【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 度禽畜養(yǎng)殖廢水實(shí)現(xiàn)節(jié)能顯著、成本低廉、出水優(yōu)良的深度處理。 15 2）技術(shù)工藝與技術(shù)參數(shù) 以 “厭氧 缺氧 /微氧 ”循環(huán)技術(shù)模式代替?zhèn)鹘y(tǒng) SBR 的 “厭氧 好氧 ” 曝氣技術(shù)，通過分步進(jìn)水法兩次串聯(lián) “厭氧 缺氧 /微氧 ”組合，形成了獨(dú)特的 DNPAOsSBR 雙循環(huán)技術(shù)運(yùn)行工藝。顯著提高廢水氮磷及有機(jī)質(zhì)的脫除率，在典型 HRT3 天、 SBR18天運(yùn)行參數(shù)下，微動(dòng)力雙循環(huán)反硝化聚磷 SBR 組合技術(shù)可實(shí)現(xiàn)豬場(chǎng)廢水 TN、 TP、BOD5 去除率分別高達(dá) %、 %和 %。在 “厭氧 缺氧 /微氧 ”運(yùn)行工藝以及功能菌反硝化聚磷 DNPAOs 作用下，高濃度畜禽廢水處理出水 NO3濃度（ 20 mg/L）和輸出負(fù)荷 “雙低 ”。主要通過智能化微動(dòng)力精準(zhǔn)曝氣技術(shù)與 pHORP 反饋式智能調(diào)控技術(shù)，與傳統(tǒng) SBR 技術(shù)比較，節(jié)省運(yùn)行成本 1/3—1/2。 圖 3 微動(dòng)力雙循環(huán)同步脫氮除磷技術(shù)工藝基本流程 3）技術(shù)設(shè)計(jì)： 本項(xiàng)目開發(fā)的 智能化微動(dòng)力精準(zhǔn)曝氣技術(shù)主要通過通過 ORP、 pH 數(shù)字反饋式傳感器在線（時(shí)間間隔設(shè)定為 13 分）記錄反應(yīng)體系氧化還原勢(shì)能及酸堿度變化，以反應(yīng)相水體溶解氮 DO 不超過 ，自動(dòng)地發(fā)出繼續(xù)或停止曝氣指令。在此基礎(chǔ)上，通過二次分步進(jìn)水法，誘導(dǎo)并強(qiáng)化同步脫氮除磷及有機(jī)質(zhì)降解的反硝化聚磷功能菌 DNPAOs 生長(zhǎng)與代謝活動(dòng)，從有實(shí)現(xiàn)在不同的反應(yīng)階段高效低能耗地處理高濃度氮磷有機(jī)廢水。 4）主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 顯著提高廢水氮磷及有機(jī)質(zhì)的脫除率，在典型 HRT3 天、 SBR18 天運(yùn)行參數(shù)下， 微動(dòng)力雙循環(huán)反硝化聚磷 SBR 組合技術(shù)可實(shí)現(xiàn)豬場(chǎng)廢水 TN、 TP、 BOD5 去除率分別高達(dá) %、 %和 %。在 “厭氧 缺氧 /微氧 ”運(yùn)行工藝以及功能菌反硝化聚磷 DNPAOs 作用下，高濃度畜禽廢水處理出水 NO3濃度（ 20 mg/L）和輸出負(fù)荷 “雙低 ”。 主要通過智能化微動(dòng)力精準(zhǔn)曝氣技術(shù)與 pHORP 反饋式智能調(diào)控技術(shù)，與傳統(tǒng) SBR 技術(shù)比較，節(jié)省運(yùn)行成本 1/3—1/2。 厭氧 缺氧 厭氧 微氧 處理水排放 首次廢水排入 二次廢水排入 過剩污泥排放 曝氣 曝氣 一個(gè)運(yùn)行周期 16 5）主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn) ( 若為原創(chuàng)，說明主要原創(chuàng)點(diǎn) ) （ DNPAOsSBR）采用 “厭氧 缺氧 /微氧 ”運(yùn)行模式，通 過分步進(jìn)水法兩次串聯(lián) “厭氧 缺氧 /微氧 ”組合與微動(dòng)力曝氣技術(shù)，形成了獨(dú)特的 DNPAOsSBR 雙循環(huán)技術(shù)運(yùn)行工藝。 (部分亞硝酸鹽 )而不是自由氧作為電子受體的獨(dú)特功能，聚磷的同時(shí)進(jìn)行硝酸鹽的還原作用。 （ 3） 小流域空間數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建及小流域面源污染管理系統(tǒng)研制 1） 西山小流域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè) 西山小流域數(shù)據(jù)庫(kù)包括空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，空間數(shù)據(jù)庫(kù)包括利用 2020年年底 米分辨率 Worldview 遙感影像解譯的土地利用現(xiàn)狀圖，矢量化 1:5 萬土壤圖， 90 m和 30 m分辨率 DEM，小流域水系圖和道路圖，各水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)空間分布圖等估算小流域徑流和污染物總量的空間數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)包括近 30 年的氣象數(shù)據(jù)（日降雨、日均溫）， 2020 年不同時(shí)期各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)數(shù)據(jù)，主要類型土壤的理化分析數(shù)據(jù)等。在這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上完成土地利用及土壤數(shù)據(jù)庫(kù)、水文及水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、氣象及農(nóng)業(yè)管理數(shù)據(jù)庫(kù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)。此外還建立了西山小流域圖庫(kù)，包括西山流域邊界圖、西山小流域土地利用圖、西山小流域土壤圖、西山小流域水系圖、西山小流域道路圖、西山小流域 DEM 圖、西山小流域及其周邊遙感影像圖以 及考察圖片等。 2） 小流域面源污染管理系統(tǒng) 采用 Visual Basic 和 ESRI ArcEngine 的控件開發(fā)了小流域面源污染管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)除了具有常用 GIS 地圖瀏覽功能，同時(shí)還可進(jìn)行流域徑流計(jì)算與污染遷移物計(jì)算。該系統(tǒng)根據(jù)國(guó)內(nèi)外常用的徑流及污染物源解析計(jì)算方法，結(jié)合西山小流域特點(diǎn)，在基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)支持下，根據(jù)不同斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算小流域徑流量，并提供可以進(jìn)行模型參數(shù)靈活修改的接口。既可以進(jìn)行次降雨產(chǎn)流的計(jì)算，也可以進(jìn)行一段時(shí)間的產(chǎn)流計(jì)算；同時(shí)結(jié)合水質(zhì)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，可以同時(shí)計(jì)算徑流產(chǎn) 生的總氮、總磷、 CODcr、 BOD5 以及 SS 懸浮物總量等。 17 圖 4 主窗體界面 圖 5 徑流與遷移物計(jì)算操作界面 該系統(tǒng)除了可以進(jìn)行污染物總量現(xiàn)狀估算，還可以通過設(shè)定各種面源污染控輸入次降水量 (mm) 設(shè)定降水日期，根據(jù)該日期可以自動(dòng)計(jì)算土壤前期濕度。當(dāng)降水日期未知時(shí)，需要人工設(shè)定土壤前期濕度。 