规模化养猪场污水处理工艺(2)

规模化养猪场污水处理工艺（2）一、养猪废水特点与治理难度由于历史原因，目前大部分养猪场建在河边、溪边、湖边、海边，无论是直冲式养猪场还是干清粪养猪场，污水均直排水体，造成水体严重污染。养猪场排放规律为间歇式，每天上、下午各一次，排放量大、冲击负荷大。从污水成份分析，固液混杂，属高有机、高氮、高磷污水，且碳氮比例失调，这些特点给养猪污水处理带来很大困难。从表1-1可清楚看出，干清粪养猪场污水主要污染物排放情况按GB18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》衡量，CODcr,NH3-N、TP处理率必须达到97.3％、95.3%、96.8%，目前无论物理、物化、化学、生化、生态等处理方法中，不可能用一种或二种处理方法来实现达标，这样就决定了养猪场污水处理必须采取多方法组织工艺。二、养猪废水“环保型”处理方式及其工艺流程国家农业部2001年出台的畜禽养殖业能源环保站设计规范’(征求意见稿)中提出畜禽养殖业污水处理的两种方式，即“环保型”和”生态型”。规范中对“环保型”处理方式工艺要求如图2-1。从图2-l中可清楚地看到：“环保型”处理工艺主要包括固液分离、厌氧发酵沼气池、好氧曝气和生物处理等四个方面处理技术。其中厌氧发酵沼气池是关键工艺。三、“环保型”处理主要工艺选择“环保型”处理方法必须符合“技术合理、经济合算、安全可靠、管理方便”原则，达到“产气率高、处理率高、投资合理、运行费用低、稳定达标和管理方便”的目的，为此，必须对现有工艺进行科学的选择。(一)厌氧发酵沼气工艺目前，用于养猪污水厌氧沼气主要技术有升流式厌氧污泥床(UASB)、混合一推流厌氧消化器(USR)和折流式厌氧污泥床(ABR)三种。1998年开始，以福清市科明新能源环保开发部为主，福清市环境科学学会配合，联合攻关，开发出“斜流式隧道厌氧污泥滤床(IATS)和推流式厌氧滤器(PAFR)两种新工艺，经福清市、福州地区、永安市等30多个养猪场污水治理应用，取得满意效果，其特点主要有：产气率高，可达0.5-o.7m3/m3天，处理效率高，CODcr去除率一般可达95％以上(厌氧出口CODcr夏天在800mg/L以下，冬天出口CODcr在1200mg/L以下)，滤床活性细菌一旦中毒恢复周期在3-5天。厌氧进口只需简易固液分离；无需任何动力，实现无动力运行；污泥产生量少，一般2年清理一次，且清理极为方便。因此，IATS和PAFR工艺是养猪污水处理首选工艺。(二)好氧曝气工艺目前好氧工艺主要有SBR和两段好氧生化等工艺，从投资和运行费用分析，两段好氧生化工艺比较合适。(三)固液分离工艺目前养猪污水固液分离有两种措施：人工分离和机械分离，根据实践经验分析，固液分离只能保持适度范围，过量导致沼气产气量降低。采用机械分离必须在分离前进行搅拌．导致分离后的污水CODcr高于分离前的CODcr。鉴于以上分析和我们的实践，采用以下固液分离方法：直冲式污水在酸化池前设计一个酸化沉沙池，采用人工办法将粗粪打捞外运后进入酸化池，干清粪污水直接进入酸化池。污水经过酸化池后会产生一定量的浮渣，通过人工把浮渣清除外运。(四)稳定塘目前稳定塘有两种：好氧稳定塘和兼氧稳定塘，通常采用兼氧稳定塘，兼氧稳定塘又分为普通塘和生物塘两种，无论采用普通塘和生物塘均应设计为多级串联，一般3-4级为宜，一级生物塘用于养胡子鲶鱼，二级塘按无土栽塘方式引入空心菜或直接栽种茭白等，三级塘为稳定塘，四级塘为去磷塘。四、氨氮和总磷降解机理分析和处理工艺氨氮和总磷属无机化合物污染物，其中总磷经厌氧沼气池后，一般能去除60-70％，厌氧出口沼液中的总磷浓度在40～60mg/l,沼液中的总磷绝大部分是无机磷（在兼氧稳定塘中自然降解能力很差），但在兼氧生物塘中能被水生植物吸收相当部分，末级稳定塘出口总磷浓度在20mg/l左右。