分散式高濃度有機廢水處理方法研究

遼寧北方環境保護有限公司 師玉成

隨著養殖規模化的高速發展,帶來的環境問題也日益嚴重，集約化畜禽養殖無法避免糞便等污染物大量集中產生,導致畜禽糞便等污染物排放密度加劇、農牧出現嚴重脫節,嚴重影響周圍環境,制約社會經濟可持續發展、危及國家的生態安全，傳統處理模式已經不能滿足規模化豬場廢水處理的需要。為解決養豬廢水等高濃度有機污染物嚴重污染問題，實現分散的高濃度有機廢水全過程高效處理和資源化回用，高效的組合式處理模式應運而生，小規模畜禽養殖場污水有機物含量高、具有分散、轉運成本高，污水處理設施建設及運行成本高，管理難度大等問題亟待解決。

針對高濃度有機廢水的處理，在常用工藝基礎上，采用組合工藝“預處理+高級氧化+兩級A/O+氣升式MBR”對某養豬場廢水處理應用進行相關設計、研究。

一、工藝介紹

見圖1

圖1 工藝流程

（一）進水水質單位（mg/L)

見表1

表1 進水水質指標 單位（mg/L)

（二）預處理模塊

針對分散式高濃度有機廢水處理的特點，并取實際養豬場化糞池廢水進行水質分析得出：養豬場廢水有高COD、高氨氮、高SS、低動植物油的特點。通過比選多種預處理的技術，最終選擇旋轉格柵機作為初級過濾，使用隔油氈對濾液進行隔油處理，最后通過布袋過濾器對廢水進行精細過濾，以去除廢水中的顆粒物，保證后續膜處理過程的正常運行，形成“旋轉式格柵除污機+隔油+布袋式過濾器”的預處理模塊。

分散的高濃度有機廢水(養豬廢水）通過水泵送入旋轉格柵機處理，處理后污水流至隔油調節池，柵渣暫存于渣槽中；在調節池中對廢水進行均質均量，池內設有隔油氈，用于吸附含油污水中的油污；污水經過一級提升泵送至布袋過濾器中，進一步去除污水中的SS，破解了傳統預處理工藝對污水中細微顆粒物去除效果差的問題，提高了油類和懸浮物去除率10-15%。

（三）高級氧化池模塊

高級氧化池模塊工藝流程

模塊分為四個部分：PH調節池、LEM-DF反應器、絮凝沉淀池、PAC/PAM加藥系統,其中LEM-DF反應器是模塊的核心部分，以廢水為電解質進行電解處理。

布袋過濾器出水自流進入LEM-DF反應池中進行電化學氧化，使用LEM氧化劑（LEM參數：含鐵量75%，催化劑量5%，含碳量5-15%，孔隙率≥65%，顆粒強度≥600kgf/cm2)，以廢水為電解質進行電解處理，降解一部分COD（大約降低40%）、提高廢水的可生化性，出水在絮凝沉淀池中，加入絮凝劑進行沉淀，絮凝沉淀存于渣槽中，上清液自流入一級反硝化池中進行下一步生化反應。

（四）兩級A/O反應模塊

污水經過預處理后，進行兩級AO反應。首先進行一級厭氧反硝化反應，然后進入一級好氧硝化反應，一級好氧池中進行曝氣處理。一級好氧池內硝化液通過回流泵進行回流，出水進行二級反硝化反應，然后進入二級好氧池.

它的優越性是除了使有機污染物BOD得到降解之外,還具有一定的脫氮除磷功能，污水在好氧段，有機物（BOD5）被好氧微生物氧化分解，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段異養菌將污水的有機物水解為有機酸，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物，當這些經缺氧水解的產物進入好氧池進行好氧處理時，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，異養菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧條件下，自養菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-，通過回流控制返回至A池，污水經缺氧段時，活性污泥中的反硝細菌對CODcr進行反硝化，使硝態氮得到有效去除，達到同時去除BOD5和脫氮的很好效果，實現污水無害化處理。

（五）膜處理模塊

通過研究膜組件和反應器結構，優化高徑比，形成氣升式MBR膜生物反應器結構，隨后進入MBR反應池（MBR膜引入煙囪效應，優化高徑比、曝氣方式及曝氣量、產水模式及時間等參數，形成獨特膜組件結構，同時實現曝氣充氧、旋流沖洗和液體循環三功能）,有效解決了傳統MBR膜反應器在處理禽畜養殖等廢水時膜污染的問題，保證反應器在北方寒冷地區冬季的效果穩定。

