仿生态氧化沟在养殖废水后续处理中的应用张冲

28中国环保产业2006.4技术应用TechnicalApplication张冲，闫茂鲁，倪晓洁（福州北环环保技术开发有限公司，福州350002）摘■要:本文介绍了一种新型仿生态氧化沟工艺及其在养殖废水厌氧处理后的应用，该工艺吸收了氧化沟、接触氧化技术及人工湿地的特点，NH3-N、CODCr的去除率可分别达70％和60％。具有设计科学、构造简单、投资较省、管理方便、处理效果稳定等优点，在养殖废水后续处理中具有广阔的应用前景。关键词:仿生态氧化沟;养殖废水;脱氮除磷中图分类号:X713.031文献标识码:B文章编号:1006-5377(2006)04-0028-02ApplicationofMimicEcologicalOxidationDitchinSucceedingTreatmentofCultivatingWastewaterZHANGChong,YANMao-lu,NIXiao-jie仿生态氧化沟在养殖废水后续处理中的应用畜禽养殖废水经厌氧处理后，需进一步降解CODCr，特别是脱氮除磷，才能达标排放。若采用常规好氧曝气，则投资、动力消耗、工艺管理、设备维护等方面的费用大、要求高。采用人工湿地处理污水虽有投资较少、无动力运行等优点，但畜禽污水厌氧处理过程中产生的污泥容易堵塞基质。一般人工湿地运行半年左右，污水净化效果就会下降，必须更新基质，这就造成了重复投资。而仿生态氧化沟工艺克服了一般好氧工艺及人工湿地的不足，特别适用于畜禽养殖废水处理工程中的厌氧出水后续净化和生活污水的处理。1仿生态氧化沟的净化原理仿生态氧化沟是一个模仿自然界污水净化功能的系统。它利用自然地形的落差实现污水浅层流动溶氧、薄层跌落充氧，同时通过设置多道过滤屏、水体表面种植水生植物等措施降解有机质，并脱氮除磷，最终达到净化水质的目的。整个系统采用折流流动沟道式构筑物，无需任何设备，无能耗，并可长期运行。仿生态氧化沟是通过对自然生态系统中物理、化学和生物作用进行优化组合，利用这3种作用的协调关系来实现污水的净化。其中物理作用主要是通过过滤、沉淀来实现。污水进入氧化沟，经过多道密集的过滤屏及植物茎叶、根系，过滤、截留污水中的悬浮物，并将其沉积在滤屏和沟底，最后自流至污泥沉井排出；化学作用主要是通过污水分子相互之间的吸附、离子交换、氧化还原、化学沉淀等反应达到降低污水浓度的目的；生物作用主要是通过种植的水生植物的光合作用和水体中微生物好氧、兼氧的生化过程，实现对污染物的降解和去除。2仿生态氧化沟的构造仿生态氧化沟是一种折流流动沟道式构筑物。结构29CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY2006.4技术应用TechnicalApplication采用折流沟渠形式（如图1所示），主要由过滤屏、折流板、漫流板、污泥沉井、污泥回流斜面、水生植物等几个部分组成。根据现场地形和污水浓度、水量，仿生态氧化沟污水滞留期一般设计为3～6天，沟深0.8～1.0m，沟宽1.0～1.5m，设计泥龄在20天以上，污泥负荷为0.01～0.05kgBOD5/kgMLSS·d。2.1■过滤屏沟体设置多道升流式过滤屏，过滤屏中安装了廉价、有弹性、耐腐蚀且轻质的过滤填料，先粗后细地进行过滤，填料随上行水流的冲击而浮动。微生物可附着生长在填料表面，形成生物膜，或以活性污泥形式截留在填料空隙内。污水在通过填料被截留污质的同时，水中的有机物与生物膜和活性污泥充分接触并被微生物吸附、降解。微生物不断利用氧化还原过程转化生成新的生物膜，而死亡的生物膜易剥离、脱落，最后经氧化沟底的污泥回流斜面集中到污泥沉井中排出。多道密集过滤屏中填料表面的传氧机理与生物膜法相同，经过的污水在过滤屏表层大量微生物的吸附以及水面种植的水生植物的吸收等作用下，降解去除有机物并进行脱氮除磷。2.2■折流、漫流板系统采用折流、漫流板组合构成了充氧结构（见图2）。污水以折流方式流动，前一级水流由池底潜流进水，经升流式过滤屏在漫流板形成薄层溶氧水面，达到溶氧目的。紧接着的薄水面经漫流板跌落，带动水体紊动，使空气与水体充分混合，达到对污水充氧、溶氧和污水与活性污泥混合的目的。2.3■污泥沉井、污泥回流斜面污泥沉井和污泥回流斜面设在氧化沟底。净化过程中形成的污泥沿污泥回流斜面流至污泥沉井，当井内污泥积累到一定量时，即可用潜污泵抽至厌氧池重新进行消化、降解处理。2.4■水生植物仿生态氧化沟水力停留时间3～6天，水体平均有效深度0.8m，水面可种植各种根挺、阔叶类水生植物。