这部分总磷主要是靠化学法降解，其一是进入两段好氧生化装置，添加Al2(SO4)3,总磷可降解至8mg/l以下，其二如果不进行生化曝气装置，有效办法是加入去磷剂自制价廉，易制)，使总磷生成沉淀，并经简易过滤装置，达到降解，效果十分明显，经实践，总磷在3mg/l以下。氨氮经厌氧沼气池可降解80％左右，厌氧出口沼液中氨氮浓度在300mg/l左右。氨氮降解途径有三个渠道。其一在稳定塘中，氨能自然挥发一部分；其二在生物稳定塘中，水生植物能吸收相当部分的氨氮；其三在稳定塘中，由于加去磷剂，PH调至8.5左右，氨氮几乎能自然挥发至尽。这个结论可以通过以下方程式和实验室试验进行解释和证实。NH3+H20≠NH4++OH-当以上体系处于碱性状态下，化学平衡向左移动，氨自然挥发。为证实这一结论，我们取厌氧沼气池出口沼液，加去磷剂调整PH，并放置一定时间，测定NH3浓度，结果见表4—1。五、“环保型”处理工艺优化通过以上分析和筛选，我们把环保型处理工艺进行合理优化，基本工艺如下：我们根据不同要求，又把以上总体工艺设计为四个方案，详见图5-1。六、工程实践(一)某农牧有限公司年出栏菜猪1万头，2001年投资90多万元建成环保处理设施，但是处理效果非常差，厌氧沼气池总去除率还不到50％，沼气无法回收。2004年对此进行改造，采用PAFR工艺和方案一工艺，改造后设施运行正常，经监测表明各项污染物排放均达标，监测结果见表6一l。(二)某种猪场年出栏1万头菜猪，2003年采用IATS工艺和方案四工艺．2004年6月投入运行至今，稳定达标排放，厌氧产气正常，监测数据见表6—2。七、主要经济指标分析现以上述种猪场工程为例，分析投资比、投资回收期、运行费用等主要经济指标。该种猪场IATS厌氧池设计800m。．夏天冬天日产沼气平均按350m3计算，价格1元/m3。厌氧总投资40万元，微动力二段生伛处理能力150m3/t,装机4KW。日运行16h，15万元，生物塘1000m3，2万元，其他1万元，总投资58万元，设施最低服务年限为20年。设兼职运行人员1人。经过计算：每头出栏菜猪投资按方案一计算为2.15元，按方案三计算为29元。年运行费总费用：0.6×4×16×365=10416元每头出栏菜猪运行费方案三为1-4元，方案一运行费用零。年产沼气价值：350m3/天×1.0/m3x365天=12.775万元投资回收期：58／1217‘75=4.5年)(按方案三)43/12.775=3、4(年)(按方案一)通过以上分析，各项经济指标是经济的。对于万头出栏数养猪场来说，经济效益是十分明显的。八、结论1．采用IATS和PAFR两种厌氧新工艺，具有处理率高、产气率高、污泥产生量少且清理方便、投资合理、管理方便和安全可靠等特点，是养猪场污水处理首选工艺。2．稳定塘尽可能采用非好氧稳定塘，如果建设用地充足。可采用普通稳定塘，用地困难应用生物稳定塘，采用生物稳定塘尽可能选择N、P吸收高的水生植物，稳定塘的面积、水深、停留时间等参数设计应能满足工程需要。3．微动力两段生化装置原则上不用，只有在环境容量小，有特殊要求的纳污水体才使用。4．用去磷剂作为P、N的去除剂，其用量保证PH为8.5左右就可以。5．粪大肠菌群和蛔虫卵两项细菌指标因在厌氧过程基本杀死，且在最后加去磷剂中PH控制在8.5左右，进一步进行消毒，基本上可达标。6．工程设计时，最后一道过滤装置是不可缺少的。设计时应控制流速，保证ss和Ca3~P04)2的过滤效果。7．本文提出的四种设计方案经实践证明，均能稳定达标．处理后的中水可回用，可根据不同要求和不同地点选择应用。8．本文所提的工艺在北方冬天高寒季节应注意稳定塘的保暖措施，如采用大棚保温，必要时可采用小型锅炉进行水温调节。