設(shè)置是否計(jì)算徑流造成的遷移物 當(dāng)已知降水日期，可以選擇三種方式之一計(jì)算遷移物量；當(dāng)未知降水日期僅可以選擇自定義日期計(jì)算遷移物量 水質(zhì)觀測(cè)點(diǎn) 工具條 菜單欄 圖例區(qū) 鷹眼區(qū) 狀態(tài)條 顯示坐標(biāo) 顯示標(biāo)注 水系分布 18 制措施方案，進(jìn)行小流域污染物排放情景估算，從而實(shí)現(xiàn)小流域污染管理。 圖 6 方案設(shè)置界面 3） 小流域水質(zhì)水量耦合模型構(gòu)建 通過點(diǎn)擊工具條上的徑流計(jì)算按鈕 ，出現(xiàn)如圖 2 的界面，完成各 種參數(shù)設(shè)置后便可進(jìn)行徑流、遷移物的估算。 該模塊包括徑流估算、不同污染物估算兩大模塊。 徑流估算以美國(guó)水土保持局 (Soil Conservation Service) SCS 徑流模型為基礎(chǔ)，首先把小流域土地利用和土壤類型劃分為不同的水文響應(yīng)單元，采用 SCS法提出一個(gè) 徑流曲線數(shù) (runoff curve number，記為 CN )指標(biāo)，再利用歷史降雨資料或者實(shí)測(cè)獲取前期土壤含水量，通過估計(jì)不同水文單元土壤的潛在入滲量 S ，結(jié)合考慮土壤基流，和降雨結(jié)合起來進(jìn)行小流域徑流量估算。污染物總量估算主要針對(duì)面源污染部分，利用徑流結(jié)合分布在小流域內(nèi)的 10 個(gè)斷面水質(zhì)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行各污染負(fù)荷量估算?？偽廴矩?fù)荷估算則是結(jié)合野外調(diào)查結(jié)果，將面源污染負(fù)荷、畜禽養(yǎng)殖污染負(fù)荷、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及生活污水污染負(fù)荷進(jìn)行加和獲得。西山小流域污染負(fù)荷估算結(jié)果如下表： 19 表 1 西山小流域污染源解析 污染源 類型 年污染物排放量（ kg） 各類污染源所占比例 % COD TN TP COD TN TP 生活污水 畜禽養(yǎng)殖 水產(chǎn)養(yǎng)殖 農(nóng)林系統(tǒng) 總量 對(duì)于西山小流域污染源解析發(fā)現(xiàn)， COD 中畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)林系統(tǒng)最高，各約占1/3，全氮中農(nóng)林系統(tǒng)最高，超 50%，其次為畜禽養(yǎng)殖占 1/4，而全磷則主要來自于畜禽養(yǎng)殖和水產(chǎn)養(yǎng)殖，分別占 2/3 和 1/5。由此可知，對(duì)于農(nóng)林 養(yǎng)殖混合小流域來說，污染源主要來自于農(nóng)林系統(tǒng)和畜禽及水產(chǎn)養(yǎng)殖部分，農(nóng)村生活污水并非主要來源。 4） 小流域管理措施效果預(yù)測(cè) 參照各課題組減量施肥及管理措施的野外實(shí)測(cè)結(jié)果，對(duì)小流域污染進(jìn)行了情景模擬。模擬參數(shù)如下表 2 所示： 表 2 各種處理措施對(duì)于氮和磷削減量數(shù)據(jù)來源 處理名稱 常規(guī)施肥量 全氮削減量 % 全磷削減量 % 雷竹林 太湖源 常規(guī)施肥 優(yōu)化施肥 SSNM 微生物肥 20 生草帶植物籬 灌木帶植物籬 粗放雷竹帶 毛竹園 四嶺水庫(kù) FFP SSNM 茶園 四嶺水庫(kù) FFP SSNM+C 早稻 徑山 對(duì)照 減量處理20% 晚稻 徑山 對(duì)照 15 減量處理20% 單季稻 徑山 對(duì)照 18 減量處理20% 21 圖 7 治理措施情景設(shè)置 通過參數(shù)設(shè)置 ， 根據(jù)各種措施綜合使用進(jìn)行情景模擬 ,西山小流域內(nèi)的農(nóng)林系統(tǒng)全氮污染負(fù)荷可以下降到 1595 kg/a, 平均削減比例可以達(dá)到 20%, 全磷負(fù)荷可以下降到 kg/a, 平均削減比例也可以達(dá)到 20%。