果可以看出，碱度的增加对氨硝化程度的影响很大。表4　不同碱度条件下氨硝化程度硝化条件进水浓度(mg/L)出水浓度/mg/LCODCrNH3－NCODCrNH3－NpH＝7.53546164352112pH＝9.35461642848.72.3　混凝-脱氨-好氧生化处理工艺的参数及处理结果2.3.1　各工序的操作参数混凝工序　混凝沉淀工序的主要操作参数为Ca(OH)2的投加量，如果只是从混凝效果考虑，其投加量在2000mg/L以上即可，但如果水温较低，则必须加大Ca(OH)2的投加量，提高pH值以利于提高后续的脱氨效率。可根据水温的不同确定Ca(OH)2的投加量，一般控制在3000～6000mg/L之间。脱氨工序　影响脱氨效率的主要因素为pH值、水温、曝气强度和曝气时间。该废水的水温随气温的变化而变化，在工程上调节水温不太经济，一般不加控制，而是通过调节水样的pH值来弥补因水温低而造成的脱氨效率低的不足。脱氨池进水水样的pH值一般控制在10.0～10.5之间，曝气强度适中，气水比一般为10∶1，曝气时间为2～3h。好氧生化工序　主要参数控制值：活性污泥浓度：3500～4500mg/L，进水NH3－N浓度：200mg/L以下，容积负荷2～3kgCODCr/(m3·d)，污泥负荷：0.5～0.7kgCODCr/(kgMLSS·d)。2.3.2　各工序的处理结果在上述各工序的操作参数条件下，混凝-脱氨-好氧生化处理工艺各工序的处理结果见表5。3　结论(1)养猪场地面冲洗水由于氨含量高，采用直接好氧和厌氧-好氧的处理方法均不能使出水达标。(2)采用加石灰乳混凝-脱氨-好氧生化处理工艺，一方面可去除大量的悬浮物和胶体物质，同时可去除部分难降解物质，另一方面，经脱氨处理，减轻了后续生化硝化的负担。表5　各工序的处理结果处理工序进水浓度(mg/L)出水浓度(mg/L)CODCrNH3－NCODCrNH3－N混凝6000～10000550～9503500～4500500～900脱氨3500～4500500～9003000～4000150～200好氧生化3000～4000150～200340～38028～60(3)石灰乳的投加量和生化负荷是影响处理效果的重要参数。对该类废水而言，当水温高于20℃时，一般控制石灰的投加量在3000mg/L左右即可达到脱氨要求(脱氨后水样的NH3－N＜200mg/L)，当水温低于20℃时，必须加大石灰的投加量，提高体系的pH值，才能达到脱氨的要求；控制CODCr容积负荷＜3.0kg/(m3·d)，NH3－N容积负荷＜0.22kg/(m3·d)，处理出水可达到上海市畜牧业排放标准。