養(yǎng)豬污水處理工藝
近年來,集約化大中型畜禽場糞便流失污染已成為較為突出的環(huán)境問題。規(guī);B(yǎng)殖場每天排放的污水量大、集中,且COD、NH3-N和總磷等濃度高,攜帶的病原菌危害大,若不經(jīng)有效處理,勢必導致周邊水域污染、生態(tài)環(huán)境惡化。沼氣發(fā)酵、新型生物發(fā)酵床以及UASB等厭氧技術(shù)被廣泛應用到高濃度的養(yǎng)殖污水處理,但這些技術(shù)很難實現(xiàn)達標排放和回用。
采用缺氧/好氧/一體式膜生物反應器(MBR)工藝對某養(yǎng)豬場污水進行處理,目的是追蹤并優(yōu)化該處理工藝,使污水處理后能回用于豬圈的沖洗、果園的灌溉以及河塘水產(chǎn)養(yǎng)殖。
1進、出水設計參數(shù)
根據(jù)多次現(xiàn)場調(diào)查、實測結(jié)果,確定設計污水處理量為100m3/d,進水為厭氧沼氣池出水。設計進、出水水質(zhì)如表1所示。
2處理工藝及設計、運行參數(shù)
2.1工藝流程
設計采用缺氧/好氧/一體式膜生物反應器處理工藝。缺氧池和好氧池合壁組建,通過溢流孔對污水進行導流。好氧池內(nèi)安裝液位計,自控系統(tǒng)根據(jù)液位高低啟閉潛水泵以調(diào)節(jié)曝氣池內(nèi)水量。一體式膜生物反應器為鐵制,將風機、出水離心泵、加藥槽、流量計等設備置于一室,可以提高設備空間利用率。膜反應器膜面積為400m2,污水處理系統(tǒng)采用人工和自動雙重控制。
污水處理流程如圖1所示。
2.2設計參數(shù)及運行條件
主要構(gòu)筑物及設備參數(shù)見表2。
3處理效果與分析
3.1運行效果與控制
該工程調(diào)試期為35天,缺氧池調(diào)試污泥來自厭氧沼氣池,曝氣池接種污泥來自某造紙廠二沉池。調(diào)試啟動階段采取間歇式進水,6~10h換水一次,換水前停止曝氣,靜止0.5~1h,排去上清液,持續(xù)3周。曝氣池污泥濃度增加后,對一體式膜生物反應器進行調(diào)試,直至整個系統(tǒng)按設計正常運行。調(diào)試階段進水溫度為19~23℃,pH值為6~8.5,曝氣池啟動時MLSS為8400mg/L。
針對調(diào)試階段和調(diào)試完成后50天的水質(zhì)進行跟蹤檢測,取樣周期為調(diào)試階段每5天一次,調(diào)試結(jié)束后10天一次,跟蹤了各個工藝單元對COD和NH3-N以及整體工藝對TN、TP的去除效果。
①缺氧池對COD和NH3-N的去除
缺氧池調(diào)試啟動階段,由于污水來自厭氧的沼氣池,臭味大且為深綠色,缺氧池對COD和NH3-N的去除效果不明顯,去除率分別為17%~21%和6.4%~13%。調(diào)試20天后,由于污泥的成熟以及膜反應器回流水的混合,使氨氮濃度下降,COD和NH3-N的濃度最高降低50%和70%。正常運行后,缺氧池內(nèi)COD和NH3-N保持在一定的濃度范圍,已處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。
②曝氣池對COD和NH3-N的去除
