【文章內(nèi)容簡介】 反應器 、厭氧濾池 、厭氧擋板反應器、厭氧復合反應器、上流式厭氧污泥床 和內(nèi)循環(huán)厭氧反應器等。畜禽養(yǎng)殖糞便污水含有高濃度的懸浮物和NH4+－N，影響了高效厭氧反應器的效率?，F(xiàn)階段我國規(guī)模化養(yǎng)殖場大多建在距離大城市較遠的地區(qū)，飼養(yǎng)規(guī)模不大。因此糞便污水處理應優(yōu)先考慮還田利用模式，剩余的再采用自然處理模式，即采用還田與自然處理相結合的綜合利用處理模式。綜合利用優(yōu)先、減量化、資源化、無害化和運行費用低廉化是養(yǎng)殖廢水處理的首要原則。目前國內(nèi)對畜禽養(yǎng)殖廢水的治理，均采用以生物法為主的處理工藝，包括好氧、厭氧、兼氧等處理系統(tǒng)。對養(yǎng)殖場周圍環(huán)境容量大，周圍有充足的農(nóng)田消納，或以生產(chǎn)沼氣能源為目的的畜禽養(yǎng)殖場糞污處理工程一般采用厭氧＋還田處理工藝。由于養(yǎng)殖業(yè)廢水屬于高有機物濃度、高N、P含量和高有害微生物數(shù)量的“三高”廢水。因此厭氧技術成為畜禽養(yǎng)殖場糞污處理中不可缺少的關鍵技術。對于養(yǎng)殖場這種高濃度的有機廢水，采用厭氧消化工藝可在較低的運行成本下有效地去除大量的可溶性有機物，COD 去除率達85％~90%，而且能殺死傳染病菌，有利于養(yǎng)殖場的防疫。如果直接采用好氧工藝處理固液分離后的養(yǎng)殖業(yè)廢水，雖然一次性投資可節(jié)省20%，但由于其消耗的動力大，電力流水消耗是厭氧處理的10倍之多，因此長期的運行費用將給養(yǎng)殖場帶來沉重的經(jīng)濟負擔。日前用于處理養(yǎng)殖場糞污的厭氧工藝很多，其中較為常用的有：厭氧濾器（AF）、上流式厭氧污泥床(UASB）、復合厭氧反應器（UASB+AF）、兩段厭氧消化法和升流式污泥床反應器（USR）、折板式厭氧反應器（ABR）等。近年來，厭氧消化即沼氣發(fā)酵技術已被廣泛地應用于養(yǎng)殖場廢物處理中，到2002年底我國畜禽養(yǎng)殖場大中型沼氣工程數(shù)量已經(jīng)達到2000余處，是世界上擁有沼氣裝置數(shù)量最多的國家之一。該技術為解決畜禽糞便污水的無害化和資源化問題的提供了最有效的技術方案。畜禽糞便和養(yǎng)殖場產(chǎn)生的廢水是有價值的資源，經(jīng)過厭氧消化處理既可以實現(xiàn)無害化，同時還可以回收沼氣，因此建設沼氣工程將是中小型養(yǎng)殖場糞便污水治理的最佳選擇。目前，厭氧處理畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢水，沼液經(jīng)固液分離后用作有機肥料，沼液作為液態(tài)肥用于蔬菜、水果施灌或用作魚飼料，已被列入2008年國家鼓勵的環(huán)境保護技術名錄中。同好氧法相比，厭氧法在獲得同樣高的BOD5去除率條件下具有成本低，產(chǎn)生的淤泥少、穩(wěn)定、易脫水，占地面積小，操作方便，且產(chǎn)生的甲烷可作為燃料再利用的優(yōu)點。因此，本項目擬采用厭氧沼氣方法對養(yǎng)殖廢水進行處理。常用的厭氧處理工藝特點見表37。表 37 常用養(yǎng)豬廢水厭氧處理工藝比較工藝名稱有機負荷Kg[CODcr/m3d]COD去除率%優(yōu)缺點厭氧固定膜反應器885~95間歇操作簡單，但當有機負荷率過大時，去除效果不很理想?yún)捬跣蚺椒磻鳎ˋSBR）340水力停留時間對系統(tǒng)性能影響較大膨脹顆粒污泥床（EGSB）反應器1567容積負荷高，但池體高，運行維護難度相對較大升流式厭氧污泥床(UASB)反應器1~580去除率高，但單個UASB處理達不到養(yǎng)豬廢水排放標準，進水對SS要求較高；需安裝三相分離器，均勻的布水設施，需較高的管理水平。