金海峰 佟晨博 朱永健 毛天華

（浙江海元環(huán)境科技有限公司浙江杭州310051）

UASB+A/O+Fenton組合工藝處理生豬養(yǎng)殖廢水工程實例

金海峰 佟晨博 朱永健 毛天華

（浙江海元環(huán)境科技有限公司浙江杭州310051）

采用UASB+A/O+Fenton工藝處理生豬養(yǎng)殖廢水，A/O段固液分離采用先進的MBR工藝，廢水COD從8000mg/L降至100mg/L以下，NH4+從600mg/L降至15mg/L以下，出水水質(zhì)達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準。

UASB；Fenton；MBR；生豬養(yǎng)殖廢水

隨著我國社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，養(yǎng)殖業(yè)已成為我國農(nóng)牧經(jīng)濟中最活躍的成分，而規(guī)模化、集約化養(yǎng)殖已經(jīng)成為養(yǎng)殖行業(yè)的產(chǎn)業(yè)趨勢。養(yǎng)殖規(guī)模的擴大在增加經(jīng)濟效益的同時也極大的增加了污染物的產(chǎn)生量；根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)，每一頭育肥期肉豬日產(chǎn)CODCr約340g，產(chǎn)氮約25g，存欄量1萬頭規(guī)模的生豬養(yǎng)殖場，每年產(chǎn)CODCr達1240t，產(chǎn)氮90多噸，如不加以適當處理直接外排，將對當?shù)厥芗{環(huán)境造成嚴重污染。隨著養(yǎng)殖規(guī)模的逐漸擴大和環(huán)保要求的進一步提高，對養(yǎng)殖廢水處理程度的要求也越來越高。

1 工程概況

1.1 項目介紹

本案位于安徽省蕪湖市，養(yǎng)殖場存欄規(guī)模40000頭，采用干清糞工藝。由于項目臨近居民生活水源，根據(jù)當?shù)丨h(huán)保要求，養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的廢水需經(jīng)處理后方能排放，排放標準執(zhí)行《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準。

1.2 廢水水質(zhì)與水量

本項目為新建項目，廢水水質(zhì)參考同類生豬養(yǎng)殖廢水，具體見表1；根據(jù)養(yǎng)殖工藝估算，污水站設計規(guī)模定為400m3/d。

表1 新建項目廢水水質(zhì)

2 工藝設計

2.1 水質(zhì)分析與工藝選擇

生豬養(yǎng)殖廢水呈現(xiàn)典型的“三高”特點，即懸浮物（SS）高、CODCr高、氨氮(NH4+)高。

養(yǎng)殖廢水中含有大量的糞渣、飼料殘渣等，從而造成廢水中含有濃度較高的懸浮物，目前針對養(yǎng)殖廢水的高SS主要有水力篩和固液分離機兩種處理方式，根據(jù)現(xiàn)場情況及業(yè)主要求，本案采用固液分離機。

養(yǎng)殖廢水CODCr較高，一般在8000mg/L~10000mg/L左右。本案采用目前常用的“厭氧+好氧”處理工藝，其中，厭氧段采用UASB工藝，大幅降低廢水的CODCr濃度，出水經(jīng)一沉池沉淀后進入后續(xù)A/O生化系統(tǒng)；好氧系統(tǒng)采用活性污泥法，根據(jù)一般工程經(jīng)驗，養(yǎng)殖廢水經(jīng)生化處理后出水一般無法達到綜合一級排放標準。因此，本案在生化池后面設Fenton反應系統(tǒng)，進一步去除廢水中的難降解CODCr，同時通過混凝沉淀去除廢水中的總P。

養(yǎng)殖廢水中高氨氮（(NH4+）的特點是養(yǎng)殖廢水處理的主要難點之一，本案設硝化/反硝化（A/O）工藝，好氧硝化系統(tǒng)設足夠的停留時間，并采用MBR膜工藝。設置反硝化工藝能夠防止NO3-等離子濃度過高影響硝化效率，反硝化也能補充硝化反應所需的堿度，降低廢水處理成本；采用MBR工藝可以維持較高的污泥濃度，MLSS能達到5 g/L～12g/L，是傳統(tǒng)生物處理的2～5倍，在同樣的生化池容積下有更大的處理能力。并且能使難降解有機物分解菌和硝化菌等增殖速度慢的微生物得以在反應器內(nèi)繁殖富集。

