UASB+A/O+Fenton組合工藝處理生豬養殖廢水工程實例

金海峰 佟晨博 朱永健 毛天華

（浙江海元環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殖廢水工程實例

金海峰 佟晨博 朱永健 毛天華

（浙江海元環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，出水水質達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準。

UASB；Fenton；MBR；生豬養殖廢水

隨著我國社會經濟的迅速發展，養殖業已成為我國農牧經濟中最活躍的成分，而規模化、集約化養殖已經成為養殖行業的產業趨勢。養殖規模的擴大在增加經濟效益的同時也極大的增加了污染物的產生量；根據行業數據，每一頭育肥期肉豬日產CODCr約340g，產氮約25g，存欄量1萬頭規模的生豬養殖場，每年產CODCr達1240t，產氮90多噸，如不加以適當處理直接外排，將對當地受納環境造成嚴重污染。隨著養殖規模的逐漸擴大和環保要求的進一步提高，對養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，養殖場存欄規模40000頭，采用干清糞工藝。由于項目臨近居民生活水源，根據當地環保要求，養殖過程中產生的廢水需經處理后方能排放，排放標準執行《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準。

1.2 廢水水質與水量

本項目為新建項目，廢水水質參考同類生豬養殖廢水，具體見表1；根據養殖工藝估算，污水站設計規模定為400m3/d。

表1 新建項目廢水水質

2 工藝設計

2.1 水質分析與工藝選擇

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

養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，根據現場情況及業主要求，本案采用固液分離機。

養殖廢水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，出水經一沉池沉淀后進入后續A/O生化系統；好氧系統采用活性污泥法，根據一般工程經驗，養殖廢水經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，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。

養殖廢水中高氨氮（(NH4+）的特點是養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 廢水經格柵除大塊雜物后進入調節池。

2.3.2 調節池廢水經提升進入固液分離器，其中的固體物質則大部分被截留。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，調節保證厭氧進水水質。

2.3.4 預酸化水池出水經二次提升進入UASB反應器，厭氧反應器設出水回流泵，保證反應器內部的上升流速，廢水經過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、調節水質，并去除部分磷，為后續好氧生化處理創造條件，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混合，反硝化細菌在兼氧條件下將廢水中硝態氮、亞硝態氮轉化成氮氣，從而實現氨氮的去除。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，并將氨氮轉化成硝態氮、亞硝態氮，再將其回流至兼氧池進行脫氮，從而實現COD、氨氮等污染物的減量化。

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

2.3.8 廢水經過MBR膜系統進行泥水分離，出水進入Fenton反應池、通過調整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，經計量后達標排放；污泥排入污泥濃縮池。

2.4 主要處理構筑物

表2 主要處理構筑物配置情況

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水量，同時去除廢水中的懸浮物，為后續生化反應創造合適條件，消除對后續管道、設備及工藝的不良影響。主要設施為格柵、調節池、固液分離機。

2.5.2 厭氧系統

厭氧系統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進水水質的穩定，另一方面也能將厭氧反應過程中的酸化和產甲烷段分開，從而保證厭氧處理效率。

2.5.3 A/O組合生化系統

A/O組合生化系統是整個污水處理系統的核心設施，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化為硝態氮，并進一步轉化為氮氣得以去除。后續泥水分離系統通過MBR系統代替傳統的二沉池，大幅度提升系統的污泥濃度，提高生化系統的處理效率的同時大幅提升出水水質。

2.5.4 Fenton反應系統

通過生化系統處理后，廢水中的絕大部分CODCr已被降解，但是由于養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，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 運行調試

3.1 前期物料準備

（1）污泥準備：接種污泥取自當地市政污水廠，污泥接種量按1500mg/L計；（2）營養源準備：考慮到養殖廢水性質，碳源、氮源、磷源均無需補充，但是需引河水進行稀釋，調整水質；（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 調試階段

3.2.1 啟動階段

利用原水和清水，厭氧進水調配CODCr濃度至5000mg/L左右，控制pH在7.0左右；A/O系統調配廢水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。

3.2.2 培養馴化階段

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

3.2.3 污泥增殖與穩定階段

A/O系統污泥SV30達到15%后，逐步提升污水進水量，以補充碳源，同時密切監測水質和污泥性狀，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，保持系統污泥濃度分布穩定，同時提升系統的脫氮性能。

3.2.4 系統穩定與污泥優化階段

污泥濃度與性能穩定后，逐步增加污水進水量至設計值，此時出水CODCr穩定在200mg/L以下，氨氮穩定在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，同時培養馴化難生化有機物降解菌。

3.2.5 調試條件控制

調試期間，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系統調試

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 運行結果

工程調試完成后，根據設計流量滿負荷連續運行一個月，對運行情況進行監測驗收，數據見下表3，結果表明，廢水CODCr去除主要依靠生化系統，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，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 系統運行結果（平均值）

5 經濟核算與分析

根據對污水站一個月的運行結果，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 結語

采用“UASB+A/O+Fenton”工藝處理生豬養殖廢水，能夠使廢水穩定達標排放。但是處理費用相對較高，對中小型養殖場是個不小的負擔。如養殖場有條件，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。

[1]陳步東,等.生豬養殖場廢水處理工程設計與運行調試.廣東農業科學,2010（1）,150-153.

[2]彭軍,等.組合式穩定塘工藝處理養豬廢水設計.工業用水與廢水,2003 34（03）44-46.

[3]鄧良偉.規模化畜禽養殖廢水處理技術探析.中國生態農業學報,2006（14）23-26.

[4]王蔚知.UASB/SBR、氧化塘工藝處理養豬廢水,環境污染與防治,2008（30）103-104.

[5]吳根義,等,兩相厭氧—好氧工藝處理奶牛場養殖廢水,中國沼氣,2007（04）10-12.

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