畜禽养殖废水的混合处理工艺.pdf

畜禽养殖废水的混合处理工艺 邓仕槐 李远伟 郑仁宏 周 鹏 张小平 四川农业大学资源与环境学院环境工程实验室, 雅安 625014 摘要 针对畜禽养殖场废水的“三高”特点, 即 CODCr高、氨氮高、SS 高, 应用气浮-ABR -CASS -湿地及生态塘为主体的废 水处理工艺。 结果证明, 该工艺处理后的废水 CODCr、氨氮、SS 等指标都能达到 GB8978-1996 一级排放标准。 关键词 畜禽养殖场 废水 工艺 排放标准 0 引言 当前畜禽养殖产生的粪尿 、 污水对水体的污染负 荷已经或正在成为比工业废水和生活污水更大的污 染源 [ 1] 。畜禽养殖场废水主要包括尿、部分粪和养殖 舍冲洗水 ,该类废水有机物浓度高 、 悬浮物多 、 氨氮含 量高 、 臭味大。现在已经建成了的 农业大学畜禽 养殖场污水处理厂, 不仅解决了养殖废水污染严重的 状况 ,也对当前畜禽养殖废水的处理工艺做了有益的 探索, 特别是 ABR-CASS 的联合处理工艺, 监测结果 表明, 经该工艺处理后的废水 CODCr、 氨氮、 SS 等指标 都能达到国家污水综合排放一级标准。 1 试验用水水质及试验处理工艺流程 1. 1 废水水质 该养殖场的粪便采用干湿分离技术 ,处理前水质 见表 1。 表 1 废水水质和排放标准mg L pH 除外 项目 CODCrBOD5 SS NH3-N pH 进水水质4 500～ 7 000 3 000 ～ 4 500 1 500～ 2 000300～ 4007～ 8 . 5 一级排放标准1003070156～ 9 注 排放标准采用 GB8978 -1996 1. 2 工艺流程 畜禽养殖废水处理工艺如图 1所示。 图 1 畜禽养殖废水处理工艺流程 该工艺从处理量和经济角度出发, 采用一般的 粗、 细两道格栅 ,在污水进入格栅前先采用干清粪工 艺和雨污分离技术, 然后污水自流进地埋式调节池 。 地埋式调节池的污水经提升泵进入气浮塔,气浮 采用的是加压溶气气浮方式, 当溶气水呈乳白色时, 即正常运行。污水经过气浮塔 , 大量悬浮固体被去 除,也去除了大量的 CODCr和 BOD5。污水再自流进 ABR [ 2] 折流式厌氧反应器 ,Anaerobic Baffled Reactor, 即ABR 。ABR构造如图 2 所示, 反应器内设置竖向 折流板 ,将反应器分隔成串联的几个小室 ,可以看作 是多个 UASB 的简单串联 ,但在工艺上与单个 UASB 有着显著的不同 ,ABR更接近于推流式工艺 [ 3] 。 图2 ABR池构造 设计的 ABR反应器采用 5 个反应室 , 不同隔室 内呈现出良好的厌氧微生物种群,在反应器的前端隔 室中主要以水解和产酸菌为主 ,而在较后的隔室则以 产甲烷菌为主, 使得废水中的污染物得到逐级转化并 在不同微生物种群作用下得到稳定的降解 。出水进 一步去除CODCr,并脱氮除磷。厌氧产生的污泥回流 至污泥干化池, 经自然风干后, 同固液分离出的畜禽 粪便一起用于生产有机肥。厌氧消化产生的沼气经 净化后作为能源利用。ABR 的 CODCr容积负荷为 0. 7 kg m 3d ,HRT 3. 5 d。 经ABR反应器处理后的污水很难达到排放标 准,仍然需要好氧后续处理,于是采用CASS 曝气池。 废水经 ABR反应器处理后直接流进CASS 池 [ 4] 。 CASS 工艺以序批曝气-非曝气方式运行的充-放式间 歇活性污泥处理工艺 ,如图3 。 CASS 系统采用 2个池子并联运行 。每个反应池 用隔墙分为 3 个区间 ,污泥从区间 3 往区间 1 送, 以 29 环 境 工 程 2006年 8 月第24 卷第4 期 图 3 CASS 池构造 保持最初的反应状况, 以有利于絮体的微生物的形 成。CASS 具有以下优点 建设费用低, 比普通曝气法 省 25, 不设独立的二沉池和刮泥系统; 运行费用 低,自动化控制程度高, 管理方便 ; 氧吸收率高 ,处理 效率高 ,出水水质好; 运行可靠, 耐负荷冲击能力强, 不产生污泥膨胀现象 ,污泥产率低 。 CASS 反应池采用射流曝气 ,每个曝气池有 12 根 射流器 ,具有不易堵塞, 充氧效率高 ,无噪声 ,使用灵 活等特点 。其合理的构造形式能有效地控制污泥膨 胀 [ 5,6] 。这个系统按照曝气 生物反应 沉淀 固 液分离 滗水 排出处理后的水 的程序来运行 。 CASS 反应器的有效容积为 300 m 3 , HRT 8 h。 运行周期 12 h, 其中进水 2 h ,曝气 6 h, 沉淀 2 h, 排水 1 h ,闲置 1 h。在闲置和进水过程中进行污泥回流。 BOD5容积负 荷 0. 15 kg m 3 d , BOD5污 泥负荷 0. 15 kg kgd ,MLSS 悬浮固体浓度1 000 mg L。 通过 CASS 池处理的废水流入人工湿地系统 [ 7] 。 人工湿地系统大约有 300 m 2 ,其间设有来回曲折的沟 渠,垄上主要是挺水植物系统如芦苇、 菖蒲,渠中主要 是浮水植物系统如凤眼莲 、 水烛。