养殖污水处理技术与工艺

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现状及养殖污水特征根据养殖畜禽种类的不同，养殖污水分为：养鸡污水、养鸭(鹅)污水、养兔污水、养猪污水、养牛污水以及养羊污水。每种污水的水质有一定的差异，但污水处理技术及工艺基本不变。我国畜禽养殖的污染防治工作严重滞后于产业的发展，管理和处理应用技术的示范推广力度不够，已成为农村及城郊面源污染的主要因素和社会经济可持续发展的重要制约因素。畜禽养殖废弃物主要包括畜禽粪便、养殖废水、病死物尸体、医疗废弃物等，其中废水问题极为严峻，因为废水的“三高”特点导致废水处理工艺相对复杂。在未来环境中养殖行业想要更好的发展必然离不开养殖污水处理设备，只有通过污水处理设备处理后的污水才能外排，才能通过国家的允许，不会对环境造成污染影响人们的正常生活。本次涂山环保主要讲一下规模化养殖的污水处理技术及工艺。有机物浓度高、悬浮物多、色度深，因含有大量动物粪便而致使NH3-N浓度很高，并且含有大量的致病性细菌。污水中的污染物主要以固态、溶解态存在的碳水化合物形式存在，使污水表现出很高的BOD5、CODcr、SS和色度等，同时该污水可生化较好，且污水中含有大量的N、P等营养物质。因污水中的固体残渣主要为有机物质，所以必须强化预处理，进行固液分离，降低后续处理负荷。养殖废水原水水质见下表：养殖污水常用处理方法废水处理的基本方法，就是采用各种技术手段，将污废水中所含的污染物质分离去除、回收利用，或将其转化为无害物质，使水得到净化。处理污水的方法很多，一般可归纳为四大类，即生物处理法，物理处理法，化学处理法及自然处理法。1.生物处理法通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物，转化为稳定、无害的物质的废水处理法。根据作用微生物的不同，生物处理法又可分为需氧生物处理和厌氧生物处理两种类型。废水生物处理广泛使用的是需氧生物处理法，按其工艺方式的不同，需氧生物处理法又分为活性污泥法和生物膜法两类。活性污泥法本身就是一种处理单元，它有多种运行方式。生物膜法的处理设备有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池以及生物流化床等。生物氧化塘法又称自然生物处理法。厌氧生物处理法，又名生物还原处理法，主要用于处理高浓度有机废水和污泥。2.物理处理法通过物理作用分离、回收废水中不溶解的悬浮状态污染物(包括油膜和油珠)的方法，可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。属于重力分离法的处理单元有沉淀、上浮(气浮)等，相应使用的处理设备是沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池及其附属装置等；离心分离法本身就是一种处理单元，使用的处理装置有离心分离机和水旋分离器等；筛滤截留法有栅筛截留和过滤两种处理单元，前者使用的处理设备是格栅、筛网，而后者使用的是砂滤池和微孔滤机等。以热交换原理为基础的处理方法也属于物理处理法，其处理单元有蒸发、结晶等。3.化学处理法通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。在化学处理法中，以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元是：混凝、中和、氧化还原等；而以传质作用为基础的处理单元则有：萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等。后两种处理单元又合称为膜分离技术。其中运用传质作用的处理单元既具有化学作用，又有与之相关的物理作用，所以也可从化学处理法中分出来，成为另一类处理方法，称为物理化学法。4.自然处理法利用大自然(天然水体、土壤等)对污水进行自我净化的原理来发挥作用。包括土地处理系统和水生植物处理系统。常见的有生物塘、土壤处理法、人工湿地处理法等。氧化塘是利用天然或人工修筑的池塘来进行污水生物处理。污水在塘内停留时间长，而水中的微生物可代谢降解有机污染物，溶解氧则通过藻类的光合作用和塘面的复氧作用来实现，可大大降低水体中的有机污染物，并在一定程度上去除水中的氮和磷，减轻水体富营养化。