添加原水對處理糞污水 脫氮效率的中試研究

張 沖

（福州北環環保技術開發有限公司，福州 350000）

添加原水對處理糞污水 脫氮效率的中試研究

張 沖

（福州北環環保技術開發有限公司，福州 350000）

以SBR工藝為例，研究實際工程中添加原水對SBR處理豬場糞污水中氨氮效率的影響，結果發現：當超越的原水與厭氧出水混合后，其COD/氨氮比值在3～4范圍，處理系統趨于穩定，廢水的可生化性得到了提高，同時增強了硝化、反硝化作用，由于原水的高pH使得處理系統的堿度得到回補，提高了脫氮效果。

豬場廢水;SBR;COD/氨氮;脫氮效率;原水

規模化養豬場糞污水屬于高氨氮、高COD和高SS類的“三高”有機廢水，有關研究資料表明[1，2]，該類廢水中的氨氮、COD和SS分別處于500～2000mg/L、8000～50,000mg/L和8000～50,000mg/L的范圍內。針對規模化養殖場糞污水的主要處理模式是前處理+厭氧處理+好氧處理，其中好氧處理工藝主要采用活性污泥法、A/O工藝和SBR工藝[3-7]。但規模化養豬場的糞污水經過上述前處理和厭氧處理后的出水COD降解了60%～85%，而氨氮由于氨化作用不僅沒有降低甚至會出現升高的現象，這就造成了厭氧出水C/N僅有0.2～0.3[8]，并且其可生化性也比較差，最終影響后續好氧工藝的脫氮效果。鄧良偉等[9]研究實了驗室條件下，添加原水對SBR工藝處理規模化養豬場糞污水厭氧消化液中氨氮的效率發現，添加原水后，規模化養豬場糞污水厭氧消化液的BOD5/COD比值從0.19上升到0.54，BOD5/TN比值從0.28上升到2.04，增加了微生物生長和反硝化所需的碳源，強化了反硝化作用，不僅提高了總氮去除效率，而且通過回補堿量，維持了處理系統pH值穩定。但由于該研究是在實驗室進行的，而實際工程存在環境、水質的差異，因此其確定的參數就不一定適合于每個實際工程。另外，實驗室中多是以BOD5/TN的最佳比例來確定原水與厭氧出水的配比，而實際工程的檢測多以COD和氨氮為主，因此，確定COD/氨氮的值更適于實際工程的調試運行操作。

本文以SBR工藝為例，研究了實際工程中添加原水對SBR處理豬場糞污水中脫氮效率的影響，為規模化養豬場糞污水厭氧消化液的后續好氧脫氨氮處理提供穩定、高效技術基礎。

1 基本情況

本次中試研究以山東魯光利畜牧科技有限公司污水處理工程為例，對該工程近半年的調試運行和監測的COD及氨氮數據進行分析比對。由于規模化養豬場糞污水的SS濃度很高，如果直接超越至SBR池，會增加SBR池污泥負荷及污泥中非生物污泥的量而影響污泥的處理效果。 因此，該工程的超越原水是指經過前處理固液分離、初級沉淀處理過的糞污水（以下簡稱“原水”）。該工程原水和厭氧出水的水質指標情況下表。

養豬廢水原水和厭氧出水水質一覽表

2 實際監測數據分析

該工程SBR運行采用2個周期形式，即在一個周期內攪拌進水2h、曝氣8h、沉淀1.5h、排水0.5h。

2.1 超越原水對pH值的影響

在運行中發現，厭氧出水處理效果差，其中一個原因是pH過低，而pH嚴重偏低是由于厭氧出水低C/N導致反硝化作用減弱，硝化作用所消耗的堿量不能得到回補，這就直接導致了活性污泥中微生物性能惡化，進而導致硝化反應不能正常進行，脫氮效果變差。為了提高SBR池內的pH，采取了加大量的堿（NaCO3）來補充所消耗的堿，但加堿量太大，導致處理費用過高（加堿費用1.5～2元/t廢水）。而采用超越原水來改善其水質后，大大降低了廢水處理的成本。通過長期監測一個周期內pH變化，取平均值，最終得到SBR池一個周期內pH變化的情況（見圖1）。

圖1 超越原水前后一個周期內pH值的變化規律

由圖1可知，超越原水前后在一個周期內SBR池pH變化規律大致相同，pH都是在硝化作用下先下降后在反硝化作用下上升，在反硝化作用結束后pH達到最大值。經原水的加入混合及反硝化作用后，SBR池內的pH會上升至7.5左右，而且超越后的pH相對沒超越前有所提高，均在5.5以上。在沒超越時硝化反應結束pH降到5.0左右，反硝化結束后pH也只上升到6.5左右。這主要是由于原水的超越使得厭氧出水的可生化性得以改善，提高了廢水的C/N比，反硝化作用加強，產生的堿量彌補了硝化階段消耗的部分堿量，這樣堿量充足，緩沖作用強，以至于pH隨著硝化反應的進行持續下降得較少。