2.2 工藝流程圖

圖1 工藝流程圖

2.3 工藝流程說明

2.3.1 廢水經(jīng)格柵除大塊雜物后進入調(diào)節(jié)池。

2.3.2 調(diào)節(jié)池廢水經(jīng)提升進入固液分離器，其中的固體物質(zhì)則大部分被截留。廢水自流進入預酸化池。

2.3.3 廢水自流進入預酸化池，在水解酸化菌的作用下進行預酸化，調(diào)節(jié)保證厭氧進水水質(zhì)。

2.3.4 預酸化水池出水經(jīng)二次提升進入UASB反應器，厭氧反應器設出水回流泵，保證反應器內(nèi)部的上升流速，廢水經(jīng)過UASB反應器后，大部分的有機物得到去除，出水自流進入一沉池。沉淀厭氧出水攜帶的污泥，同時投加藥劑、調(diào)節(jié)水質(zhì)，并去除部分磷，為后續(xù)好氧生化處理創(chuàng)造條件，出水進入兼氧池(A池)。

2.3.5 兼氧池的主要功能是為反硝化菌提供脫氮的場所，后端好氧池回流硝化液和初沉池出水在兼氧池內(nèi)混合，反硝化細菌在兼氧條件下將廢水中硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氮氣，從而實現(xiàn)氨氮的去除。兼氧出水自流進入好氧生物池。

2.3.6 好氧池采用活性污泥法，其作用主要是徹底降解廢水中的各類有機物，并將氨氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，再將其回流至兼氧池進行脫氮，從而實現(xiàn)COD、氨氮等污染物的減量化。

2.3.7 廢水經(jīng)好氧生物系統(tǒng)處理后進入MBR膜池進行泥水分離，污泥被阻止在膜系統(tǒng)以外，并回流至生化系統(tǒng)前端，保證整個生化系統(tǒng)污泥濃度的一致，同時起到硝化液回流的作用，通過兼氧池反硝化細菌實現(xiàn)脫氮。

2.3.8 廢水經(jīng)過MBR膜系統(tǒng)進行泥水分離，出水進入Fenton反應池、通過調(diào)整pH、投加Fenton藥劑和混凝劑，去除廢水中殘留的難降解有機物，出水流至清水池，經(jīng)計量后達標排放；污泥排入污泥濃縮池。

2.4 主要處理構(gòu)筑物

表2 主要處理構(gòu)筑物配置情況

2.5 工藝特點及說明

2.5.1 預處理

預處理的目的主要是均勻水質(zhì)水量，同時去除廢水中的懸浮物，為后續(xù)生化反應創(chuàng)造合適條件，消除對后續(xù)管道、設備及工藝的不良影響。主要設施為格柵、調(diào)節(jié)池、固液分離機。

2.5.2 厭氧系統(tǒng)

厭氧系統(tǒng)是去除廢水污染物的重要設施之一，本案采用“預酸化+UASB”工藝，一方面能夠更好的保證UASB進水水質(zhì)的穩(wěn)定，另一方面也能將厭氧反應過程中的酸化和產(chǎn)甲烷段分開，從而保證厭氧處理效率。

2.5.3 A/O組合生化系統(tǒng)

A/O組合生化系統(tǒng)是整個污水處理系統(tǒng)的核心設施，污水中的COD被較為徹底的降解，同時廢水中的氨氮在微生物硝化作用下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，并進一步轉(zhuǎn)化為氮氣得以去除。后續(xù)泥水分離系統(tǒng)通過MBR系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二沉池，大幅度提升系統(tǒng)的污泥濃度，提高生化系統(tǒng)的處理效率的同時大幅提升出水水質(zhì)。

2.5.4 Fenton反應系統(tǒng)

通過生化系統(tǒng)處理后，廢水中的絕大部分CODCr已被降解，但是由于養(yǎng)殖廢水中含有少量難以生物降解的惰性CODCr，需通過物化方法去除。本案設Fenton反應系統(tǒng)，進一步去除廢水中的難降解CODCr，同時通過混凝沉淀去除廢水中的P，從而保證達標排放。

3 運行調(diào)試

3.1 前期物料準備

（1）污泥準備：接種污泥取自當?shù)厥姓鬯畯S，污泥接種量按1500mg/L計；（2）營養(yǎng)源準備：考慮到養(yǎng)殖廢水性質(zhì)，碳源、氮源、磷源均無需補充，但是需引河水進行稀釋，調(diào)整水質(zhì)；（3）Fenton化學藥劑準備：PAC、PAM、硫酸、硫酸亞鐵、雙氧水、NaOH；（4）其他藥劑：Na2CO3、活性炭、NaClO溶液、消泡劑等。

