付晶， 韓淇

（1.珠?？萍紝W(xué)院 化工與新能源材料學(xué)院， 廣東 珠海 519000； 2.廣東省禹弘膜科技有限公司， 廣州 510000）

1 工程概況

某養(yǎng)殖公司以進口品種種豬為父本、 地方優(yōu)良黑豬品種為母本， 經(jīng)雜交合成和繼代選育培育出瘦肉型黑豬， 每年可出欄成品黑豬約8 000 頭。 該公司采用干清糞方法進行集約化養(yǎng)殖， 生豬的干糞定時、 定點進行清掏后外運作為農(nóng)田肥料， 剩余少量的干糞殘渣及糞水采用水沖方式進行清掃， 之后通過豬棚邊溝渠流入到集水池中， 在此過程中會產(chǎn)生大量高CODCr、 高SS 和高NH3-N 廢水。 公司擬新建1 座廢水站， 采用斜篩／調(diào)節(jié)-UASB-A2／O 工藝處理該廢水， 出水各項指標(biāo)均達到GB 18596—2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表5 中標(biāo)準(zhǔn)后，排入下游園區(qū)污水廠。

2 設(shè)計規(guī)模及水質(zhì)

根據(jù)項目環(huán)評資料， 結(jié)合GB 18596—2001 中生豬集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)排水量控制表核算， 廢水處理站規(guī)模為100 m3／d。 經(jīng)處理后各項出水指標(biāo)均須達到GB 18596—2001 表5 中標(biāo)準(zhǔn)， 排入下游園區(qū)污水廠。 根據(jù)對其他廠區(qū)排水取樣檢測， 確定廢水站設(shè)計進水和出水水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 處理工藝流程

因養(yǎng)殖場生產(chǎn)方式和管理水平不同， 用水量和排水量均存在較大差異， 本項目采用干清糞管理模式， 干糞與尿液、 沖洗水分流， 可保持干糞的肥效， 降低糞便中有機污染物溶解入水中， 減少廢水中污染物濃度， 同時使得廢水產(chǎn)生量較少［1-2］， 廢水在豬棚內(nèi)通過邊溝收集后進入豬棚旁的集水池進行匯合， 通過泵提升至廢水站。

該項目產(chǎn)生廢水主要由尿液、 殘余糞便飼料等與沖洗水混合而成， 以及部分辦公、 宿舍樓產(chǎn)生的少量生活污水， 廢水具有CODCr、 NH3-N、 SS 濃度高， 可生化性較好的特點， 比較適合采用生物處理方法。

部分同類型養(yǎng)豬廢水NH3-N 濃度較高， CODCr濃度略低， 均采用厭氧-好氧工藝進行處理［2］。 本項目因廢水CODCr濃度較高， 同時有脫氮除磷需求， 故最終考慮采用斜篩／調(diào)節(jié)-UASB-A2／O 工藝，對廢水中懸浮物、 CODCr和NH3-N 進行去除。 具體的工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程Fig. 1 Process flow

豬棚周邊集水池內(nèi)廢水通過泵和管道壓力流至廢水站內(nèi)斜篩網(wǎng)上， 攔截廢水中大顆粒懸浮性干糞顆粒、 飼料等， 肥料定期進行回收。 經(jīng)過濾后的廢水自流入下端調(diào)節(jié)池， 對廢水進行均質(zhì)、 均量調(diào)節(jié)， 池內(nèi)設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C進行機械攪拌， 防止廢水中的細小顆粒性有機物沉積發(fā)酵。

廢水在調(diào)節(jié)池末端經(jīng)泵提升進入UASB 池［3-4］，UASB 池內(nèi)設(shè)置三相分離器， 實現(xiàn)氣、 液、 固三相分離， 厭氧污泥被三相分離器截流返回至反應(yīng)器中繼續(xù)參與厭氧反應(yīng)， 利用厭氧微生物的新陳代謝作用將有機污染物去除， 沼氣經(jīng)收集、 凈化后， 通過沼氣火炬燃燒排放［5-6］。 出水自流入中間沉淀池，底部污泥通過污泥泵回流至UASB 池內(nèi)， 沉淀池上清液可根據(jù)業(yè)主需要通過泵不定期抽至廠區(qū)內(nèi)的果蔬大棚， 用作肥料進行澆灌。 中間沉淀池出水自流入A2／O 前段的厭氧區(qū)。 在厭氧區(qū)， 回流的含磷污泥釋放磷， 使得厭氧區(qū)磷含量升高， 同時對難降解有機物進行分解， 提高廢水可生化性； 在缺氧區(qū)，反硝化細菌利用廢水中的有機物作為碳源， 將回流的硝化液和回流污泥中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣， 釋放到大氣中達到脫氮的作用［7］， 缺氧區(qū)水自流入好氧區(qū)， 在有氧的條件下利用硝化細菌將進水中的NH3-N 轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮， 利用微生物的新陳代謝作用將有機污染物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水， 同時給吸磷微生物提供能量， 過量吸磷后富集在微生物內(nèi)， 達到去除有機物、 氮、 磷的目的。 生化池的出水自流入二沉池進行泥水分離， 大部分污泥回流至A2／O池前端和UASB 池內(nèi)， 保證生化系統(tǒng)的污泥濃度，小部分剩余污泥由泵輸送至污泥儲池， 二沉池出水自流入消毒池， 投加次氯酸鈉進行消毒， 殺死廢水中的糞大腸桿菌及其他致病菌， 消毒后的出水通過標(biāo)準(zhǔn)排放口達標(biāo)排放。