种植水生植物的主要目的就是利用植物光合作用，将氧气从植物上部输送到根部，在根区或根际形成一种好氧环境，这一环境能刺激有机物质的分解和硝化细菌的生长，从而达到去除污水中氮、磷等营养物质的目的。水生植物的茎部和根系为细菌和其他微生物提供生长介质，并形成生物膜，可提高去除污水中CODCr、BOD5的能力；水生植物的生长过程吸收氮磷等营养元素，可提高去除污水中氮磷的能力；水生植物根部具有富集重金属的功能，可提高去除污水中重金属的能力。选择合适的水生植物种类在净化污水过程中至关重要。它能够在去除氮、磷等营养物质的同时，将其它有机质转化为营养物质和能量，达到降解有机质的目的。一般选用耐污能力强、根系发达、茎叶茂密、抗病虫害能力强，且有一定经济价值的高等水生维管植物。3仿生态氧化沟的处理效果以福清某养猪场废水处理工程为例，该场地处福清市洋下镇，位于福清市大北溪的上游，占地面积3000亩，场区西侧距居民点仅800m，存栏生猪5000头，日排污水60m3。污水处理工艺流程如图3所示。该处理工艺原水水质：CODCr15000mg/L，SS12000mg/L，NH3-N500mg/L。污水经前处理和厌氧处理后进入仿生态氧化沟，进水水质：CODCr1434mg/L，SS1275mg/L，NH3-N220mg/L，仿生态氧化沟设计污水滞留期3～6天，有效容积216m3，沟体深0.8m，宽1m，污水处理沿程共设置了33道升流式过滤屏和污泥沉井，同时水图1仿生态氧化沟构造图3污水处理工艺流程图2折流、漫流板结构示意（下转第33页）33CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY2006.4技术应用TechnicalApplication通过条件试验选定的较优工艺条件为：反应pH8.5～9，反应时间20min，反应搅拌速度250转/min，自然静置沉降时间为6h，石灰乳浓度10%，并在此条件下作了验证试验。5较优条件验证试验（1）每次取废水500mL，在1000mL烧杯中反应后，倒入1000mL量筒沉降6小时，测定污泥体积和上清液残氟浓度，污泥体积和上清液残氟浓度，经过22次验证试验，在反应pH为8.1～9.0的条件下，上清液残氟浓度平均为9.2mg/L，污泥体积平均为44.2%。（2）每次取废水2000mL，在3.2L有机玻璃搅拌槽中反应后,排入塑料制作的平流沉淀池中,沉降6小时后取上清液化验,经过10次验证试验，在反应pH8.4～9.0条件下，上清液残氟浓度平均为9.5mg/L。6结论（1）某矿稀有金属冶炼厂产生的废水含氟高达12000mg/L，pH约为1，并且砷、铜、镉、铀、钍和悬浮物等均超过国家标准。通过试验，我们选用一级石灰间断处理工艺进行处理，处理后出水所有指标完全符合GB8978-1996标准。（2）该工艺的主要技术条件为：反应pH8.5～9；反应时间20min；自然静置沉降时间6h。（3）建议采用如下工艺流程（见图2）。此流程将含氟高达1100～2500mg/L的废水分解、萃取残液，通过制氟硅酸钠的方法回收氟产品后，废水再做进一步处理，其处理成本将大幅度降低。（4）该工艺流程简单、容易控制、效果稳定、试剂来源广泛、水处理费用合理。参考文献：（略）图2建议采用的废水处理工艺流程面种植水葫芦。经处理后出水水质：CODCr573mg/L，SS382mg/L，NH3-N110mg/L。由此可见，污水水质得到了明显改善。4仿生态氧化沟在畜禽废水中的应用与一般处理工艺的比较（见下表）5结语近几年来，畜禽养殖业从分散的农户养殖转向集约化、工厂化养殖，畜禽粪便污染大幅度增加，已经成为水污染中的一个重要污染源。仿生态氧化沟工艺满足了高浓度养殖废水后续净化处理效果和经济性的要求，其处理后的污水经后续稳定塘处理后，可达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）的二级标准，同时由于出水水质稳定，出水还可用来灌溉农田、养鱼。参考文献：[1]朱亦仁.环境污染治理技术[M].北京：中国环境科学出版社，2002：251～252，254～255.[2]GB18596～2001《畜禽养殖业污染物排放标准》.畜禽废水处理工艺比较工艺项目仿生态氧化沟一般工业氧化沟人工湿地基建费用低较高较低设备费用较低较高低运行费用低高低总投资低较高低占地面积较大小大设备安装简单复杂简单维护管理简单复杂简单处理效果好好好使用寿命长较长短（上接第29页）