人工湿地系统利用 基质、水生植物和微生物之间的相互作用 ,通过一系 列的物理 、 化学及生物途径净化污水 [ 8] 。 废水最后流进生态塘。生态塘的特点就是能够 充分利用地形, 结构简单, 建设费用低 ,处理能耗低, 运行维护方便。塘中的水生植物通过光合作用吸收 氮、 磷用于自身的合成和增殖, 提高塘中有机物和氮 磷的去除功能。 2 工程实际效果 该工艺可靠 ,运行管理方便 ,效果良好 ,CODCr、 氨 氮、 SS 的排放均达到国家污水综合排放一级标准, 并 通过有关部门的验收 。监测结果及处理效果见表 2。 各工艺进出水的 pH 都在 7～ 8. 5之间,已经达到 排放标准 。所监测的项目总的去除率都达到了 98 以上 ,取得了很好的处理效果 。 表 2 监测结果及处理效果 项目CODCrBOD5SS氨氮 格 栅进水 mgL- 1 4 000～ 7 000 3 000～ 4 500 1 500～ 2 000 300～ 400 出水 mgL- 1 3 000～ 4 000 2 000～ 3 000 1 000～ 1 500 250～ 300 去除率 2323254 气 浮进水 mgL- 1 3 000～ 4 000 2 000～ 3 000 1 000～ 1 500 250～ 300 出水 mgL- 1 680～ 700350～ 370120～ 140120～ 140 去除率 81859160 ABR池 进水 mgL- 1680～ 700 350～ 370120～ 140120～ 140 出水 mgL- 1240～ 250 120～ 12560～ 7040～ 45 去除率 65665061 CASS 池 进水 mgL- 1240～ 250 120～ 12560～ 7040～ 45 出水 mgL- 1 150～ 16070～ 8045～ 559 . 5 ～ 10 去除率 35372877 湿地及生态塘 进水 mgL- 1 150～ 16070～ 8045～ 559 . 5 ～ 10 出水 mgL- 145～ 5520～ 2525～ 304～ 5 去除率 69684253 总去除率 99999998 3 经验教训 1 气浮-ABR- CASS-湿地及生态塘为主体的废水 处理工艺具有以下优点 提高了废水的处理效率, 防 止了臭味的产生 ,耐冲击负荷能力强 ,剩余污泥量少。 2 该工艺污水除了从调节池到气浮塔需要提升 泵提供动力外, 其余都能自流进入下一工艺 ,降低了 运行成本。现在的运行成本为 1. 17元 m 3 。 3 该污水处理厂操作和管理都很方便。 4 对畜禽养殖废水的治理, 应当加强物料的回 收和综合利用。干粪在冲洗前应该集中 ,再与废水处 理过程中产生的污泥一起用于生产有机肥料; ABR 池产生的沼气作为能源加以利用 , 减轻工程运行 费用 。 5 在废水进入格栅池之前应做好干清粪工艺和 雨污分离技术, 以减少污水处理厂的负荷 ; 对调节池 要定期清理污泥 ,以免造成提升泵堵塞。 参考文献 [ 1] 彭里, 王定勇. 猪场废水的生物处理技术及其效果. 家畜生态, 2003 5 67 -72. [ 2] 周少奇. 环境生物技术. 北京 科学出版社, 2003 183. [ 3] 沈耀良, 赵丹. ABR 反应器的水力特征研究. 给排水工程, 2003. 19 11 1 -3. [ 4] M. C. Goronszy . Cyclic. Technology Reaches New Heights. WQI March April. 1996 18 -20. 下转第 33 页 30 环 境 工 程 2006年 8 月第24 卷第4 期 57. 9 mg L ,DAT 池对 CODCr的平均去除率为 75. 39, IAT 池的出水中 CODCr浓度在 31. 3～ 77. 3 mg L 之间, 平均值为 47 mg L ,DAT-IAT 整体工艺对 CODCr的平均 去除率为 80. 01。对于 BOD5的去除效果 ,DAT-IAT 整体工艺对 BOD5的平均去除率为 96. 85, 而在 DAT 池中 BOD5的平均去除率就已经达到 96. 41。 有机物在 DAT 池中的去除率和 DAT-IAT 整体工艺的 去除率相差很小 。绝大部分有机物在 DAT 池中就已 经被去除了,在 IAT 池中去除的有机物量微乎其微。 DAT-IAT 工艺实现了连续进水的运行方式 ,污水 连续进入非限制曝气的 DAT 池 ,在好氧条件下 ,绝大 多数有机物在此过程中被降解 。在 IAT 池中, 将按照 曝气 、沉淀 、滗水的运行周期进行处理, 对污水中 CODCr、 BOD5、 SS 等进行进一步的去除 ,同时还要完成 脱氮除磷的效果 ,但进入 IAT 池污水的可生物降解有 机物已经近乎全部耗尽 。DAT 池的非限制曝气虽然 可以大量的去除污水中的有机物, 能够保证很高的去 除率 ,但其完全混合的状态不利于反应池内基质的积 累 [ 6] ,降低了反应推动力, 而且不利于 DAT-IAT 整体 工艺对难降解有机物的去除 ,加之 DAT 池对有机物 的高去除率致使流入 IAT 池中污水的BOD5含量非常 低,远远低于除磷脱氮的最优碳氮比 、 碳磷比 [ 7] ,因此 也必然降低除磷脱氮的效果。 