UASB 池和二沉池的剩余生化污泥排放至污泥儲池進行預(yù)濃縮。 濃縮后的污泥經(jīng)疊螺脫水機進行減量化處理， 壓濾污泥定期直接在廠內(nèi)綠化場地內(nèi)堆肥處理。

4 主要工藝單體設(shè)計

（1） 篩網(wǎng)／調(diào)節(jié)池。 設(shè)計尺寸為9.0 m×6.0 m×4.0 m， 有效水深3.5 m， 篩網(wǎng)置于調(diào)節(jié)池上， 傾斜角度為65°， 調(diào)節(jié)池停留時間為45.4 h， 攪拌功率為6 W／m3。 調(diào)節(jié)池設(shè)置提升泵2 臺（1 用1 備），潛水?dāng)嚢铏C2 臺。

（2） UASB 池。 成套厭氧反應(yīng)器1 套， 采用碳鋼防腐結(jié)構(gòu)。 設(shè)計尺寸為φ9.0 m×9.0 m， 有效水深8.5 m， 反應(yīng)區(qū)停留時間為114 h， 污泥濃度為8 000 mg／L， 有效容積負荷為3.5 kg［CODCr］／（m3·d）， 上升流速為0.8 m／h（脈沖平均值）， 內(nèi)循環(huán)回流比為100%。 設(shè)置脈沖布水器1 臺， 內(nèi)循環(huán)泵2 臺（1 用1 備）。

（3） 中間沉淀池。 采用豎流沉淀池， 設(shè)計尺寸為3.0 m×3.0 m×5.0 m， 有效水深為4.5 m， 設(shè)計表面負荷為1.0 m／h（脈沖瞬時出水）， 泥斗角度為60°。 設(shè)置污泥回流泵2 臺（1 用1 備）。

（4） A2／O 池。 設(shè)計尺寸為30.0 m×3.5 m×4.5 m， 總停留時間為108 h， 其中厭氧池24 h， 缺氧池35 h， 好氧池49 h， 污泥濃度為3 500 mg／L， NH3-N負荷為0.07 kg［NH3-N］／（kg［MLSS］·d）， 污泥負荷為0.1 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）， 總 磷 負 荷 為0.014 kg［TP］／（kg［MLSS］·d）， 設(shè)計混合液回流比為400%， 污泥回流比為100%， 氣水比為80 ∶1。采用旋流曝氣器， 單套通氣量為0.15 m3／min， 氧利用率為18%。 設(shè)置旋流曝氣器36 套， 潛水?dāng)嚢铏C4 臺， 混合液回流泵2 臺（1 用1 備）。

（5） 豎流二沉池。 設(shè)計尺寸為3.0 m×3.0 m×4.5 m， 表面負荷為0.46 m3／（m2·h）， 泥斗角度為60°。 設(shè)置污泥回流泵2 臺（1 用1 備）。

（6） 消毒池。 設(shè)計尺寸為3.0 m × 1.0 m × 2.0 m， 停留時間為1 h， 設(shè)計次氯酸鈉（10%）投加量為100 mg／L。

5 調(diào)試及運行情況

該項目于2017 年3 月開始運行調(diào)試， 半年后進水穩(wěn)定， 廢水站平均進水量可達80 m3／d。 廢水站進水CODCr、 NH3-N、 TP 及SS 的質(zhì)量濃度分別為10 000、 550、 60 和1 500 mg／L 時， 出水分別為300、 60、 6 及100 mg／L 左右， 滿足設(shè)計出水要求。 目前廢水站運行效果穩(wěn)定， 人工操作方便。

6 投資及經(jīng)濟分析

項目直接工程費用約230 萬元， 其中土建部分費用110 萬元， 設(shè)備及安裝等其他費用120 萬元，噸水投資2.3 萬元。 項目直接運行成本為2.8 元／m3， 其中人工費0.95 元／m3， 電費1.6 元／m3， 藥劑費0.2 元／m3， 生產(chǎn)水費0.05 元／m3。

7 結(jié)語

該工程實踐表明， 采用斜篩／調(diào)節(jié)-UASB-A2／O 工藝處理生豬養(yǎng)殖廢水， 出水ρ（CODCr）≤300 mg／L， ρ（NH3-N）≤60 mg／L， ρ（SS）≤100 mg／L，出水各項指標(biāo)均達到GB 18596—2001 表5 中標(biāo)準(zhǔn)，達標(biāo)排入下游園區(qū)污水廠。 該工藝對于養(yǎng)殖廢水具有較好的處理效果， 出水水質(zhì)穩(wěn)定。

斜篩對于懸浮性的豬糞類物質(zhì)攔截效果較好，能有效控制厭氧進水懸浮物濃度， 但是在實際運行過程中， 人工清渣量較大。 建議后續(xù)在類似水量較大的養(yǎng)殖廢水處理工程中， 前端盡量設(shè)置能自動清渣的圓網(wǎng)過濾機或固液分離機， 以便減輕人工勞動強度。

該工程因進水前端未設(shè)置初沉池， UASB 進水懸浮物偏高， 在UASB 池后端設(shè)置中間沉淀池， 這對于厭氧跑泥及運行控制有極大幫助， 具有較強的抗沖擊負荷能力， 同時對于維持厭氧污泥濃度也起到很好的保障作用。