厭氧濾池（UBF）2~380～85耐沖擊負荷，濾料易堵塞，特別是SS含量較高的廢水；由于池內(nèi)安裝填料，工程造價較高。全混合厭氧反應器（CSTR）～70～80池中只設攪拌設施，結構簡單、適用于高懸浮物廢水，但負荷較低，體積較大，適用于有足夠土地的情況。推流式厭氧反應器（PFR）～70～80結構簡單，適用于高懸浮物廢水，不需攪拌，運行方便，能耗低，但固體物質易沉于池底，影響反應器容積，需固體和微生物回流作為接種物，沉淀物易產(chǎn)生厚的結垢。折板式厭氧反應器（ABR）1~580~85去除效率高，不易堵塞，處理效果好。投資較高。結合本項目，廢水的COD、BOD、SS含量較高，工藝宜選擇適應高SS含量的厭氧處理工藝。因此本項目選用第二代厭氧反應器，即折板式厭氧反應器ABR池作為厭氧處理工藝。（2）消納污水方案比選目前常用的畜禽廢水消納方式主要有三種模式，即還田模式、自然處理模式和工業(yè)化處理模式。1）還田模式畜禽糞便污水還田作肥料為傳統(tǒng)而經(jīng)濟有效的處置方法，可使畜禽糞尿不排往外界環(huán)境，達到污染物零排放。既可有效處置污染物，又能將其中有用的營養(yǎng)成分循環(huán)于土壤－植物生態(tài)系統(tǒng)中。該模式適用于遠離城市、土地寬廣且有足夠農(nóng)田消納糞便污水的地區(qū)，特別是種植常年需施肥作物的地區(qū)。還田模式主要優(yōu)點：①污染物零排放，最大限度實現(xiàn)資源化，可減少化肥施用量，提高土壤肥力；②投資省，能耗低，運轉費用低等。其存在的主要問題 ：①需要大量土地利用糞便污水，故其受條件所限而適應性弱；②雨季及非用肥季節(jié)必須考慮糞便污水或沼液的出路；③存在著傳播畜禽疾病和人畜共患病的危險；④不合理的施用方式或連續(xù)過量施用會導致NO3－、P及重金屬沉積，成為地表水和地下水污染源之一。美國糞便污水還田前一般未經(jīng)專門厭氧消化裝置厭氧發(fā)酵，而是貯存一定時間后直接灌田。由于擔心傳播畜禽疾病和人畜共患病，畜禽糞便廢水經(jīng)過生物處理之后再適度應用于農(nóng)田已成為新趨勢。德國等歐洲國家則將畜禽糞便污水經(jīng)過中溫或高溫厭氧消化后再進行還田利用，以達到殺滅寄生蟲卵和病原菌的目的。我國一般采用厭氧消化后再還田利用，可避免有機物濃度過高而引起的作物爛根和燒苗，同時經(jīng)過厭氧發(fā)酵可回收能源CH4，減少溫室氣體排放，且能殺滅部分寄生蟲卵和病原微生物。2）自然處理模式自然處理模式主要采用氧化塘、土地處理系統(tǒng)或人工濕地等自然處理系統(tǒng)對養(yǎng)殖場糞便污水進行處理，適用于距城市較遠、氣溫較高且土地寬廣有灘涂、荒地、林地或低洼地可作污水自然處理系統(tǒng)，要求養(yǎng)殖場規(guī)模中等。自然處理模式主要優(yōu)點：①投資較省，能耗少，運行管理費用低；②污泥量少，不需要復雜的污泥處理系統(tǒng)；③地下式厭氧處理系統(tǒng)厭氧部分建于地下，基本無臭味；④便于管理，對周圍環(huán)境影響小且無噪音；⑤可回收能源CH4。其主要缺點：①土地占用量較大；②處理效果易受季節(jié)溫度變化的影響；③建于地下的厭氧系統(tǒng)出泥困難，且維修不便；④有污染地下水的可能。該模式在美國、澳大利亞和東南亞一些國家應用較多，且國外一般未經(jīng)厭氧處理而直接進入氧化塘處理畜禽糞便污水，往往采用多級厭氧塘、兼性塘、好氧塘與水生植物塘，污水停留時間長（水力停留時間長達600d），占地面積大，多數(shù)情況下氧化塘只作為人工濕地的預處理單元。歐洲及美國較多采用人工濕地處理畜禽養(yǎng)殖廢水。3）工業(yè)化處理模式工業(yè)化處理模式包括厭氧處理、好氧處理以及厭氧－好氧處理等不同處理組合系統(tǒng)。