2 污水处理厂运行效果总结 1 污水处理厂实际运行中 , 对 BOD5的去除效 果十分彻底, 平均去除率在 96以上; 对 CODCr的去 除效果一般 ,平均去除率在 75 左右 ,能够保证出水 达到排放标准。DAT-IAT 工艺系统的抗冲击负荷能 力较强。 2 进水中 BOD5 CODCr值偏低,在 0. 3 左右, 属于 刚刚能够进行生化处理的范围 ,对有机物的去除产生 一定影响, 而且不利于除磷脱氮。 3 对SS 的去除效果上, 抗冲击负荷能力较强, 绝大部分出水都能达到排放标准。但在夏季出水中, 少数时候SS 达不到排放标准 ,可能因为夏季进水中, 不可沉降的悬浮物较多, 致使 IAT 池上存在较多浮 渣,而且污泥龄较长致使污泥易老化 ,影响了 SS 的去 除效果。 4 DAT-IAT 工艺流程虽然能 够保证较高的 BOD5去除率 ,但 DAT 池过高的 BOD5去除率对后续 的脱氮除磷效果会产生不利的影响, 而且 DAT 池的 非限制性曝气也不利于节省能源,可以适当改变 DAT 池的曝气形式或工艺参数 , 达到既保证有机物去除 率,又能提高脱氮除磷效果,节省能源。 参考文献 [ 1] Irvine R. L. , Busch A. W. . Sequencing Batch Biological Reactors- An Overview . JWPCF, 1979,51 235. [ 2] 李会元, 关代宇, 王一. SBR 法 DAT-IAT 工艺的过程控制. 第四届 第一次年会论文集. 中国土木工程学会水工业分会排水委员会, 2001. [ 3] 张大群, 王秀朵. SBR 工艺新 DAT-IAT 法及新型滗水器. 北京 化 学工业出版社,1996. [ 4] 张统. 间歇式活性污泥法污水处理技术及工程实例. 北京 化学 工业出版社,2002. [ 5] 张大群, 王秀朵. DAT-IAT 污水处理技术. 北京 化学工业出版 社, 2003. [ 6] 肖大松. SBR 处理城市生活污水的研究. 重庆环境科学, 1996, 18 5 39 -41. [7] Ardern E. , Lockett W. T . . Experiments on the Oxidatioon of Sweage Without the Aid of Filter. Soc . Chem. Ind. , 1914, 33 523. 作者通讯处 苏庆永 212013 江苏省镇江市 江苏大学 775生物 与环境工程学院 2005- 09-27 收稿 上接第 30页 [ 5] Slater N J, Goronsky M C. The Cyclic Activated Sludge System A Way to Achieve Discharge Standards. New Word Water, 1994 81 -83. [ 6] Transcenviro Inc. Wastewater Treatment Specialists, CASSTM Cyclic Activated Sludge System . General Process Description Technical Report , 1996. [ 7] 王宝贞, 王琳. 水污染治理新技术 新工艺、新概念、新理论. 北京 科学出版社, 2004 200 -206. [ 8] 贺锋. 复合构建湿地运行初期理化性质及氮的变化. 长江流域 资源与环境, 2002, 11 3 279 -283. 作者通讯处 邓仕槐 625014 四川省雅安市 四川农业大学环境 科学与工程系 电话 0835 2882182 E -mail shdeng8888sina. com 2005- 09-19 收稿 33 环 境 工 程 2006年 8 月第24 卷第4 期 standards, the ditch can not operate regularly. According to the condition, the working parameters of the ditch are adjusted to the pattern under the low organic loading and the operational pattern under this situation is also found out. Keywords wastewater treatment, organic loading , three -tank oxidation ditch, aeration, sludge loading and sludge residence time TREATMENT OF LEACHATE BY IMMOBILIZED MICROORGANISMS TECHNOLOGY Xiao Meilan Ye Zhengfang Ni Jinren et al 25 Abstract A full -scale plant of leachate treatment by immobilized microorganisms technology was built with a capacity of 60 m3 d. The running results showed thatwhenCODCrand ammonia -nitrogen of the influentwere about 1980 mg L and820mg L respectively, the effluentCODCr and ammonia -nitrogen were 130 mg L and 0. 