德州市養(yǎng)牛場污水厭氧處理工藝

德州市養(yǎng)牛場污水厭氧處理工藝

方案選擇與工藝流程

§2.1  水質(zhì)特征

2.1.1  廢水來源

養(yǎng)牛場廢水主要來源為：1、牛欄沖洗水。每次牛出欄后，對牛欄和糞池進行沖洗，排放沖洗牛欄污水；2、其它洗滌污水。德州市養(yǎng)牛場污水厭氧處理工藝

2.1.2  廢水水質(zhì)特征

牛場廢水的水質(zhì)特點不僅與牛糞尿的成分有關，而且還與牛場的清糞工藝有著密切的聯(lián)系。目前國內(nèi)外規(guī)?；B(yǎng)牛場存在的主要清糞工藝有3種：水沖式、水泡糞、和干清糞工藝。我國大部分規(guī)模化養(yǎng)牛場都是采用水沖式工藝的。采用水沖式工藝方便快捷，但是會把牛糞、散落的飼料末連同牛尿一起全部沖洗到廢水中，故廢水中含有大量的固體懸浮物及膠體形態(tài)物質(zhì)，且其他的污染指標也很高。牛糞尿的主要污染物指標見表2-1。

表2-1 牛糞尿的主要污染物指標

從表2-1不難看出有機物、氨態(tài)氮（NH₃-N）及磷（P）的濃度高是牛場廢水的主要特點。有機物主要來源于牛排泄的糞尿，而牛糞中的有機物在牛糞尿總有機物排放量中更是占到90%以上。當采用水沖式清糞工藝時水中的懸浮物（SS）濃度至少是干清糞工藝的2倍，考慮到兩種工藝用水量的不同，可以知道在水沖式清糞工藝中，水中懸浮物的80%以上來源于牛糞及散落牛場內(nèi)的少量飼料粉末。結(jié)合以上的數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，可以知道牛場廢水中來源于牛糞及散落飼料末的有機物大部分是以懸浮物或膠體的形式存在。在微生物及其它因素的作用下，廢水中這些以懸浮物或膠體形式存在的有機物還會發(fā)生脫穩(wěn)或水解等一系列的變化。此外，牛場廢水還具有以下特點：

1、排水量大、廢水溫度低(多數(shù)牛場從防疫需要出發(fā)，用水取自地下水)。

2、沖洗欄舍的時間相對集中，廢水水量排放不均勻、沖擊負荷大。

3、廢水固液混雜，而且粘稠度很大。有機物濃度高、含有大量的固體懸浮物且還含有一定量的對人體有害的病原菌，屬于高有機物濃度、高N、P含量和高有害微生物數(shù)量的“三高”廢水。

§2.2  工藝選擇論證

2.2.1  設計水質(zhì)

    業(yè)主提供的廢水水質(zhì)情況見表2-2。

表2-2  進水水質(zhì)

2.2.2  設計水量

按照業(yè)主要求，污水處理運行能力為100 m³/d，本工藝設計操作時間按20小時/天計算。

2.2.3  工藝選擇

本項目污染物處理工程所處理的污染源為養(yǎng)牛廢水，在此廢水中包含牛糞壓縮水、牛尿液、糞便及地面沖洗水、部分生活污水，其水質(zhì)特點為水量排放不均勻、沖擊負荷大，有機物濃度高、含有大量的固體懸浮物且還含有一定量的對人體有害的病原菌。因此，項目建設以《畜禽養(yǎng)殖污染排放標準》(GB 18596-2001)為指導依據(jù)，結(jié)合目前該養(yǎng)殖場肉牛污染物排放的實際情況，慎重選擇適宜的處理工藝技術(shù)路線及設備，采取經(jīng)濟有效、方便可行的工藝流程，以達到處理效果和經(jīng)濟、社會效益。

對于養(yǎng)牛場廢水的處理，從采用工藝技術(shù)來看，有厭氧處理、好氧處理、厭氧好氧組合處理，以及氧化氧化塘、人工濕地等自然處理方法。針對本項目水質(zhì)特點，采用“厭氧—好氧”耦合工藝。下面對該工藝進行分析論證。

由于該廢水COD濃度較高，不宜直接采用好氧處理，需在好氧處理前設厭氧處理單元。在“厭氧—好氧”耦合工藝中，廢水經(jīng)厭氧反應后，大分子的固體物質(zhì)降解為小分子固體物質(zhì)，不溶性物質(zhì)降為溶解性物質(zhì)。經(jīng)厭氧反應后，BOD₅/COD值進一步提高，使后續(xù)好氧生化反應更加容易處理。同時，厭氧階段不需加溫、不需攪拌，處理的效果較好，可去除70～90%的有機物，剩余污泥量少（僅為好氧處理的1/5～1/10）。根據(jù)廢水的特性和以往的廢水處理的經(jīng)驗，經(jīng)過厭氧工藝處理后的廢水有機物濃度雖大大降低，但是達不到排放標準，尤其是氨氮超標，因而后續(xù)需要設置可同時去除氨氮和有機物的好氧處理單元。好氧出水經(jīng)過消毒，殺滅有毒有害微生物，然后達標排放或回用于沖洗牛舍。

