德州市養(yǎng)牛場污水厭氧處理工藝

德州市養(yǎng)牛場污水厭氧處理工藝

方案選擇與工藝流程

§2.1  水質(zhì)特征

2.1.1  廢水來源

養(yǎng)牛場廢水主要來源為：1、牛欄沖洗水。每次牛出欄后，對(duì)牛欄和糞池進(jìn)行沖洗，排放沖洗牛欄污水；2、其它洗滌污水。德州市養(yǎng)牛場污水厭氧處理工藝

2.1.2  廢水水質(zhì)特征

牛場廢水的水質(zhì)特點(diǎn)不僅與牛糞尿的成分有關(guān)，而且還與牛場的清糞工藝有著密切的聯(lián)系。目前國內(nèi)外規(guī)?；B(yǎng)牛場存在的主要清糞工藝有3種：水沖式、水泡糞、和干清糞工藝。我國大部分規(guī)?；B(yǎng)牛場都是采用水沖式工藝的。采用水沖式工藝方便快捷，但是會(huì)把牛糞、散落的飼料末連同牛尿一起全部沖洗到廢水中，故廢水中含有大量的固體懸浮物及膠體形態(tài)物質(zhì)，且其他的污染指標(biāo)也很高。牛糞尿的主要污染物指標(biāo)見表2-1。

表2-1 牛糞尿的主要污染物指標(biāo)

從表2-1不難看出有機(jī)物、氨態(tài)氮（NH₃-N）及磷（P）的濃度高是牛場廢水的主要特點(diǎn)。有機(jī)物主要來源于牛排泄的糞尿，而牛糞中的有機(jī)物在牛糞尿總有機(jī)物排放量中更是占到90%以上。當(dāng)采用水沖式清糞工藝時(shí)水中的懸浮物（SS）濃度至少是干清糞工藝的2倍，考慮到兩種工藝用水量的不同，可以知道在水沖式清糞工藝中，水中懸浮物的80%以上來源于牛糞及散落牛場內(nèi)的少量飼料粉末。結(jié)合以上的數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，可以知道牛場廢水中來源于牛糞及散落飼料末的有機(jī)物大部分是以懸浮物或膠體的形式存在。在微生物及其它因素的作用下，廢水中這些以懸浮物或膠體形式存在的有機(jī)物還會(huì)發(fā)生脫穩(wěn)或水解等一系列的變化。此外，牛場廢水還具有以下特點(diǎn)：

1、排水量大、廢水溫度低(多數(shù)牛場從防疫需要出發(fā)，用水取自地下水)。

2、沖洗欄舍的時(shí)間相對(duì)集中，廢水水量排放不均勻、沖擊負(fù)荷大。

3、廢水固液混雜，而且粘稠度很大。有機(jī)物濃度高、含有大量的固體懸浮物且還含有一定量的對(duì)人體有害的病原菌，屬于高有機(jī)物濃度、高N、P含量和高有害微生物數(shù)量的“三高”廢水。

§2.2  工藝選擇論證

2.2.1  設(shè)計(jì)水質(zhì)

    業(yè)主提供的廢水水質(zhì)情況見表2-2。

表2-2  進(jìn)水水質(zhì)

2.2.2  設(shè)計(jì)水量

按照業(yè)主要求，污水處理運(yùn)行能力為100 m³/d，本工藝設(shè)計(jì)操作時(shí)間按20小時(shí)/天計(jì)算。

2.2.3  工藝選擇

本項(xiàng)目污染物處理工程所處理的污染源為養(yǎng)牛廢水，在此廢水中包含牛糞壓縮水、牛尿液、糞便及地面沖洗水、部分生活污水，其水質(zhì)特點(diǎn)為水量排放不均勻、沖擊負(fù)荷大，有機(jī)物濃度高、含有大量的固體懸浮物且還含有一定量的對(duì)人體有害的病原菌。因此，項(xiàng)目建設(shè)以《畜禽養(yǎng)殖污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18596-2001)為指導(dǎo)依據(jù)，結(jié)合目前該養(yǎng)殖場肉牛污染物排放的實(shí)際情況，慎重選擇適宜的處理工藝技術(shù)路線及設(shè)備，采取經(jīng)濟(jì)有效、方便可行的工藝流程，以達(dá)到處理效果和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

對(duì)于養(yǎng)牛場廢水的處理，從采用工藝技術(shù)來看，有厭氧處理、好氧處理、厭氧好氧組合處理，以及氧化氧化塘、人工濕地等自然處理方法。針對(duì)本項(xiàng)目水質(zhì)特點(diǎn)，采用“厭氧—好氧”耦合工藝。下面對(duì)該工藝進(jìn)行分析論證。

由于該廢水COD濃度較高，不宜直接采用好氧處理，需在好氧處理前設(shè)厭氧處理單元。在“厭氧—好氧”耦合工藝中，廢水經(jīng)厭氧反應(yīng)后，大分子的固體物質(zhì)降解為小分子固體物質(zhì)，不溶性物質(zhì)降為溶解性物質(zhì)。經(jīng)厭氧反應(yīng)后，BOD₅/COD值進(jìn)一步提高，使后續(xù)好氧生化反應(yīng)更加容易處理。同時(shí)，厭氧階段不需加溫、不需攪拌，處理的效果較好，可去除70～90%的有機(jī)物，剩余污泥量少（僅為好氧處理的1/5～1/10）。根據(jù)廢水的特性和以往的廢水處理的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過厭氧工藝處理后的廢水有機(jī)物濃度雖大大降低，但是達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其是氨氮超標(biāo)，因而后續(xù)需要設(shè)置可同時(shí)去除氨氮和有機(jī)物的好氧處理單元。好氧出水經(jīng)過消毒，殺滅有毒有害微生物，然后達(dá)標(biāo)排放或回用于沖洗牛舍。

