養豬廢水治理工程實例

徐麗亞，陳寅生，張 峰，周夢瑩，陳小攀

(浙江省機電設計研究院有限公司，浙江 杭州 310051)

隨著我國經濟的迅速發展，人們對副食產品需求的不斷升級，豬肉的消耗不斷增長[1]。然而，在豬肉養殖過程中會排放大量廢水，這些廢水懸浮物多、有機物和氨氮濃度高、臭味大而且富含某些重金屬[2]。未得到妥善處理便直接排放的養豬廢水進入外界環境后，對土壤、水體、大氣環境造成嚴重危害，嚴重威脅環境安全[3-4]。因此，在強調綠色可持續發展的環境背景下，積極尋求一條既經濟又環保的養豬廢水處理工藝是養豬產業健康發展的關鍵。

1 項目概況

廣西省某養豬共3000頭育肥豬，采用干清糞工藝，本項目養豬場污水處理站設計水量為Q=60 m3/d，按照24 h運行，即q=2.5 m3/h。根據廢水實測數據確定設計進水水質，豬場周邊有甘蔗園，處理出水達到GB5084-2005《農田灌溉水質標準》中的相關要求后即可回灌；同時本項目為養豬場廢水治理項目，故出水須滿足GB18596-2001《畜禽養殖業污染物排放標準》中的相關要求，最終確定設計進、出水水質標準如表1所示。

表1 設計進出水水質

2 工藝流程及說明

工藝流程如圖1所示。養豬場廢水經明溝暗管等先自流進入撈渣機，以截留豬毛、糞便等殘渣，降低后續工藝處理負荷，再自流進入污水處理站的調節池，進行水質水量的調節。調節池廢水經泵提送進入水解酸化池，利用厭氧菌或兼性菌的新陳代謝作用將污水中懸浮性有機固體和難生物降解的大分子物質水解成溶解性有機物和易生物降解的小分子物質，降低廢水中有機物污染物含量[5]。出水自流進入中間沉淀池，在池內進行固液分離，污泥下沉再回流至水解酸化池，以保證水解酸化池的污泥濃度；上清液自流進入中間池，在中間池進行預曝氣和pH調節。出水流入接觸氧化池，在接觸氧化池內懸掛大量辮帶式填料，使好氧池中微生物種群大大增加，相較傳統好氧池能培養出更多不同種類微生物，通過曝氣使池中微生物利用自身的新陳代謝去除廢水中絕大部分有機污染物，以達到凈化水質的目的。

好氧池出水自流進入二沉池，通過重力沉降作用去除脫落的生物膜及大量的生物污泥，剩余污泥由泵排至污泥濃縮池后進一步處理。二沉池出水自流進入混凝沉淀池，投加化學藥劑以降低后續膜系統的負荷。二沉池出水自流進入出水井1#，再經泵提升至CXM膜系統，在CXM膜過濾器內通過CXM膜濾芯組件的過濾截留作用，不溶性雜質及化學反應產生的灌溉標準。物質以及其它懸浮物被一次性分離去除。出水進入出水井2#后經泵送入分子膜系統，在分子膜系統內通過分子膜的過濾截留作用進一步去除廢水中的污染物。CXM納米膜技術與分子膜對廢水中可溶性的COD、氨氮、磷及其它污染物的攔截率可達90%以上，對于一些大分子的可溶性物質攔截率甚至可達99%以上，以確保廢水穩定達標。同時分子膜系統產生約30%的濃水，由于氨氮含量較高，可作為有機肥利用。分子膜系統出水滿足排放標準和灌溉標準。

圖1 污水處理工藝流程圖

3 工藝特點

3.1 CXM膜

本工藝中的核心部分之一是CXM納米膜過濾技術。該技術以斜微孔中空超細纖維納濾膜為基體，結合采用了十字恒流過濾技術和自主研發的超薄流層固液分離技術，是一種集多種技術優點于一身的新型膜處理方法，可去除所有不溶性有機污染物和可溶性的大分子有機污染物。其主要技術特點是：(1)具有超高精度。根據不同的工藝要求，精度可從0.005～15 μm。出水純凈，濁度最低可達0.1 NTU。(2)在廢水處理中能保證流量穩定且不易堵塞。(3)納米膜具有很好的再生性能。(4)工況適應能力強。對于高溫、高壓、強酸、強堿和大部分化學溶劑都有良好的抗耐性。(5)低壓過濾，低能耗低成本。CXM膜處理系統的工作壓力<0.1 MPa，所需要的能耗很低，因此低廉的日常運行成本也是該系統的一大優勢。(6)模塊化設備。針對工業廢水處理的CXM膜產品系列強調設備的互換性和模塊化設計，無需對系統做較大規模的改造。

3.2 分子膜

膜分離技術是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，實現選擇性分離的技術[6]。分子膜的優勢如下：(1)該系列產品主要用于不同分子量的液體分離，薄膜的最高過濾精度可以達到0.01 m。同時材料特殊性保證了該過濾系統有良好的耐酸堿性(pH值為1～12)，同時也對高溫(50 ℃)、高壓(4.0 MPa)具備很好的工況適應能力。(2)與同級別的反滲透過濾系統相比，工藝路線可大幅縮短，場地需求減少20%以上，前期設備及周邊設施的投資明顯降低。同時總體的后期使用成本(如設備維護、設備能耗、備件更換)相比普通反滲透系統更為節省。