在氣升式MBR中，集水管、出水管、進氣管對膜絲起支撐作用，利用抽吸力從出水口得到凈化水；內曝氣管，保證膜絲充分抖動，強化氣水擦洗效果；活性污泥去除水中污染物，減緩膜堵塞、膜污染的問題，被膜分離得到凈化水；膜組件兩側設置隔板加速內循環，形成“煙囪效應”，加強氣、水混合流速，實現沖氧、沖洗和液體循環三大作用；反應器內同時形成好氧、缺氧、厭氧區，實現對氮磷的去除，此方式具有以下優勢：固液分離效果好，出水水質優質穩定；大幅減緩膜污染，延長使用壽命；厭氧與好氧共存，脫氮除磷效果好；剩余污泥產量小，無二次污染；設備設施結構緊湊，占地面積小，運行成本小；克服了傳統工藝中出水水質不夠穩定、污泥容易膨脹等不足，自動化控制，操作和維護管理簡單；模塊化設計，可根據需要與其他工藝組合聯用。

（六）紫外消毒模塊

合格產水使用管式紫外消毒器對出水進行消毒，病菌消殺率≥99%，經紫外消毒后暫存于清水池，膜濃縮液進行回流至一級反硝化池中。

二、養豬場廢水設計

根據組合工藝“預處理+高級氧化+兩級A/O+氣升式MBR”，對養豬廢水進行如下設計。

（一）某養豬場廢水處理規模：5m3/d

（二）主要設備及非標設備設計

1.預處理部分

（1）污水提升泵：用于污水不具備自流進入隔油調節池時，將污水提升至調節池內。流量0.5m3/h，H=5m，功率0.37kw，一用一備。

（2）旋轉格柵機：對污水進行初步過濾，用于去除0.1-0.5mm以上粒徑的SS。設計處理量0.5m3/h，尺寸L*W*H為1.2*0.6*0.8m，功率：0.75kw。

（3）隔油調節池：用于調和水質水量及去除污水中油類物質。設計調節池污水停留時間20h，有效容積為4m3，尺寸L*W*H為1*1.6*2.8m，材質：碳鋼。

（4）隔油氈：用于吸附污水中的油類物質。尺寸1*1m，厚度5mm，吸油量3.5L/m2。

（5）渣槽：用于存儲旋轉格柵機中產生的柵渣。有效容積0.4m3，尺寸L*W*H為 1*0.4*1.3m。

（6）二級提升泵：將調節池中的污水提升至布袋過濾器。流量0.5m3/h，H=5m，功率0.37kw，一用一備。

（7）布袋過濾器:用于對污水進一步過濾,設計處理量5m3/h，尺寸L*W*H為0.15*0.15*0.7m。

2.高級氧化池

內分四區，包括pH調節、LEM、DF、絮凝沉淀池，有效容積6m3，污水總停留時間30h。尺寸L*W*H為1.2*2*2.8m

3.生化處理

（1）一級缺氧池:有效容積9m3，污水停留時間45h。尺寸L*W*H為1.8*2*2.8m。

（2）一級好氧池:有效容積9m3，污水停留時間45h。尺寸L*W*H為1.8*2*2.8m

（3）硝化液回流泵:流量1m3/h，H=5m，功率0.37kw。

（4）二級缺氧池:有效容積9m3，污水停留時間45h。尺寸L*W*H為1.8*2*2.8m

（5）二級好氧池:有效容積9m3，污水停留時間45h。尺寸L*W*H為1.8*2*2.8m

4.氣升式MBR反應器

有效容積2.5m3，污水停留時間6h。尺寸L*W*H為0.7*1*3.8m

5.出水、出泥和消毒部分

（1）污泥回流泵:流量0.5m3/h，H=5m，功率0.37kw。

（2）清水池:用于儲存合格出水,尺寸L*W*H為1*0.65*2.8m

（3）污泥池:用于儲存剩余污泥,尺寸L*W*H為1*0.65*2.8m

（4）出水消毒

使用管式紫外消毒器對出水進行消毒，病菌消殺率≥99%。

三、結論

經過對養豬廢水的調試運行得出以下結論：“預處理+高級氧化+兩級A/O+氣升式MBR”工藝在以養豬場廢水處理中程序是這樣的：預處理部分，提高浮油和懸浮物去除率10%-15%；高級氧化部分，以廢水為電解質進行電解處理，降解一部分COD（大約降低40%）；兩級A/O工藝一部分去除大部分的有機物，達到同時往除BOD5和脫氮的效果，實現污水無害化處理；膜處理部分，含氣升式MBR處理單元降低膜污染，提高膜壽命6%-8%，脫磷脫氮率提高3%-5%，處理后出水達到城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）一級A標準。“預處理+高級氧化+兩級A/O+氣升式MBR”工藝對今后處理分散式高濃度有機廢水項目起到一定的指導作用。