生豬養(yǎng)殖廢水處理升級案例

潮州市人民醫(yī)院 許立瀚

規(guī)模化生豬養(yǎng)殖場多數(shù)位于邊遠(yuǎn)山區(qū)，其廢水污染物濃度高、但缺乏監(jiān)督管理，經(jīng)簡單治理排入自然環(huán)境是普遍存在的現(xiàn)象，會生態(tài)環(huán)境、居住環(huán)境和人類健康造成不良影響。傳統(tǒng)“厭氧沼氣+AAO生化”生豬養(yǎng)殖廢水處理工藝運行效果穩(wěn)定性差、氨氮和總磷的去除效率較低[1-6]。潮州市某規(guī)模化生豬養(yǎng)殖廢水采用“沼氣池+AAO+氧化塘”工藝，2015-2018年運行結(jié)果表明，該生豬廢水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)不穩(wěn)定、氨氮與總磷去除不理想、運行費用高等，難于穩(wěn)定達(dá)到建設(shè)目的。受非洲豬瘟影響，該規(guī)模化生豬養(yǎng)殖場進(jìn)行重建復(fù)養(yǎng)，同時對廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，改造采用“固液分離機+氣浮+AAO+AO +混凝沉淀消毒一體機”組合工藝，2020年10月運行以來，出水水質(zhì)穩(wěn)定，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

一、廢水來源及水質(zhì)

規(guī)模化生豬養(yǎng)殖廢水主要包括生豬排出尿液，豬舍、地面清潔、設(shè)備清潔等沖洗水，以及少量的工人生活生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，水質(zhì)水量變化大、懸浮物多、有機物濃度高、氨氮濃度高、含有少量重金屬、致病菌并有惡臭。本項目生豬屠宰廢水進(jìn)水水質(zhì)和改造后排放標(biāo)準(zhǔn)（《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二時段二級標(biāo)準(zhǔn)）見表1。

表1 廢水的水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)（mg·L-1）

二、工藝選擇

本項目改造前采用的工藝為“集水井→固液分離器→厭氧沼氣池→AAO生化系統(tǒng)→氧化塘”，運行效果不穩(wěn)定，特別是NH3-N、TP不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，主要原因是厭氧沼氣池的水力停留時間太長，大量碳源被轉(zhuǎn)化池沼氣（COD平均去除率達(dá)到75%），導(dǎo)致后續(xù)AAO生化系統(tǒng)的營業(yè)失衡嚴(yán)重，凈化效率低。

升級改造目的：①增加處理水量，由100噸/天增至400噸/天；②提高廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性（抗沖擊能力）；②提升出水水質(zhì)（執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)提升）。

經(jīng)過現(xiàn)場考察、結(jié)合同類廢水的處理經(jīng)驗，采用“固液分離機+氣浮+AAO+AO+混凝沉淀消毒一體機”組合工藝對廢水處理進(jìn)行升級，升級后工藝流程圖如圖1所示。

圖1 廢水處理工藝流程

本次改造沒有新增土建結(jié)構(gòu)水池，調(diào)節(jié)池、折流厭氧池、兩段AO池、生化快沉池均利用原有的“厭氧沼氣池”改造而成，有效停留時間168小時；新增混凝氣浮機、混凝沉淀消毒一體機為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備。

三、改造調(diào)試

（一）單機調(diào)試

對各類水泵（提升泵、污泥泵、回流泵、加藥泵）、機械格柵、固液分離機、羅茨風(fēng)機、混凝氣浮機、混凝沉淀消毒一體機、疊螺式壓泥機等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行單機調(diào)試，然后對各處理功能單元進(jìn)行聯(lián)動調(diào)試。

（二）污泥接種與馴化

為配合廢水處理設(shè)施調(diào)試，生豬養(yǎng)殖廠利用一個容積達(dá)到12000m3的黑膜池作為廢水暫存池，根據(jù)調(diào)試需要，間隙性抽取廢水至廢水處理系統(tǒng)。

配置折流厭氧池、缺氧池及接觸氧化池廢水，使其COD濃度約為500 mg/L,投加潮州市某生豬養(yǎng)殖廠廢水處理設(shè)施的脫水污泥(含水率約80%)，折流厭氧池、缺氧池及接觸氧化池接種污泥量分別為各有效容積的6%、5%、4%。