配合畜禽及生活垃圾處理措施，可以減除全氮 %，全磷 %，如果再配合氧化塘技術(shù)，全氮和全磷污染負(fù)荷削減率超過 50%。 （ 4）立式發(fā)酵技術(shù)及設(shè)備 1）技術(shù)概述： 本技術(shù)綜合已有的達(dá)諾筒（ Dano）等發(fā)酵技術(shù)、和托馬斯發(fā)酵塔、約翰－湯姆森發(fā)酵塔及其它澤西法塔式發(fā)酵技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，創(chuàng)造性的 采用自落式與抄板攪拌相結(jié)合，物料在塔體內(nèi)部以 S 型路線行進(jìn)，分散、傳熱、暴氧均勻，能耗明顯降低，而且該設(shè)備具有自組裝功能，可串聯(lián)使用。 22 應(yīng)用該技術(shù)（系統(tǒng)）可在 24h 內(nèi)實(shí)現(xiàn)畜 禽糞便的無害化和基本腐熟， 無害化達(dá)到 GB8172 要求 ，盆栽實(shí)驗(yàn)表明其對(duì)作物生長(zhǎng)無不良影響。單套設(shè)備日處理畜禽糞便等有機(jī)物料 3~10t，可滿足養(yǎng)殖規(guī)模在 5000 頭生豬及以下的 中小型養(yǎng)殖場(chǎng)所用，也可用于有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)，本設(shè)備占地面積小，操作簡(jiǎn)單，人力成本低，且無二次污染。 已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利 1 項(xiàng)。（ 黃光國(guó)，林先貴，王一明。固體有機(jī)物立式發(fā)酵塔。申請(qǐng)?zhí)枺?，公開號(hào)： CN 101456764A，申請(qǐng)日： 2020 年 12 月31 日。） 2）技術(shù)工藝與主要參數(shù)： 技術(shù)原理： 本技術(shù)物化為立式發(fā)酵塔，其設(shè)計(jì)原理為采用固定的立式塔體（圓柱型），上部設(shè)進(jìn)料口，下部設(shè)出料口，內(nèi)部交替設(shè)置有多層兩種不同直徑的平臺(tái)，其中的大直徑平臺(tái)構(gòu)成固體有機(jī)物內(nèi)走料通道，并設(shè)內(nèi)走料撥耙；小直徑平臺(tái)構(gòu)成固體有機(jī)物外走料通 道，設(shè)外走料撥耙；物料從上而下，次第經(jīng)過各平臺(tái)，行進(jìn)路線呈 S 形，物料被充分?jǐn)噭?dòng)，暴氧均勻。 主要參數(shù)： 大直徑平臺(tái)的外徑比筒體內(nèi)徑小 40mm~60mm；平臺(tái)內(nèi)孔直徑為 290 mm~310 mm；小直徑平臺(tái)的外徑比筒體內(nèi)徑小 140mm~160mm；平臺(tái)內(nèi)孔直徑為 110 mm~130 mm。 平臺(tái)內(nèi)走料撥耙的葉片采用漸開線，物料旋轉(zhuǎn)方向與該漸開線方向相同；外走料撥耙的葉片也為漸開線，但物料旋轉(zhuǎn)方向與該漸開線方向相反。 23 圖 8 內(nèi)外走料撥耙示意圖 立式發(fā)酵工藝流程： 圖 9 立式發(fā)酵框架示意圖 3）技術(shù)設(shè)計(jì)： 立式發(fā)酵塔塔身采用固定的立式筒體，上部設(shè)有進(jìn)料口，下部設(shè)有出料口，立式發(fā)酵塔塔身下部還設(shè)置有循環(huán)出料口和空氣進(jìn)口；塔身上部設(shè)有循環(huán)進(jìn)料口；立式筒體內(nèi)交替設(shè)置有多層兩種不同直徑的平臺(tái)；大直徑平臺(tái)內(nèi)孔直徑大，構(gòu)成固體有機(jī)物內(nèi)走料通道；小直徑平臺(tái)內(nèi)孔直徑小，構(gòu)成固體有機(jī)物外走料通道；大直徑平臺(tái)上設(shè)有內(nèi)走料撥耙；小直徑平臺(tái)上設(shè)有外走料撥耙；內(nèi)走料撥耙的設(shè)置方向和旋轉(zhuǎn)方向使固體有機(jī)物做向心移動(dòng)；外走料撥耙的設(shè)置方向和旋轉(zhuǎn)方向使固體有 機(jī)物做離心移動(dòng)；循環(huán)出料口處設(shè)有螺旋提升機(jī)；該螺旋提升機(jī)的出料口接立式發(fā)酵塔塔身上部的循環(huán)進(jìn)料口。 