3.3 主要構筑物設計參數

(1)隔渣、調節池。1座，地埋式鋼砼結構。尺寸為7 m×6 m×3 m，有效容積60 m3。配套設備有：隔渣機1臺，Q=5 m3/h；潛水攪拌機1臺，N=0.37 kW；提升泵2臺，1用1備，單臺流量Q=10 m3/h，揚程H=15 m，功率N=0.75 kW。

(2)水解酸化池。1套，半地下式鋼砼。尺寸為6 m×3 m×4 m，有效容積60 m3。配套設備有：潛水攪拌機1臺，N=0.37 kW，水下部分采用304不銹鋼。

(3)中間沉淀池。1座，半地下式鋼砼。尺寸為3 m×2 m×4 m，表面負荷0.6 m3/(m2·h)。配套設備有：304不銹鋼溢流堰，2 m；污泥泵2臺(1用1備)，Q=10 m3/h，H=10 m，N=0.75 kW。

(4)中間池。1套，半地下式鋼砼。預曝氣，還可進行pH調節。尺寸為4 m×3 m×4 m，有效容積40 m3。配套設備有：穿孔曝氣管1套，UPVC材質；pH在線控制1套；加藥裝置1套(含計量泵1臺)；加藥攪拌桶1個。

(5)接觸氧化池。1套，半地下式鋼砼。尺寸為8 m×6 m×4 m，有效容積168 m3。配套設備有：蜂辮帶式填料96 m3；微孔曝氣盤48個；回轉式風機2臺(1用1備)，Q=1.71 m3/min，P=0.5 kgf/cm2，N=2.2 kW。

(6)二沉池。1套，半地下式鋼砼。尺寸為3 m×2 m×4 m，表面負荷0.6 m3/(m2·h)。配套設備有：蜂窩斜管填料及304不銹鋼支架4 m2；污泥泵2臺(1用1備)，Q=10 m3/h，H=10 m，N=0.75 kW。

(7)混凝沉淀池。1座，半地下式鋼砼。尺寸為4 m×2 m×4 m，表面負荷0.6 m3/(m2·h)。配套設備有：辯帶式組合填料110 m3；加藥裝置2套；加藥攪拌桶1個；混凝攪拌機2臺，N=1.1 kW；蜂窩斜管填料及304不銹鋼支架4 m2；污泥泵2臺(1用1備)，Q=10 m3/h，H=10 m，N=0.75 kW。

(8)出水井1#。1座，半地下式鋼砼。尺寸為4 m×2 m×4 m，有效容積10 m3。配套設備有：穿孔曝氣管1套，UPVC材質。

在幻燈片母版中設計不同類型的版式，可以提高幻燈片的制作和修改效率，制作幻燈片應從設計各種不同的版式做起，在設計過程中應規劃好各個章節幻燈片的制作格式和內容順序。如圖3所示。

(9)CXM膜系統。1套，成套裝置。處理能力：2.5 m3/h。

(10)出水井2#。1座，半地下式鋼砼。尺寸為3 m×1 m×4 m，有效容積10 m3。配套設備有：穿孔曝氣管1套，UPVC材質。

(11)分子膜系統。1套，成套裝置。處理能力：2.5 m3/h。

(12)濃液池。1座，半地下式鋼砼。尺寸為3 m×2 m×4 m，有效容積20 m3。配套設備有：穿孔曝氣管1套，UPVC材質。

(13)污泥池。1座，半地下式鋼砼。尺寸為3 m×2 m×4 m。配套設備有：污泥攪拌機1臺，N=3 kW；加藥裝置1套；氣動隔膜泵2臺，Q=340 L/min；空壓機1臺，Q=670 L/min，N=5.5 kW；廂式壓濾機1臺，過濾面積40 m2，濾室容積600 L，N=3 kW。

3.4 工程運行效果

表2 系統進、出水水質

系統調試完成后，對出水指標進行檢測，具體進、出水水質如表2、圖1所示。

圖2 二沉池、CXM系統、分子膜出水情況

由表2可知，該系統出水的CODCr、BOD5、氨氮、SS、pH指標均達到設計出水的水質要求，且對CODCr、BOD5、氨氮的去除率分別達到了98.80%、98.40%和98.74%。由圖2可知，該系統出水清澈，對去除色度也有極好的效果。

3.5 技術經濟分析

(1)電費：單位電價為0.38元/(kW·h)，每天用電為274 kW·h/日，每年電費大約為274×0.38÷60=1.74元/m3。

(2)藥劑費用：加藥點為混凝沉淀池及污泥調理系統，藥劑費為0.4元/m3。

(3)人工費用：該工程運行中僅需1名工人，人員平均工資為70 元/(日·人)，則單位人工費為2.33元/m3。

總運行成本估算為4.47元/m3。

4 結 論

項目采用“調節-水解酸化-沉淀-接觸氧化-二沉-混凝沉淀-CXM膜系統-分子膜系統”組合工藝處理養豬廢水是切實可行的，處理出水水質指標能夠達到《農田灌溉水質標準》和《畜禽養殖業污染物排放標準》的標準要求，CODCr、BOD5、氨氮的去除率分別達到了98.80%、98.40%和98.74%，運行成本低(4.47元/m3)。