改良UASB两级AO混凝工艺处理猪场沼液万金保

第37卷第12期2017年12月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol.37No.12Dec.，2017万金保，等［基金项目］国家自然科学基金（71161017）；江西省教育厅科技落地计划项目（GJJ12433）；南昌市对外科技合作与成果转化推广计划项目（2013HZCG001）改良UASB—两级A/O—混凝工艺处理猪场沼液万金保1，付煜1，余郭龙2（1.南昌大学资源环境与化工学院，鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室，江西南昌330047；2.南昌元芝环保科技发展有限公司，江西南昌330096）［摘要］采用改良UASB—两级A/O—混凝组合工艺对猪场沼液进行处理，处理规模100m3/d。工程总投资124.57万，运行费用2.30元/（m3·d）。结果表明：经过该组合工艺处理后CODCr、BOD5、NH3-N、TP、SS去除率分别为94.0%、97.9%、92.5%、94.2%、90.2%，最终出水指标均符合《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596—2001）的要求。［关键词］改良UASB；两级A/O；混凝；猪场沼液［中图分类号］X703.1［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2017）12-0094-04ImprovedUASB-twostageA/O-coagulationprocessforthetreatmentofhogpenbiogasslurryWanJinbao1，FuYu1，YuGuolong2（1.KeyLaboratoryofPoyangLakeEnvironmentandResourceUtilization，MinistryofEducation，SchoolofResources，Environment&ChemicalEngineering，NanchangUniversity，Nanchang330047，China；2.NanchangYuanzhiEnvironmentalProtectionTechnologyDevelopmentCo.，Ltd.，Nanchang330096，China）Abstract：TheimprovedUASB-two⁃stageA/O-coagulationcombinedprocesshasbeenusedfortreatinghogpenbiogasslurry.Thetreatmentscaleis100m3/d，totalinvestmentCNY1245700.00，andoperatingcosts2.30CNY/（m3·d）.Theresultsshowthataftertreatedbythecombinedprocess，theremovingratesofCODCr，BOD5，NH3-N，TPandSSare94.0%，97.9%，92.5%，94.2%，and90.2%，respectively.Allthefinaleffluentqualityin⁃dexesmeettherequirementsspecifiedintheDischargeStandardofPollutantsforLivestockandPoultryBreeding（GB18596—2001）.Keywords：improvedUASB；two⁃stageA/O；coagulation；hogpenbiogasslurry猪场沼液含有高浓度的COD、氮、磷、悬浮物等污染物，其中沼液水质随时间波动很大，碳氮比严重失衡，增加了处理难度〔1〕。针对沼液的水质特点，相关处理工艺研究大多集中在好氧后处理工艺的创新和改进〔2〕。