24 圖 10 立式發(fā)酵設(shè)備結(jié)構(gòu)式意圖 如圖 7 所示，固體有機(jī)物經(jīng)物加入口（ 2）加入到立式發(fā)酵塔（ 1）的第一層內(nèi)走料平臺(tái)（ 10），內(nèi)走料撥耙（ 5）旋轉(zhuǎn)將固體有機(jī)物驅(qū)動(dòng)翻滾，混合，耙向內(nèi)走料通道（ 3），自由落體運(yùn)動(dòng)落入第二層外走料平臺(tái)（ 11），外走料撥耙（ 6）旋轉(zhuǎn)將物料驅(qū)動(dòng)翻滾，混合，耙向外走料通道（ 4）自由落體運(yùn)動(dòng)落入第三層內(nèi)走料平臺(tái)（ 10），以此類推直到最后一層平臺(tái)。物料在 各層平臺(tái)間作 S 形路線行進(jìn)，被撥耙驅(qū)動(dòng)翻滾，混合，并自由落體運(yùn)動(dòng)，處在有氧氛圍中發(fā)酵。已分解的有機(jī)物料運(yùn)動(dòng)到發(fā)酵塔底部時(shí)，經(jīng)循環(huán)出料口（ 9）入螺旋運(yùn)輸機(jī)（ 12）提升到發(fā)酵塔頂部的循環(huán)加料口（ 13），進(jìn)行連續(xù)的發(fā)酵過程。螺旋提升機(jī)（ 12）不單起運(yùn)輸發(fā)酵固體有機(jī)物作用，它還使被分解固體有機(jī)物的翻滾，混合運(yùn)動(dòng)軌跡得到了改變，在相同氛圍下，發(fā)酵仍然在活躍進(jìn)行。當(dāng)規(guī)定的發(fā)酵過程完成后，完成發(fā)酵的固體有機(jī)物由卸料口（ 8）排出。 設(shè)備具有自組裝功能，可串聯(lián)使用（圖 8）。 25 圖 11 立式發(fā)酵設(shè)備串連排列形成快速發(fā)酵系統(tǒng) 4）主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)： 以發(fā)酵溫度、種子發(fā)芽指數(shù)、病原菌殺滅率、盆栽植物生長(zhǎng)情況等為指標(biāo)，考察了 物料進(jìn)入速度、輸送攪龍轉(zhuǎn)速、發(fā)酵塔攪拌速度、物料水分、菌劑接種量等參數(shù)對(duì)物料腐熟度的影響。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，（ 1）物料進(jìn)入速度過快（輸送攪龍轉(zhuǎn)速 r/min）都將導(dǎo)致物料在進(jìn)料口及塔體上部的堆積，物料在塔體各層分布不平衡，起溫慢；物料進(jìn)入速度過慢，也會(huì)導(dǎo)致物料在塔體各層分布不平衡，升溫緩慢；進(jìn)料時(shí)輸送攪龍轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速 ，發(fā)酵塔攪拌速度 ；發(fā)酵穩(wěn)定后輸送攪龍轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速 ，發(fā)酵塔攪拌速度 ，料層分布均勻，起溫快，發(fā)酵效果較為理想。（ 2） 物料水分對(duì)于物料的發(fā)酵溫度和腐熟效果具有較大影響， 50%左右的物料水分比較理想。 優(yōu)選的操作流程和參數(shù)為：（ 1）進(jìn)料時(shí)：輸送攪龍轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速 ，發(fā)酵塔攪拌速度 ；（ 2）進(jìn)料完成 2h后，輸送攪龍轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速 ，發(fā)酵塔攪拌速度 ；（ 3）物料水分控制在 50％左右；（ 4）微生物菌劑接種量 6％左 右。 應(yīng)用該技術(shù)可在 24h 內(nèi)實(shí)現(xiàn)畜禽糞便的無害化和基本腐熟， 無害化達(dá)到GB8172 要求