據相關文獻報導，硝化菌能夠生長的pH環境在6.0～8.5，SBR池中的pH低于7時，硝化速率明顯降低，低于6時整個硝化反應會受到抑制甚至是停止[10]。而在未超越原水前pH多在5.0～6.0，硝化反應比較弱，氨氮降解能力有限。所以超越原水有利于硝化菌的生長，在合適的pH 和BOD5環境下，硝化菌在與異養菌的競爭中會占優勢，硝化作用較強，氨氮去除效率也較高。

2.2 COD/氨氮對脫氮的影響

經過幾個月的實際運行，該工程SBR池進出水水質情況如圖2、圖3。

圖2 SBR池進水COD及氨氮濃度

圖3 SBR池出水COD及氨氮濃度

由圖2和3可知，在該工程調試啟動前20d左右，厭氧池進水及出水的COD及氨氮均偏高，此時盡管廢水的C/N比在6左右，其COD及氨氮仍不達標，這是由于調試初期處在污泥培養階段，厭氧也處在啟動階段而沒有穩定，進水濃度也過高，導致了處理效果不好。在調試至30～100d時，由于厭氧處理的加強，其出水COD濃度開始降低，此時COD/氨氮在3～4，SBR出水COD在200～250mg/L，氨氮在10mg/L以下，說明此時的環境及進水適合硝化菌的生長繁殖，所以脫氮效果明顯，COD也得到明顯的降低。在接下來的50d內厭氧出水水質穩定，出水COD在1000～2000mg/L，氨氮在1000mg/L左右，COD/氨氮在1～2，這直接導致了出水氨氮的持續升高，當COD/氨氮接近1時出水氨氮在140mg/L以上。此時由于進水COD較低，有機物濃度較適合異養微生物的需要，所以SBR出水COD還是維持在200～300mg/L。在150d后開始超越原水以提高其可生化性及脫氮效果，在第150～165d時通過超越原水量的控制使進入SBR池內的水質COD在2000mg/L，氨氮在1000mg/L左右，從圖2、圖3可知此時的氨氮雖然有所下降，但是下降得不多且不穩定，氨氮仍在100mg/L以上。第165d開始加大超越的原水量，使進水COD濃度提高至3000～4000mg/L，氨氮仍控制在1000mg/L，經過數天的超越原水運行，氨氮得到了明顯的降低，并且在后面的20d內，氨氮開始持續下降并最終趨于穩定達標（氨氮在25mg/L左右）。

在該實際工程中，通過控制超越原水的量，使COD/氨氮比值在3～4時的脫氮效果能得到有效改善。鄧良偉[9]在實驗過程中發現，添加原水（原水與厭氧消化液比例大約為3:7）后可提高生化性和COD、氨氮的去除率，通過其實驗進出水COD及氨氮換算后其COD/氨氮比值大約為4，這跟該工程實際超越時的結果是一致的。所以在實際工程中當氨氮較高、C/N比過低時（尤其是后期厭氧出水穩定后）可以通過控制COD/氨氮在3～4來提高SBR脫氮效果。

3 結論

（1）超越原水能夠有效提高SBR池的處理效率并增加其運行的穩定性，主要原因在于添加原水后，提高了豬場廢水厭氧消化液的C/N，從而增加了微生物生長和反硝化所需的碳源，強化了反硝化作用，這樣不僅回補了消耗的堿量，也能夠提高污水的pH，而且提高了氨氮去除效率。

（2）由于實際工程測量COD、氨氮濃度較多，所以若想通過BOD5/TN確定實際工程要超越的水量是比較困難的，在工程中以COD/氨氮比值確定要超越的水量更具有實際意義。而超越原水的量應使其超越后進入SBR池的水質COD/氨氮濃度比值在3～4，這樣才能夠有效提高SBR的脫氮效果。

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[10] 婁金生，謝水波，何少華，等.生物脫氮除磷原來與應用[M].北京：中國環境科學出版社，2010：89-90．

Impact of Adding Primary Water on De-nitrogen Efficiency in Treatment of Piggery Wastewater

ZHANG Chong
(Fuzhou Beihuan Environmental Protection and Technica l Development Co., Ltd, Fuzhou 350000, China)

By taking SBR techno logy as anexam ple, the paper sees impact of adding primary water on ammonia-nitrogen effciency in SBR treating piggery wastewa ter. The result shows that after m ixture of primary water and anaerobic water, the ratioof COD/ammonia-nitrogen is under 3-4 range, treatment system goes to stabilization, the bio-chemistry of wastewater enhances and nitrif cation and denitrifcation increase. Due to the high pH of primary water, the alkalinity of treatment system is returned and de-nitrogen eff ciency is increased.

piggery wastewater; SBR; COD/ammonia-nitrogen; de-nitrogen eff ciency; primary water

X703

A

1006-5377（2014）05-0057-03