污泥投加后進(jìn)行馴化（每5d為1個周期，共4周期，第4期啟動時濃度生化池平均COD濃度為2000 mg/L），生物處理系統(tǒng)按照設(shè)計水位條件運行，折流厭氧化池內(nèi)的潛水?dāng)嚢杵鞒掷m(xù)開啟和臨時水泵末端循環(huán)，接觸氧化池連續(xù)悶曝（曝氣5.0h，停1.0h），接觸氧化池至缺氧池的混合液回流泵開啟（按設(shè)計流量的50%運行）。馴化第4期末，生化池內(nèi)填料掛膜狀況良好時，可以進(jìn)行連續(xù)進(jìn)水調(diào)試。

（三）間歇進(jìn)水調(diào)試

初步完成污泥馴化后，生化池內(nèi)填料掛膜狀況良好，廢水處理系統(tǒng)開始間歇性進(jìn)水。廢水進(jìn)水流量為8 m3/h（設(shè)計處理水量的40%），進(jìn)水時間從5 h逐步增加至20 h，間歇性進(jìn)水耗時20 d。由于生豬廢水生化性好，營養(yǎng)物質(zhì)比例均衡，調(diào)試過程無需補加營養(yǎng)物，微生物生長與掛膜效果較佳，出水水質(zhì)良好。

（四）連續(xù)進(jìn)水調(diào)試

經(jīng)過間歇進(jìn)水調(diào)試后，檢驗了廢水處理站各動力設(shè)備的運行情況，同時完成了微生物動態(tài)掛膜，整體系統(tǒng)運行穩(wěn)定。廢水處理系統(tǒng)進(jìn)水連續(xù)進(jìn)水試驗，連續(xù)進(jìn)水水量從8.0m3/h提升至設(shè)計處理量20.0m3/h，每5天提升2 m3/h，整個連續(xù)進(jìn)水調(diào)試周期共用時30 d，系統(tǒng)出水透明、微黃、無異味。處理系統(tǒng)繼續(xù)運行10天后，對調(diào)試周期出水水質(zhì)進(jìn)行檢測分析，經(jīng)檢測水質(zhì)符合設(shè)計出水要求，系統(tǒng)調(diào)試完成。

四、運行情況

廢水處理設(shè)施調(diào)試完成后，對業(yè)主方運營人員進(jìn)行1個月的技術(shù)培訓(xùn)與運營指導(dǎo)。經(jīng)過一年多的運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)到《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二時段二級標(biāo)準(zhǔn)的要求，環(huán)保竣工驗收（2020年12月5-6日連續(xù)2天，每天4次）、2次委托檢測的檢測統(tǒng)計結(jié)果如表2所列。

表2 運行監(jiān)測結(jié)果

檢測結(jié)果表明，廢水處理系統(tǒng)進(jìn)水負(fù)荷存在一定的波動性，但出水水質(zhì)相對穩(wěn)定，抗沖擊能力較強。

五、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析

本次升級投資費用470萬元。

廢水處理系統(tǒng)日常運行費用7.5元/t日，包括電費2.8元/t、藥劑費3.2 元/t、員工費用1.5元/t。

本項目運行的藥劑費較高的原因分析：

①懸浮物濃度，為保證生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，設(shè)置前端的混凝氣浮機；②氨氮、總磷濃度高，生化系統(tǒng)難于使其穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，設(shè)置末端的混凝沉淀消毒一體機，保證出水能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

六、結(jié)論

（1）傳統(tǒng)生豬養(yǎng)殖廢水為了回收能源（沼氣，其實利用率不高），設(shè)置大容量的厭氧沼氣池，導(dǎo)致生化系統(tǒng)營養(yǎng)失衡，出水水質(zhì)不穩(wěn)定。

（2）采用“固液分離機+氣浮+AAO+AO +混凝沉淀消毒一體機”組合處理工藝對生豬養(yǎng)殖廢水進(jìn)行處理，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

（3）采用二級AO生化工藝及合理的混合液回流比控制，提高了廢水處理效率，提高抗容積負(fù)荷沖擊的能力。

（4）物化處理設(shè)施是生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行的保障措施，其提高生化系統(tǒng)有效處理能力。