（1）厭氧處理單元

廢水厭氧生物處理是指在無分子氧的條件下通過厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)，以去除大部分有機(jī)污染物。。

常用的厭氧處理反應(yīng)器有厭氧生物濾池、厭氧膨脹床和厭氧流化床、UASB、IC及EGSB等。

厭氧生物濾池是密封的水池，池內(nèi)放置填料，污水從池底進(jìn)入，從池頂排出。微生物附著生長在濾料上，平均停留時(shí)間可長達(dá)100d左右。由于濾料費(fèi)用較貴；濾料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚，堵塞后沒有簡單有效的清洗方法，由于停留時(shí)間過長增加了基建費(fèi)用，且養(yǎng)牛廢水的懸浮固體濃度較高故不適和采用此法。

厭氧膨脹床和厭氧流化床：床體內(nèi)充填細(xì)小的固體顆粒填料，如石英砂、無煙煤、活性炭、陶粒和沸石等。污水從床底部流入，為使填料層膨脹，需將部分出水用循環(huán)泵回流，提高床內(nèi)水流的上升流速。一般認(rèn)為膨脹率為10%～20%的為厭氧膨脹床，膨脹床的顆粒保持相互接觸；膨脹率為20%-70%的為厭氧流化床，流化床的顆粒做無規(guī)則的自由運(yùn)動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是，有機(jī)物容積負(fù)荷較高，水力停留時(shí)間短，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等，但是耗能較大，出于經(jīng)濟(jì)的角度考慮不采用此方法。

內(nèi)循環(huán)IC厭氧反應(yīng)器是荷蘭Paques BV公司在UASB反應(yīng)器基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)的厭氧反應(yīng)工藝，該工藝是為克服UASB反應(yīng)器在處理低濃度廢水時(shí)（COD在1500以下）為利于污泥顆?；刂戚^高的上升流速而研發(fā)的。在處理中高濃度廢水時(shí)，與UASB反應(yīng)器相比并無明顯優(yōu)勢。

膨脹顆粒污泥床（EGSB）厭氧反應(yīng)器是荷蘭Wageingen農(nóng)業(yè)大學(xué)Lettingga教授等在UASB反應(yīng)器的基礎(chǔ)上開發(fā)的厭氧反應(yīng)工藝。也是為克服UASB反應(yīng)器處理低濃度廢水時(shí)的存在的問題而設(shè)計(jì)研發(fā)的。但是EGSB過大的高徑比導(dǎo)致其建設(shè)費(fèi)用提高，EGSB的特點(diǎn)—極小的HRT，也是以強(qiáng)制的外循環(huán)所消耗的大量的運(yùn)行費(fèi)用為代價(jià)的，且需要控制回流量以適應(yīng)不同的水質(zhì)水量，操作條件較為復(fù)雜，運(yùn)行不穩(wěn)定，管理難度大。

所以本工程厭氧階段選用經(jīng)設(shè)計(jì)改良的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，設(shè)計(jì)充分考慮了實(shí)際工程中常出現(xiàn)的問題，重新設(shè)計(jì)進(jìn)水方式，并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，研究表明，該布水系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)廢水在整個(gè)反應(yīng)器的過水?dāng)嗝嫔暇鶆蚍植?，使廢水中有機(jī)污染均勻、充分的與反應(yīng)區(qū)中的污泥混合接觸，可大限度的發(fā)揮全部微生物的處理功能，并獲得了*的穩(wěn)定性。同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)的上流式污泥床反應(yīng)器在處理高濃度有機(jī)廢水時(shí)，由于過強(qiáng)的產(chǎn)氣攪動(dòng)而造成的污泥流失的問題，對(duì)三相分離器進(jìn)行了改進(jìn)，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，解決了沼氣上升至沉淀區(qū)影響出水水質(zhì)的問題。經(jīng)過改良的反應(yīng)器，處理污水負(fù)荷和穩(wěn)定性將大幅提高，經(jīng)過厭氧工藝處理后的廢水有機(jī)物濃度可大大降低。

（2）好氧處理單元

好氧生物處理法(Aerobic Bioremediation)是在有游離氧存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物，使其無害化、穩(wěn)定化的處理過程。微生物利用廢水中存在的有機(jī)污染物，作為營養(yǎng)源進(jìn)行好氧代謝。

雖然厭氧生物處理等前處理工藝能在一定程度上降低廢水中的有機(jī)物含量，但因養(yǎng)牛廢水的濃度*，特別是氨氮含量，大多數(shù)情況下仍無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此還需要進(jìn)一步進(jìn)行好氧生物處理。

好氧脫氮處理工藝常用的有A/O工藝、SBR污水生物處理技術(shù)、A^２/O工藝及氧化溝技術(shù)等，在好氧曝氣條件下，利用微生物代謝生長，將廢水中有機(jī)物分解利用，以提高出水水質(zhì)。