（1）厭氧處理單元

廢水厭氧生物處理是指在無分子氧的條件下通過厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中各種復雜有機物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)，以去除大部分有機污染物。。

常用的厭氧處理反應器有厭氧生物濾池、厭氧膨脹床和厭氧流化床、UASB、IC及EGSB等。

厭氧生物濾池是密封的水池，池內(nèi)放置填料，污水從池底進入，從池頂排出。微生物附著生長在濾料上，平均停留時間可長達100d左右。由于濾料費用較貴；濾料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚，堵塞后沒有簡單有效的清洗方法，由于停留時間過長增加了基建費用，且養(yǎng)牛廢水的懸浮固體濃度較高故不適和采用此法。

厭氧膨脹床和厭氧流化床：床體內(nèi)充填細小的固體顆粒填料，如石英砂、無煙煤、活性炭、陶粒和沸石等。污水從床底部流入，為使填料層膨脹，需將部分出水用循環(huán)泵回流，提高床內(nèi)水流的上升流速。一般認為膨脹率為10%～20%的為厭氧膨脹床，膨脹床的顆粒保持相互接觸；膨脹率為20%-70%的為厭氧流化床，流化床的顆粒做無規(guī)則的自由運動。其優(yōu)點是，有機物容積負荷較高，水力停留時間短，耐沖擊負荷能力強等，但是耗能較大，出于經(jīng)濟的角度考慮不采用此方法。

內(nèi)循環(huán)IC厭氧反應器是荷蘭Paques BV公司在UASB反應器基礎上設計開發(fā)的厭氧反應工藝，該工藝是為克服UASB反應器在處理低濃度廢水時（COD在1500以下）為利于污泥顆粒化而控制較高的上升流速而研發(fā)的。在處理中高濃度廢水時，與UASB反應器相比并無明顯優(yōu)勢。

膨脹顆粒污泥床（EGSB）厭氧反應器是荷蘭Wageingen農(nóng)業(yè)大學Lettingga教授等在UASB反應器的基礎上開發(fā)的厭氧反應工藝。也是為克服UASB反應器處理低濃度廢水時的存在的問題而設計研發(fā)的。但是EGSB過大的高徑比導致其建設費用提高，EGSB的特點—極小的HRT，也是以強制的外循環(huán)所消耗的大量的運行費用為代價的，且需要控制回流量以適應不同的水質(zhì)水量，操作條件較為復雜，運行不穩(wěn)定，管理難度大。

所以本工程厭氧階段選用經(jīng)設計改良的上流式厭氧污泥床反應器，設計充分考慮了實際工程中常出現(xiàn)的問題，重新設計進水方式，并進行了大量的實驗研究，研究表明，該布水系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)廢水在整個反應器的過水斷面上均勻分布，使廢水中有機污染均勻、充分的與反應區(qū)中的污泥混合接觸，可大限度的發(fā)揮全部微生物的處理功能，并獲得了*的穩(wěn)定性。同時針對傳統(tǒng)的上流式污泥床反應器在處理高濃度有機廢水時，由于過強的產(chǎn)氣攪動而造成的污泥流失的問題，對三相分離器進行了改進，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)的設計，解決了沼氣上升至沉淀區(qū)影響出水水質(zhì)的問題。經(jīng)過改良的反應器，處理污水負荷和穩(wěn)定性將大幅提高，經(jīng)過厭氧工藝處理后的廢水有機物濃度可大大降低。

（2）好氧處理單元

好氧生物處理法(Aerobic Bioremediation)是在有游離氧存在的條件下，好氧微生物降解有機物，使其無害化、穩(wěn)定化的處理過程。微生物利用廢水中存在的有機污染物，作為營養(yǎng)源進行好氧代謝。

雖然厭氧生物處理等前處理工藝能在一定程度上降低廢水中的有機物含量，但因養(yǎng)牛廢水的濃度*，特別是氨氮含量，大多數(shù)情況下仍無法達到排放標準，因此還需要進一步進行好氧生物處理。

好氧脫氮處理工藝常用的有A/O工藝、SBR污水生物處理技術(shù)、A^２/O工藝及氧化溝技術(shù)等，在好氧曝氣條件下，利用微生物代謝生長，將廢水中有機物分解利用，以提高出水水質(zhì)。