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由于规模化猪场粪污废水COD、氨氮、总磷等污染物含量高,且含有大量的病原物,如不进行妥善处理,将会对周边环境产生污染。现阶段,规模化、集约化养猪场多采用厌氧联合好氧组合处理工艺,厌氧段沼气产率低,对有机物去除率不高,出水氨氮和悬浮固体含量(SS)通常较高。这些SS大量进入生化处理系统,加上厌氧处理后水质碳氮比失衡等问题,导致采用常规生化处理工艺出水水质很难达标尤其氨氮去除效果差等问题。例如,广东省某年出栏5万头猪场采用此厌氧.好氧组合常规工艺,其沼气池因缺乏有效维护,淤塞严重,出水污染物浓度不但不降,较进水反而有所上升,且含较高SS的沼液直接进入好氧生化处理段,导致最终排水COD,氨氮和TP仍明显超标。后来该猪场增加了芬顿高级氧化+化学混凝处理工艺,直接运行成本增加到17.8元/m3,但对氨氮的去除效果仍不理想。
针对我国猪场粪污废水处理以及该猪场传统处理工艺存在的问题,本课题组曾研发了生物聚沉氧化新工艺(Bio-coagulation Dewatering followed by Bio-oxidation,简称BDBO)。它是利用一种有絮凝作用的微生物菌液对粪污废水进行絮凝沉降并改变废水中颗粒物脱水特性,继而对粪渣或沉淀污泥采用生物聚沉深度脱水技术进行脱水,脱水后的清澈滤液和絮凝后上清液采用生化方法快速处理,使其达标的一种新工艺。本研究以该猪场粪污废水为对象,利用构建好的实际工程平台(实际处理规模60t/d),研究新工艺各个处理单元的去除效果及机制,验证该工艺工程应用的可行性,为其应用推广提供科学依据。本文研究的主要内容和得到的主要结论如下:
(1)以广东惠州某出栏5万头的猪场污水处理站两套污水处理工艺(原处理工艺、生物聚沉氧化新工艺)为平台,简要分析了该污水处理站原传统处理系统的工艺流程、处理效果、存在问题及不足,详细分析了生物聚沉氧化新工艺的构建(包括处理工艺流程、构筑物尺寸、操作规程等)。
(2)在水力停留时间(HRT)仅为2.5d的新工艺系统中,猪场原水水质指标波动较大,COD为3720-9703mg/L,氨氮为554~823mg/L,TN为717~869mg/L,TP为229~433mg/L,经处理后COD在146~334mg/L(250±62mg/L)、氨氮在21.3~68.4mg/L(48.3±14.0mg/L)、TN在163~321mg/L(261±53mg/L)、TP在0.6~5.3mg/L(3.14±1.3mg/L)。总去除率分别达到96.6%、93.0%、67.4%、99.0%,出水稳定达标,且水质明显优于GB18596-2001(国家畜禽养殖业污染物排放标准),运行成本大约6元/吨,比原处理系统(采用生化处理+物化处理组合工艺)出水水质更好,成本约为老系统的1/2~1/3,并同步解决了污泥的深度脱水问题。该系统具有明显的抗冲击能力,在进水水质波动大的情况下,出水稳定达标。
(3)生物聚沉氧化新工艺可相对快速处理达标并且成本相对较低,其机制在于废水进入常规生化系统(A2/O)之前,高效去除了悬浮颗粒物(SS),使得以SS形式存在的COD、TP和部分N被大幅度消减,且原水中更多以颗粒态形式存在的COD、TP得到去除。
新工艺解决了目前猪场废水处理周期长、难达标排放(尤其是氨氮)、运行成本高的难题,且连续运行处理效果稳定,抗冲击能力强。为我国现行规模化养猪场粪污废水常规处理难达标的问题提供了一种解决方案。
针对我国猪场粪污废水处理以及该猪场传统处理工艺存在的问题,本课题组曾研发了生物聚沉氧化新工艺(Bio-coagulation Dewatering followed by Bio-oxidation,简称BDBO)。它是利用一种有絮凝作用的微生物菌液对粪污废水进行絮凝沉降并改变废水中颗粒物脱水特性,继而对粪渣或沉淀污泥采用生物聚沉深度脱水技术进行脱水,脱水后的清澈滤液和絮凝后上清液采用生化方法快速处理,使其达标的一种新工艺。本研究以该猪场粪污废水为对象,利用构建好的实际工程平台(实际处理规模60t/d),研究新工艺各个处理单元的去除效果及机制,验证该工艺工程应用的可行性,为其应用推广提供科学依据。本文研究的主要内容和得到的主要结论如下:
(1)以广东惠州某出栏5万头的猪场污水处理站两套污水处理工艺(原处理工艺、生物聚沉氧化新工艺)为平台,简要分析了该污水处理站原传统处理系统的工艺流程、处理效果、存在问题及不足,详细分析了生物聚沉氧化新工艺的构建(包括处理工艺流程、构筑物尺寸、操作规程等)。
(2)在水力停留时间(HRT)仅为2.5d的新工艺系统中,猪场原水水质指标波动较大,COD为3720-9703mg/L,氨氮为554~823mg/L,TN为717~869mg/L,TP为229~433mg/L,经处理后COD在146~334mg/L(250±62mg/L)、氨氮在21.3~68.4mg/L(48.3±14.0mg/L)、TN在163~321mg/L(261±53mg/L)、TP在0.6~5.3mg/L(3.14±1.3mg/L)。总去除率分别达到96.6%、93.0%、67.4%、99.0%,出水稳定达标,且水质明显优于GB18596-2001(国家畜禽养殖业污染物排放标准),运行成本大约6元/吨,比原处理系统(采用生化处理+物化处理组合工艺)出水水质更好,成本约为老系统的1/2~1/3,并同步解决了污泥的深度脱水问题。该系统具有明显的抗冲击能力,在进水水质波动大的情况下,出水稳定达标。
(3)生物聚沉氧化新工艺可相对快速处理达标并且成本相对较低,其机制在于废水进入常规生化系统(A2/O)之前,高效去除了悬浮颗粒物(SS),使得以SS形式存在的COD、TP和部分N被大幅度消减,且原水中更多以颗粒态形式存在的COD、TP得到去除。
新工艺解决了目前猪场废水处理周期长、难达标排放(尤其是氨氮)、运行成本高的难题,且连续运行处理效果稳定,抗冲击能力强。为我国现行规模化养猪场粪污废水常规处理难达标的问题提供了一种解决方案。