【正文】 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(shù)成為畜禽養(yǎng)殖場糞污處理中不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。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(dān)。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(fù)合厭氧反應(yīng)器（ UASB+AF）、兩段厭氧消化法和升流式污泥床反應(yīng)器（ USR）等。 近年來，厭氧消化即沼氣發(fā)酵技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于養(yǎng)殖場廢物處理中，到 2021 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2021 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(shù)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(shù)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(shè)沼氣工程將是 29 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 2021 年國家鼓勵的環(huán)境保護技術(shù)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(yīng)器 8 85~95 間歇操作簡單，但當(dāng)有機負荷率過大時，去除效果不很理想 厭氧序批式反應(yīng)器（ ASBR） 3 40 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(yīng)器 15 67 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(yīng)器 1~5 80 去除率高，但單個 UASB 處理達不到養(yǎng)豬廢水排放標(biāo)準(zhǔn) ，進水對SS 要求較高 ；需安裝三相分離器，均勻的布水設(shè)施，需較高的管理水平。 厭氧濾池 （ UBF） 2~3 80～ 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(yīng)器（ CSTR） ～ 70～ 80 池中只設(shè)攪拌設(shè)施， 結(jié)構(gòu)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(yīng)器（ PFR） ～ 70～ 80 結(jié)構(gòu)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(zhì)易沉于池底 ， 影響反應(yīng)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(jié)垢。 結(jié)合本項目，廢水的 COD、 BOD、 SS 含量較高，工藝宜選擇適 30 應(yīng)高 SS 含量的厭氧處理工藝 ?？紴V到沼液、沼渣的綜合利用， 殖場對污染治理系統(tǒng)的管理水平，結(jié)合本項目實際情況（養(yǎng)殖場周圍是 果林 、農(nóng)田種植 基地，完全能夠消納養(yǎng)殖場產(chǎn)生的糞便污水） 及 《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理工程技術(shù)規(guī)范》（ HJ4972021） 中 推薦 規(guī)模在 2021 頭（存欄）以下 的 宜采用 還田模式 的要求 ， 本項目 采用還田模式， 選用全混合式厭氧反應(yīng)器 （ CSTR） 作為厭氧 沼氣 主體 工藝 。 2．糞便處理方法 糞便經(jīng)干清糞收集后 ，通過人工轉(zhuǎn)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，若直接用于林場植物底肥，造成氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)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(zhuǎn)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(shè)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 31 是在運行過程中無需增加設(shè)備，管 理簡單，其缺點是體積大，基建費用較高，由于本項目施用經(jīng)發(fā)酵后的干糞為周期性的，需要一定容積對干糞進行貯存。