80 mg L. The results also indicated that this technology had an ablity to resist loads fluctuating. Microorgannism especially the nitrobacteria was never restrained by the variation of the influent quality. Keywords immobilizedmicroorganisms, biological aerobic filter bed BAF system, leachate and high ammonia -nitrogen APPLICATION OF PROCESS OF USRIOD IN TREATMENT OF PIG FARM WASTEWATER Zheng Yuyi 27 Abstract The process of USR and IOD was used to treat the pig farm wastewater in an engineering example. Its design parameters and operationwere introduced. The monitoring results of completed engineering approval show that all effluent pollutant indices can meet the requirements of the Professional Discharge Standard. Keywords USR, IOD and livestock wastewater MIXINGTREATMENTTECHNOLOGYFOR LIVESTOCKANDPOULTRYCULTIVATION WASTEWATERDeng Shihuai Li Yuanwei Zheng Renhong et al 29 Abstract Aiming at the problem of high contents of CODCr, NH3-N and SS in wastewater, a combined process of airfloat-ABR -CASS- constructedwetland and ecological pond was used. Result showed that the contents of CODCr, NH3-N, SS of treatedwastewater couldmeet the first- level discharge criteria in GB8978 -1996. Keywords livestock and poultry cultivation wastewater, technique and discharge standard EFFECT ANALYSIS OF OPERATIONPRACTICE IN THE SEWAGE TREATMENT PLANT USING DAT-IAT PROCESSSu Qingyong Chu Jinyu 31 Abstract DAT -IAT process is used in a sewage treatment plant of Tianjin Economic and Technical Development Zone. The operating effect in both summer andwinter was compared and the removal effect of organic matter in both DAT tank and IAT tank was analysed. The discovery shows that the removal effect of CODCrand BOD5was almost the same in summer and winter. The removal effect of BOD5was much more complete. The removal rate of BOD5in DAT tank would make