3.2 調(diào)試階段

3.2.1 啟動階段

利用原水和清水，厭氧進水調(diào)配CODCr濃度至5000mg/L左右，控制pH在7.0左右；A/O系統(tǒng)調(diào)配廢水COD濃度至500mg/L左右，控制pH在6.5~8.0之間，由于條件限制，每天污泥投加量較少，且啟動時期氣溫較低，因此采取分格單獨調(diào)試方法，即集中在單格O池投泥，保證局部污泥濃度（SV15%以上），逐格擴散至整個A/O系統(tǒng)。

3.2.2 培養(yǎng)馴化階段

厭氧污泥采用普通生化污泥接種，主要通過控制進水量來馴化污泥，前期進水量控制在40m3/d左右。

A/O系統(tǒng)第一批污泥投加后，采取24h悶曝，后續(xù)污泥持續(xù)投加，整個A/O系統(tǒng)污泥SV30達到15%后停止投加，依靠自身繁殖提升污泥濃度；

3.2.3 污泥增殖與穩(wěn)定階段

A/O系統(tǒng)污泥SV30達到15%后，逐步提升污水進水量，以補充碳源，同時密切監(jiān)測水質(zhì)和污泥性狀，保證污水pH在6.5~8.0，溶解氧在1mg/L~3mg/L，逐步增加A/O生化池污泥濃度（SV30）至40%左右。同時定期停止風機曝氣，將沉降性較差的污泥與廢水一同排出，改善污泥沉降性；開啟硝化混合液回流，保持系統(tǒng)污泥濃度分布穩(wěn)定，同時提升系統(tǒng)的脫氮性能。

3.2.4 系統(tǒng)穩(wěn)定與污泥優(yōu)化階段

污泥濃度與性能穩(wěn)定后，逐步增加污水進水量至設計值，此時出水CODCr穩(wěn)定在200mg/L以下，氨氮穩(wěn)定在15mg/L以下。向O池中投加少量的粉末活性炭，以改善污泥性能，同時培養(yǎng)馴化難生化有機物降解菌。

3.2.5 調(diào)試條件控制

調(diào)試期間，污水站的溶解氧主要通過變頻風機控制；pH主要通過投加Na2CO3控制，防止pH過低影響污泥活性和硝化性能。

3.2.6 Fenton系統(tǒng)調(diào)試

MBR出水進入Fenton反應池，控制Fe2+投加量約150ppm，H2O2投加量約70ppm，反應pH在3.0左右，回調(diào)pH在8.0左右。通過Fenton反應后，CODCr降至100mg/L以下，色度、總P也大幅降低，達到排放標準。

4 運行結(jié)果

工程調(diào)試完成后，根據(jù)設計流量滿負荷連續(xù)運行一個月，對運行情況進行監(jiān)測驗收，數(shù)據(jù)見下表3，結(jié)果表明，廢水CODCr去除主要依靠生化系統(tǒng)，其中厭氧去除率在80%左右，A/O去除率在90%左右；氨氮去除集中在A/O系統(tǒng)，去除率達到99%；總P部分依靠剩余污泥去除，其余通過物化去除。出水達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準。

表3 系統(tǒng)運行結(jié)果（平均值）

5 經(jīng)濟核算與分析

根據(jù)對污水站一個月的運行結(jié)果，對污水站運行成本進行核算，處理水的運行費用為3.9元/m3，其中電費2.55元、藥劑費用1.1元、人工費0.25元。其中Fenton處理費用約在1.0元。

6 結(jié)語

采用“UASB+A/O+Fenton”工藝處理生豬養(yǎng)殖廢水，能夠使廢水穩(wěn)定達標排放。但是處理費用相對較高，對中小型養(yǎng)殖場是個不小的負擔。如養(yǎng)殖場有條件，可設人工濕地、氧化塘等自然凈化設施進行末端處理，能夠省去Fenton系統(tǒng)處理費用，大幅降低處理費用；廢水站出水也可回用做場地沖洗水，進一步降低處理費用。

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金海峰（1982—）男，浙江臨海人，碩士，工程師，主要研究養(yǎng)殖廢水、印染廢水等工業(yè)廢水處理。