因此 本方案采用常溫厭氧發(fā)酵方式 。 工藝方案選擇原則 養(yǎng)殖糞污處理工藝選擇應(yīng)遵循以下原則： ，穩(wěn)妥可靠。要在前人不斷探索的基礎(chǔ)上，科學(xué)地加以總結(jié)， 根據(jù)廢水的水質(zhì)特征，在穩(wěn)妥可靠的前提下，有針對性的采用目前先進、優(yōu)秀可靠、適用、高效節(jié)能、經(jīng)濟的處理工藝技術(shù)及設(shè)備。同時，考慮處理工藝的自動化控制水平。 ，土地資源十分寶貴，因此在選擇工藝時占地面積也是一項非常重要的指標(biāo)。 資省，要充分發(fā)揮投資效益，在能達到同樣效果的情況下，必須選擇最為經(jīng)濟的工藝技術(shù)方案。 ，與周邊環(huán)境相匹配 。 ，運行費用低。 ，應(yīng) 以糞 污 資源化和循環(huán)利用為基本立足點，按照廢物減量化、無害化、資源化的處理原則，選擇處理工藝。 工藝方案確定 結(jié)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 廢水處系統(tǒng) 工藝 ，具體工藝流程圖見圖 31。 32 圖 31 廢水處系統(tǒng) 工藝流程簡圖 工藝流程說明 來自豬舍的養(yǎng)殖廢水及生活污水經(jīng)管道首先自流進入格柵渠，經(jīng)格柵（網(wǎng)）去除廢水中漂浮物及大顆粒固體雜物，采用人工清渣。然后廢水自流進入 CSTR 池（全混合厭氧反應(yīng)池），在厭氧微生物的作用下， CSTR 池可以有效地降低廢水中的絕大部分有機污染物，同時產(chǎn)生沼氣。沼液進入沼液貯存池，隨后輸送到附近灌溉水池（田間池），作為液肥灌溉施用。 CSTR 池 產(chǎn)生的沼氣的主要成份是甲烷，計算最大產(chǎn)氣量為15m3/d，平均產(chǎn)氣量以 14m3/d 計 ，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(yīng) 脫水 、脫硫設(shè)施 。 CSTR 池的沼渣 通過 定期打撈 排出系統(tǒng) 。 33 來自格柵間的柵渣、 沼液 固液分離池 的 沼渣 送至堆肥場，經(jīng) 常溫厭氧發(fā)酵 處理后制成農(nóng)肥。 工程設(shè)計 主要工藝設(shè)計 1．廢水處理系統(tǒng) 主要設(shè)計參數(shù)： 設(shè)計水量： 20m3/d 主要構(gòu)筑物設(shè)計： 1） 格柵溝（渠） 用于去除廢水中的大顆粒固體及漂浮物， 本項目處理水量較小，內(nèi)置二級人工篩網(wǎng)， 40 目，采用人工定時除渣 。 設(shè)置 一道 格柵渠， 工藝尺寸： LBH＝ 。 2） CSTR 池 CSTR 池（全混合厭氧反應(yīng)器）是一種適 用于高懸浮物濃度、結(jié)構(gòu)簡單的厭氧反應(yīng)器。反應(yīng)器采用全封閉式鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)攪拌器。 根據(jù)本項目設(shè)計廢水水質(zhì)， 采取常溫發(fā)酵， 設(shè)計停留時間 HRT取 10d，總有效容積 200m3， 原已有沼氣池 80m3， 需再建 120m179。沼氣池，設(shè)計一座， 工藝尺寸： φH＝ ，有效水深 。 設(shè)備： 潛水?dāng)嚢铏C 1 臺， 其中， 單臺功率 N＝ ，池體上部各設(shè)收集氣系統(tǒng) 各 一套；排泥泵， 1 臺， Q=， H=10m， N=。 34 CSTR 池產(chǎn)生的沼渣、底泥定期清理。 3） 沼液池 廢水經(jīng) CSTR 池 厭氧處理后， 儲存于 沼液 儲存 池 中 ，考慮到澆灌的季節(jié)性、時間性問題以及果林和農(nóng)田的分布情況，沼液設(shè)計總停留時間為 3 個月，沼液存儲池總有效容積設(shè)計為 1800m3。 根據(jù)本項目養(yǎng)殖場原有設(shè)施和周邊用地實際情況，在保證沼液存儲池總有效容積的情況下，可分散建設(shè)。 公司原有 沼液池一座， 有效容積為 200m3。需新建沼液池一座， 土石砌體 結(jié)構(gòu)，有效容積為 1600 m3，尺寸為 ： LBH＝ ， H＝ ，有效水深 H＝ ，建于養(yǎng)殖場旁邊空地上。 