對那些地處經(jīng)濟發(fā)達的大城市近郊、土地緊張且無足夠農(nóng)田消納糞便污水或進行自然處理的規(guī)模較大養(yǎng)殖場，采用工業(yè)化處理模式凈化處理畜禽糞便污水為宜。工業(yè)化處理模式主要優(yōu)點：①占地少；②適應性廣，不受地理位置限制；③季節(jié)溫度變化的影響較小。其主要缺點：①投資大，能耗高，運轉費用高；②機械設備多，維護管理量大；③需專門技術人員管理?？紴V到沼液、沼渣的綜合利用，養(yǎng)殖場對污染治理系統(tǒng)的管理水平，結合本項目實際情況（養(yǎng)殖場周圍是農(nóng)田、耕地，完全能夠消納養(yǎng)殖場產(chǎn)生的糞便污水），因此本項目消納污水方案采用還田模式。3．糞便處理方案比選糞便經(jīng)干清糞收集后，通過人工轉運至干糞處理系統(tǒng)，由于干糞便中含有大量的有機物、氮、磷、寄生蟲卵、糞大腸桿菌，其中氮、磷均以有機態(tài)形式存在，若直接用于農(nóng)田、果樹等植物底肥，造成氮、磷等營養(yǎng)物質不易被植物吸收，肥效利用率低下，病菌傳播。因此干糞必須采用一種既運行費用低，又能達到處理效果的工藝，本方案選擇發(fā)酵池對干糞進行處理。其原理在于干糞進入發(fā)酵池中，受厭氧、兼氧微生物作用，大分子有機物被分解，有機態(tài)氮經(jīng)氨化作用變成無機態(tài)氮，利用植物吸收，同時在厭氧環(huán)境中，絕大部分寄生蟲卵、糞大腸桿菌被滅絕。干糞發(fā)酵常用的方式有：常溫厭氧發(fā)酵、好氧高溫發(fā)酵等。好氧高溫發(fā)酵在有氧條件下，利用自然微生物將有機物轉化為二氧化碳與水。它的優(yōu)點在于：與厭氣池比較，好氣氧化池的體積僅為十分之一，處理過程與最終產(chǎn)物可以減少惡臭氣。缺點是：為了維持處理過程的有氧，需要通氣與增氧設備，此外，處理過程中，仍有大量的NH3揮發(fā)損失。常溫厭氧發(fā)酵是在厭氧條件下，將豬糞進行發(fā)酵，其優(yōu)點是在運行過程中無需增加設備，管理簡單，其缺點是體積大，基建費用較高。因此，本方案采用常溫厭氧發(fā)酵方式。1．工藝流程圖結合本項目廢水特點，綜合考慮廢水處理要求、一次性投資成本、運行費用及糞污的資源化和循環(huán)利用，經(jīng)過前面章節(jié)論述，確定本廢水處理站工藝，具體工藝流程圖見圖31。干糞沼氣池1沼液綜合貯存池底肥水 封氣水分離脫硫器沼液分貯池燃料人工清理1豬舍糞便(格柵井1處理后)、2豬舍糞便、沼氣池2出水干糞沼渣沼氣生活污水清糞格柵井2干糞發(fā)酵池沼氣池2格柵井2干糞干糞發(fā)酵池干糞清糞格柵井3人工清理3豬舍糞便沼渣田間池農(nóng)作物施肥圖31廢水處理站工藝流程簡圖2．工藝流程說明3豬舍糞污預處理工藝：3豬舍產(chǎn)生的廢水首先流入格柵井3，經(jīng)格柵處理后，粗大固體懸浮物經(jīng)格柵攔截，固體柵渣每日清理后由運渣車運至干糞發(fā)酵池進行厭氧發(fā)酵處理。清糞流入沼氣池2，經(jīng)厭氧處理后，再進入格柵井2。整個養(yǎng)殖場的糞污處理工藝： 1豬舍的產(chǎn)生的廢水（格柵井1處理后）和2豬舍產(chǎn)生的廢水、職工的生活污水和沼氣池2出水首先流入格柵井2經(jīng)格柵處理后，粗大固體懸浮物經(jīng)格柵攔截，采用人工清理固體柵渣，每日清理后由運渣車運至干糞發(fā)酵池進行厭氧發(fā)酵處理，用作農(nóng)田、耕地和果樹的施肥。格柵處理后的廢水進入沼氣池1（ABR池），可在沼氣池1（ABR池）中實現(xiàn)固體懸浮物沉淀的作用，同時可去除部分有機物，減輕后續(xù)工藝單位的處理負荷。廢水進入沼氣池1處理后，采用自流方式，流入沼液綜合貯存池進行臨時貯存，沼液綜合貯存池內(nèi)安裝沼液提升泵，將沼液提升至沼液分貯池，通過管道輸送至田間池儲存，作為液態(tài)肥，用于農(nóng)田、耕地和果樹的施用。