典型的处理工艺主要有人工湿地〔3〕、SBR工艺〔4〕、SBBR工艺〔5〕、间隙曝气式MBR〔6〕、间歇A/O+MBR〔7〕、微生物强化技术〔8-9〕等。然而单一处理工艺存在投资和运行费用较高，处理效果稳定性差等问题。为解决这个问题并结合猪场的运行实际情况，本项目采用改良UASB—两级A/O—混凝组合工艺对沼液进行深度处理，使最终出水水质达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596—2001）的要求。1工程概况江西省某规模化养猪场废水产生量100m3/d，猪场现有2个地埋式沼气池，总容积300m3，水力停留时间（HRT）为2～3d。由于猪场原水中含有大量的粪渣等悬浮物，经过长期运行后沼气池存在堵塞及气密性不足等问题，使厌氧发酵程度不足，产生的沼液依然含有高浓度的有机物、氮、磷等污染物，不利于后续生物处理。同时猪场产生的大量沼液只是直接排入简易的氧化塘中，出水水质达不到排放要求，并对猪场周边土壤产生了工程实例--94工业水处理2017-12，37（12）万金保，等：改良UASB—两级A/O—混凝工艺处理猪场沼液一定污染。基于目前沼液的处理现状，决定新建改良UASB—两级A/O—混凝组合工艺处理设施，使沼液达标排放，减少对环境的污染。1.1废水水质本项目处理的废水为经过300m3沼气池厌氧发酵产生的沼液，对沼液进行了连续一周的取样测定，水质检测结果及排放标准见表1。表1水质及排放标准项目猪场沼液排放标准CODCr/（mg·L-1）2850~3000≤400BOD5/（mg·L-1）910~1350≤150NH3-N/（mg·L-1）735~850≤80TP/（mg·L-1）38~45≤8SS/（mg·L-1）950~1300≤200pH7.2~7.86.0~9.01.2工艺流程猪场沼液处理工艺流程如图1所示。图1猪场沼液处理工艺流程猪场沼液首先自流入调节池中进行均衡水质和水量，再通过提升泵将废水提升至改良UASB反应器中进行厌氧处理，经过二次水解酸化，大幅度降低有机物浓度。废水在重力作用下自流入两级A/O生物处理系统，好氧池设置回流泵将部分混合液回流至缺氧池，进一步去除沼液中的氨氮和总磷。随后废水进入生化沉淀池，进行固液分离，进一步去除悬浮物（SS），改善出水水质。生化沉淀池上层清液进入混凝反应池，并投加PAC、PAM和熟石灰等药剂使废水中的悬浮物形成絮体，同时进一步降低COD和TP。混凝池出水进入终沉池进行固液分离后上清液进入消毒池，投加NaClO进行消毒，最终确保出水符合要求达标排放。组合工艺中污泥浓缩池主要收集调节池、改良UASB反应器、生化沉淀池、混凝反应池和终沉池的剩余污泥。污泥浓缩后经过板框压滤机降低污泥含水率，污泥脱水后平均每日产生泥饼200kg，随后泥饼外运进行卫生填埋处置。2主要构筑物及设备2.1调节池共计1座，进水流量按4.2m3/h设计，主要对猪场沼液的水质水量进行调节并收集改良UASB池的回流液调节pH。池体尺寸（长×宽×高）为5.0m×5.0m×4.5m，有效高度4.0m，有效容积100m3，HRT为8h，采用地下式钢砼结构，内壁防腐。配套设备：废水提升泵2台（1用1备），型号为CP53.7-652P，流量30m3/h，扬程27m，功率3.7kW；潜水搅拌机2台（D320mm，P=3.0kW），浮球液位计1套，转子流量计1套，pH计1台。2.2改良UASB反应器共计1座，进水流量按4.2m3/h设计，可去除废水中的大部分有机污染物，减小冲击负荷，保证后续生物处理工艺的正常运行。该工艺在传统UASB反应器的基础上增设了外循环污泥回流装置，确保厌氧污泥不流失〔10〕。同时通过回流来增加反应器内的液体上升速度，提高厌氧发酵效率，缩短水力停留时间。改良UASB开发了配套的新型布泥器和布水器，其中布泥器避免了回流污泥直接进入反应器造成局部污泥浓度过高，破坏厌氧颗粒污泥的活性，布水器则起到均匀布水的作用〔11-12〕。池体尺寸D5.6m×10.0m，有效水深8.0m，总有效容积197.0m3，HRT为40h，设计COD容积负荷2.5kg/（m3·d），采用地上式钢砼结构。