4） 灌溉水池 考慮到實際施肥情況，設(shè)計在周圍種植農(nóng)田和果園分散建 設(shè)灌溉水池，將部分沼液用管道或糞車輸送儲存于灌溉水池中，方便農(nóng)業(yè)和種植施肥使用。根據(jù)周圍地形，設(shè)計灌溉水池 6 座，磚混結(jié)構(gòu)，容積20 m3，有效水深 米，尺寸： ，采用 1mm 厚 HDPE膜防滲處理，防止污染地下水源。 配套修建管網(wǎng)約 100m， DN100。 2． 沼氣處理系統(tǒng) CSTR 池產(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 14m3。 （ 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 35 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，含量約為 ～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(shè)置脫硫設(shè)備一套，功率 。 3．糞便處理系統(tǒng) 糞便處理系統(tǒng)建設(shè)在養(yǎng)殖場 外坡地上 ， 對干清糞 收集后的豬糞 進行厭氧發(fā)酵。 設(shè)計參數(shù)：含水率 40～ 60%，發(fā)酵時間： 30d， 1 座。 設(shè)計工藝尺寸： LBH＝ 。 主要工藝單元處理效率 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 2640 1700 1400 260 格柵 進水 2640 1700 1400 260 出水 2112 1360 1120 234 去除率 20 20 20 10 CSTR 池 進水 2112 1360 1120 234 出水 528 272 168 234 去除率 75 80 85 0 沼液池 （灌溉水池） 進水 528 272 168 234 出水 去除率 15 15 5 5 最終出水 36 主要工藝設(shè)備 主要工藝設(shè)備見表 39。 表 39 主要工藝設(shè)備一覽表 序號 名稱及規(guī)格 型號或標(biāo)準(zhǔn)號 單位 數(shù)量 備注 一 格柵渠（溝） 1 人工篩網(wǎng) 40 目 張 2 二 CSTR池 1 潛水?dāng)嚢铏C N= 臺 1 2 排泥泵 Q=， H=10m， N= 臺 1 3 沼氣收集系統(tǒng) 套 1 三 沼氣處理系統(tǒng) 1 氣水分離器 套 1 2 脫硫系統(tǒng) N= 套 1 四 廢水處系統(tǒng) 及發(fā)酵車間其他附屬設(shè)施 1 管線、電纜、閥門 套 1 2 變配電設(shè)備 套 1 五 灌溉系統(tǒng) 1 噴灌管網(wǎng) DN100， 100m 套 1 主要建、構(gòu)筑物工程一覽表 主要建、構(gòu)筑物 工程 見表 310。 表 310 主要建、構(gòu)筑物工程一覽表 序號 名稱 規(guī)格尺寸 結(jié)構(gòu)形式 數(shù)量 備注 1 格柵溝（渠） LBH＝ 鋼筋砼 1 2 CSTR池 φH＝ 鋼筋砼 1 3 沼液儲存池 LBH＝ 鋼筋砼 1 4 灌溉水池 LBH＝ 磚混 6 防滲處理 5 糞便處理系統(tǒng) LBH＝ 鋼筋砼 1 防滲處理 工程規(guī)模分析 工程處理規(guī)模 廢水處理系統(tǒng)日處理量為 20m3/d，糞便處理系統(tǒng) （發(fā)酵系統(tǒng)）2t/d。 37 工程建設(shè)規(guī)模 工程 總 建構(gòu)筑物占地 面積 641m2。 治理前后污染物排放對比 廢水處理前后污染物排放對比 治理前后污染物前后對比見表 311。 表 311 廢水治理工程實施前后污染物排放對比表 排放源 污染物名稱 處理前產(chǎn)生濃度及產(chǎn)生量 處理后濃度 及排放量 生產(chǎn)廢水 水量 20m3/d 20m3/d CODCr 2640mg/L BOD5 1700mg/L SS 1400mg/L NH3N 260mg/L 根據(jù)上表污染物預(yù)計治理效果可以看出，該企業(yè)產(chǎn)生廢水污染物主要為 CODCr、 BOD SS、氨氮 ，這些污染物經(jīng) 廢水處系統(tǒng) 處理后作為液態(tài)肥用于企業(yè)蔬菜基 地施灌 ，氨氮等營養(yǎng)物質(zhì)大部分被植物吸收，少量存留于土壤中，增加土地肥份 。 CODCr、 BOD SS 等指標(biāo)大量削減， 每年可減少 排放 CODCr t， BOD5 ， SS ，氨氮 。 豬糞處理前后污染物排放對比