沼氣池1設有若干個折流式反應小室，有利于提高厭氧池的容積負荷，減少基建投資；沼氣池2為無活動蓋底層出料水壓式沼氣池。在沼氣池中完成初次沉淀、水解酸化及部分產(chǎn)甲烷階段，廢水所含的大部分固體懸浮物經(jīng)污泥吸附或經(jīng)重力作用沉淀，固體懸浮物得以去除。同時廢水中所含有機物在厭氧或兼氧環(huán)境下，經(jīng)厭氧、兼氧微生物作用，大分子有機物斷鏈形成易于分解的小分子化合物，同時以維持微生物新陳代謝。在厭氧、兼氧環(huán)境中，糞大腸桿菌及寄生蟲卵被滅絕。沼氣池2和ABR池產(chǎn)生的沼氣的主要成份是甲烷，平均產(chǎn)氣量為60m3/d，作為燃料，也可作為飼料加工燃料以及豬舍的取暖用氣。由于沼氣中含有硫化氫等腐蝕性氣體及水汽，沼氣使用前配置相應脫水、脫硫設施。沼氣池2和ABR池的沼渣通過定期打撈排出。1．廢水處理系統(tǒng)及貯存系統(tǒng)主要設計參數(shù)：設計水量：16m3/d主要構筑物設計：1）格柵井格柵的作用為：攔截去除大顆粒的SS，在此井中設粗細兩道格柵。粗格柵的間距為20mm，細格柵的間距為10mm。格柵的寬度為1000mm。采用人工定時除渣。工藝尺寸：LBH＝。結構：磚混結構說明：共3座2）沼氣池1（ABR池）此沼氣池為沼氣池按其內(nèi)部功能劃分，可分為污水區(qū)、污泥區(qū)、氣室三部分。設計流量：停留時間：20d 有效容積：320m3 工藝尺寸：結構：鋼筋砼說明：共1座ABR池產(chǎn)生的沼渣、底泥定期清理。3）沼氣池2沼氣池按其內(nèi)部功能劃分，可分為污水區(qū)、污泥區(qū)、氣室三部分。 設計流量：8m3/d停留時間：5d 有效容積：40m3工藝尺寸：Φ=，H＝ 結構：混凝土 說明：共1座。沼氣池2產(chǎn)生的沼渣、底泥定期清理4）沼液貯存池）沼液綜合貯存池：主要作用對沼液的貯存同時也有沼液提升池的作用。利用一塊約24m2農(nóng)田，采用1mm厚HDPE膜防滲處理，防止污染地下水源，起臨時貯存作用。有效容積：48 m3結構：磚砌說明：共1座設置沼液提升泵，設備型號為50WQ20223，電機功率為3kW；揚程為22m，數(shù)量為2臺，1備1用。）沼液分貯池：對沼液臨時貯存，與各個田間池通過管道連接，將沼液輸送至各個田間池。采用1mm厚HDPE膜作防滲處理。停留時間為：9d有效容積為144m3為宜工藝尺寸：結構：磚砌。說明：共1座） 田間池：分別位于周圍農(nóng)田附近，便于周圍農(nóng)戶挑擔用于作為的施肥使用。采用1mm厚HDPE膜作防滲處理。有效容積為：80 m3結構：磚砌說明：2座2．沼氣處理系統(tǒng)ABR池和沼氣池2產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫水、脫硫后用于豬場燃料使用。本項目每天產(chǎn)生沼氣約60m3。（1）脫水沼氣脫水采用氣水分離器，最大處理能力4m3/h，氣水分離器采用不銹鋼絲網(wǎng)填料，進氣口流速15m/s，出氣口流速10m/s。（2）脫硫沼氣中含有少量的H2S氣體，對于本項目而言，～2g/m3（氣），需經(jīng)脫除后才能做燃料。本項目采用濕式脫硫法，設置脫硫設備一套。3．糞便處理系統(tǒng)在養(yǎng)殖場外坡地上，修建干糞發(fā)酵池對干清糞收集后的豬糞進行厭氧發(fā)酵。干糞的含水率40～60%。 發(fā)酵時間：40d 有效容積：48m3 工藝尺寸：結構：鋼筋砼說明：共1座主要工藝單元處理效率見表38。表38 主要工藝單元處理效率一覽表廢水處理單元CODCr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）NH3N（mg/L）豬尿及沖洗水250017002000260格柵進水250017002000260出水230015601400247去除率（%