曝氣池有效水深為3m,底部采用微孔曝氣器。在調(diào)試啟動后的10天內(nèi),曝氣池采用連續(xù)24h曝氣培養(yǎng)方式,對COD的去除率可達51%,但曝氣池內(nèi)污泥濃度保持在800~1100mg/L,水體溶解氧高達6~8mg/L。溶解氧過高,有機物含量不足,導致污泥增殖受阻。由于該工程在設計時未預留曝氣排空管,從調(diào)試的第11~20天采用間歇式曝氣(即曝氣1h,停曝0.5~1h)使水中DO保持在1~3.5mg/L,不僅滿足了微生物生長、繁殖的需要,同時也能抑制厭氧菌的生長,防止水體發(fā)臭,還避免了曝氣設備的更換。在此期間,COD持續(xù)下降,污泥濃度增長較快,至第20天MLSS為3860mg/L。20天后采取連續(xù)進水、連續(xù)曝氣方式培養(yǎng)污泥,污泥濃度保持在3450~3900mg/L,對COD和NH3-N的去除率分別保持在50%~56%和50%~60%。調(diào)試完成后的近2個月內(nèi),對NH3-N和COD的去除效果都較為穩(wěn)定,曝氣池出水COD和NH3-N分別保持在300mg/L和30mg/L左右。
③MBR的污泥生長情況及對COD、NH3-N的去除
膜生物反應器的調(diào)試在曝氣池污泥達到一定濃度后啟動,接種污泥來自曝氣池混合液。膜生物反應器啟動后,整個污水處理系統(tǒng)采取全自動連續(xù)進水、曝氣運行模式。膜區(qū)內(nèi)的MLSS在10天內(nèi)增長較快,之后通過回流和排泥穩(wěn)定在7~8g/L左右。由于污泥濃度增加,對有機物的去除率提高,污泥負荷穩(wěn)定在1.7kgCOD/(kg·d),COD去除率由70%提升至90%以上。雖然硝化細菌的生長世代周期較長、增殖緩慢,但在MBR這種能夠?qū)崿F(xiàn)完全固液分離的反應器中,細菌可以被截留下來,使得反應器內(nèi)硝化菌數(shù)量逐漸積累,對NH3-N的去除率也由原來的80%提高到95%。
④整個系統(tǒng)對TN和TP的去除
在各單元正式啟動之后,對進、出水TN和TP進行監(jiān)測,在調(diào)試穩(wěn)定后定期對膜池進行剩余污泥的排除。
該工藝對TN和TP均具有較好的去除效果,其中TN最高去除率為87.4%,系統(tǒng)穩(wěn)定后平均去除率為85.8%;對總磷的最高去除率為78%,正常運行后平均為72%。隨著系統(tǒng)的穩(wěn)定和細菌培養(yǎng)時間的增加,世代時間較長的硝化細菌逐漸成熟,硝化能力的加強保證了缺氧池反硝化反應所需的硝酸根離子,促進了脫氮效果的提高。剩余污泥的排除不僅減少了污泥對膜組件的污染,排除了老化的污泥,同時有效地去除了污泥中的磷。
3.2項目驗收指標
調(diào)試完成后水質(zhì)指標完全達到設計指標要求。驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)見表3。
4經(jīng)濟成本分析
電價按0.6元/(kW·h)計算,清洗藥劑主要為0.3%的燒堿、2%的檸檬酸或1%的鹽酸(膜孔堵塞、出水量減少時清洗),電費和藥劑費合計為1.33元/m3。
經(jīng)濟分析見表4。
5結(jié)論
①調(diào)試階段是活性污泥的適應和增長期,污水中溶解氧過高會導致活性污泥的自身分解加快,從而達不到污泥增殖的目標。因此,合理的控制曝氣量有利于活性污泥的生長和繁殖。
②缺氧/好氧/一體式膜生物反應器工藝運行穩(wěn)定后,對養(yǎng)殖污水的COD、NH3-N、TN和TP的去除率分別可達90%、95%、85.8%和72%,具有較好的處理效果。污水處理成本為1.33元/m3,具有較強的可操作性。
③缺氧/好氧/一體式膜生物反應器工藝的處理出水水質(zhì)能較好地滿足豬圈沖洗和果園澆灌的需求,但該工藝在TP的去除上還有待進一步強化。
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