配套设备：布水器及布泥器（S304材质）各1套（25m2），三相分离器1套，温控仪2套，水封系统1套。2.3一级A/O池一级A/O反应池包括一级缺氧池和一级好氧池，主要作用是进一步降解有机物及高浓度氨氮等污染物。设计进水流量均为4.2m3/h，一级缺氧池池体尺寸4.0m×3.5m×3.2m，有效高度2.7m，有效容积37.8m3，HRT为9.0h，设计COD容积负荷2.0kg/（m3·d），污泥质量浓度4000mg/L，溶解氧（DO）≤0.5mg/L。一级好氧池废水回流至缺氧池，稀释进水同时进行反硝化脱氮除碳，回流比150%。池体尺寸10.0m×3.5m×3.2m，有效高度2.7m，有效容积94.5m3，HRT为22.7h，DO为1.8～2.0mg/L，设计COD容积负荷1.5kg/（m3·d），污泥质量浓度3500mg/L，均采用地上式钢砼结构。配套设备：穿孔曝气系统2套，DN215mm微孔曝气盘及附件280套，曝气盘保护装置6套，废水回流泵2台（1用1备），型号为L-31-402P，流量7.2m3/h，扬程13m，功率0.75kW。2.4二级A/O池二级A/O反应池包括二级缺氧池和二级好氧--95工业水处理2017-12，37（12）工程实例池，主要作用是进一步脱氮除磷。设计进水流量均为4.2m3/h，二级缺氧池池体尺寸4.0m×3.5m×3.2m，有效深度1.8m，有效容积37.8m3，HRT为9.0h，DO≤0.5mg/L，COD容积负荷1.0kg/（m3·d）。好氧池混合液经回流泵回流至缺氧池，回流比200%。好氧池池体尺寸4.0m×3.5m×3.2m，有效深度2.7m，有效容积94.5m3，HRT为22h，DO为2.0～4.0mg/L，COD容积负荷0.5kg/（m3·d）。均采用地下式土基砖混结构。配套设备：罗茨鼓风机2台（1用1备，整套工艺共用此风机），型号为GRB50，风量3.61m3/min，风压29.4kPa，转速1650r/min，功率3kW；穿孔曝气系统2套，DN215mm微孔曝气盘及附件280套，曝气盘保护装置6套，废水回流泵2台（1用1备），型号为L-31-402P，流量7.2m3/h，扬程13m，功率0.75kW。2.5混凝反应池共计1座，进水流量按4.2m3/h设计，向废水中投加PAC、PAM絮凝剂和熟石灰除磷剂有助于进一步去除悬浮物及氮磷等污染物。池体尺寸12.5m×2.0m×3.2m，有效高度2.7m，有效容积6.75m3，HRT为1.5h，控制pH在6.5~7.5，采用地上式钢砼结构。配套设备：空气搅拌系统1套（2.5m2），加药泵3台（2用1备），型号为GD085，流量0~91L/h，功率0.2kW。2.6污泥浓缩池共计1座，主要收集来自调节池、改良UASB反应器、生化沉淀池、混凝反应池和终沉池产生的剩余污泥，池体尺寸2.0m×2.0m×4.5m，有效高度4.0m，有效容积16m3，停留时间为18h，极限固体通量为2.0kg/（m2·h），采用地上式钢砼结构。配套设备：气动隔膜泵2台（1用1备），型号QBY-32，流量9m3/h，扬程70m；空压机1台，排气量0.25m3/min，压力0.8MPa，功率2.2kW。3调试运行3.1调试情况废水处理工程从2016年4月20日开始调试，大约经过60d完成调试。各生化处理单元的微生物得到富集和驯化，污染物去除效率较高。根据反应器调试启动可分为厌氧调试和好氧调试。（1）厌氧调试。改良UASB池、一级缺氧池、二级缺氧池接种污泥均来自南昌某猪场废水处理工程中的污泥浓缩池，污泥含水量82%，接种污泥体积分别为40、15、12m3。在一级缺氧池和二级缺氧池内悬挂组合填料，填充比为30%。将污泥投入相应反应器中，加满经自来水1∶1稀释后的猪场沼液，静置3d。启动初期控制进水COD为1000mg/L、pH在7.2～7.8、温度为20～30℃，进水流量分别为30、12.5、12.5m3/d。培养驯化一段时间后，当COD去除率达到70%左右时，逐步提高进水流量和容积负荷。经过60d左右，各反应器进水流量和容积负荷均达到设计要求，且出水水质COD