an unfavorable influence towards removing phosphorus and nitrogen. Keywords DAT -IAT, sewage treatment plant and removal effect INVESTIGATION ON PURIFYING TOLUENE WASTE GAS IN BIOTRICKLING FILTERS UNDER THERMOPHILIC CONDITIONSWang Juan Zhong Qin Li Jianlin 34 Abstract The objectives of this research were to investigate the potential to biologically treat toluene waste gas at thermophilic conditions and to examine the dominant strains to degrade toluene at high temperatures. The results showed that the dominant strains had poor adaptation to toluene gasafter cultured in toluene liquid. The biofilm edinpacking of a biotrickling filter BTFtendto stabilization after 120 h～ 140 h. The removal efficiency was highest at 40 ℃, and then at 30 ℃, 50 ℃, 60 ℃. The average removal efficiency were 82. 7, 74. 8, 59. 5and 55. 9. The dominant strain was bacillus and ball bacterium, of which the bacillus grew easier on the packing, but ball bacterium had good adaptation under thermophilic condition. New by -productwas found when the temperature was above 40 ℃. Keywords biotrickling filter BTF , thermophilic, toluene, treating waste gas and volatile organic compounds VOCs DUST COLLECTION OF HIGH -TEMPERATURE PURIFIED REACTION PRODUCT OF SMOKE BY INCINERATING REFUSESMei Hongsheng ChenDezhen Lin Yu et al 36 Abstract Removing the acidic gases in the flue gaswith lime particles at high temperature and separating the reaction product immediately benefit the operation of incinerator and improves its safety and economy. It was researched the separation efficiency of reaction product from a cyclone and the variation of particulate size distribution of lime particles by a Stairmand type model atmedium and hightemperatures. Experimental results showed that agglomerations happened among lime particulates at high temperature and resulted in a significant increase of the particle size. Consequently the dust collection efficiency was above 94 at a temperature range of 450～ 760 ℃. Keywords cyclone, high temperature, particulate size distribution, separation efficiency and agglomeration 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24,No. 4, Aug . , 2006