人工湿地是模拟自然界湿地的生物多样性对水进行自然净化的一种方法，利用水生植物、碎石煤屑床、微生物的构成与污水发生过滤、吸附、置换等物理过程及微生物的吸收与降解等生物作用，最终实现净化水质的目的，它也属于好氧处理方法的一种。可以利用废弃或闲置的农田、洼地或水塘加以改造而成，但相对占地面积较大、超负荷运转易造成堵塞。自然处理法由于投资少、运作费用低，在足够土地可供利用的条件下，颇为经济，比较适用于小型养殖场的废水处理。常规处理后的要求1.清洁回用模式清洁回用是以综合利用和提高资源化利用率为出发点，通过在养殖场高度集成节水的粪便收集方式（采用机械干清粪、高压冲洗等严格控制生产用水，减少用水量）、遮雨防渗的粪便输送储存方式（场内实行雨污分流，粪水密闭防渗运输）、粪便固液分离、液态粪水深度处理后回用和固体干粪资源化利用（堆肥、牛床或发酵床垫料，栽培基质、蘑菇种植、蚯蚓和蝇蛆养殖、碳棒燃料等）等处理利用方式，且符合资源化、减量化、无害化原则的粪便资源化利用模式。清洁回用模式的特征就是干粪和粪水经过处理后被回用。整个工艺流程环节多，工艺复杂，操作要求高，每个环节都要能够稳定运行，才能实现回用目标。在选用具体工艺时，应该根据养殖场的养殖种类、养殖规模、粪便收集方式、当地的自然地理环境条件以及排水去向等因素，确定工艺路线及处理目标，并应充分考虑畜禽养殖废水的特殊性，在实现综合利用的前提下，优先选择低运行成本的处理工艺，并慎重选用物化处理工艺。主要工艺流程如下：2.达标排放模式达标排放模式是在耕地畜禽承载力有限的区域，大型规模养殖场通过控制粪水产生量和污染物浓度；粪水通过厌氧、好氧生化处理、深度处理及氧化塘、人工湿地等自然处理，出水水质达到国家排放标准和总量控制要求；固体粪便通过堆肥发酵等方式生产有机肥。主要排放标准及工艺流程如下：3.种养结合模式种养结合模式是将畜禽养殖产生的粪便、有机物作为生产加工有机肥的基础，为种植业提供有机肥来源，同时种植业产生的作物又能够给畜禽养殖提供食源的一种循环发展经济模式，是农业部提倡的四种发展模式之一。种植业和养殖业结合是畜禽养殖粪污处理与综合利用的最有效途径，但是他也需要大量与之配套的的土地作为支撑，就目前公司状况家庭农场是最为符合种养结合模式的。主要工艺流程如下：涂山环保推荐处理工艺及简介1、集水隔渣池猪舍污水汇集进入该池进行收集存放，内置二台污水泵完成固液分离，进行前期处理，便于后期运行减少处理负荷。2、螺旋挤压机通过污水泵将粪水抽送至主机，经过挤压螺旋绞龙将粪水推至主机前方，物料中的水分在边压带滤的作用下挤出网筛，流出排水管。分离机连续不断地将粪水推至主机前方，主机前方压力不断增大，当达到一定程度时，就将卸料口顶开，挤出挤压口，达到挤压出料的目的。经过分离后的固体粪便水分在达50%左右，用输送机输出现场，可以直接装袋或发酵生物肥；液体粪便直接排入调节池。该机前有1座集水池，池内设计液位自动控制器，高位时依次自动开启单螺旋输送机，螺旋挤压机，污水泵；低位时自动停止，可实现自动控制，无需专人值守。3、调节池养猪场由于用水量和排入污水中杂质的不均匀性，会使得其污水流量或浓度在一昼夜内有较大的变化，所排放的污水水质和水量差别很大，往往会超出污水处理设备的正常处理能力，这种状况会给处理操作带来很大的麻烦，使污水处理设施难以维持正常操作。因此，对于特征上波动比较大的污水，有必要在污水进入处理主体之前，先将污水导入调节池进行均和调节处理，使其水量和水质都比较稳定，这样就可为后续的水处理系统提供一个稳定和优化的操作条件。调节池的作用主要体现在以下几个方面：1.提供对污水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化；2.防止高浓度的污染物质直接进入生物化学处理系统；3.当其他系统暂时停止排放污水时，仍能对处理系统继续输入污水，保证系统的正常运行。调节池内设潜水搅拌机。该潜水搅拌机主要作用创建水流，加强搅拌，防止颗粒污泥在池壁以及池底的凝结和沉淀，保持固液气三种介质均匀混合。4、混凝沉淀池污水经过水质水量调节后，由泵送入混凝沉淀一体机，加入PAC与PAM药剂，并与污水在管道混合器中混合，以加强沉淀效果。沉淀出的剩余污泥送入污泥浓缩池。5、中间水池经混凝沉淀预处理后的污水自流进入中间水池，之后由提升泵抽入UASB反应器配水区，为UASB稳定运行提供保证。6、UASB反应器UASB反应器中的厌氧反应过程与其他厌氧生物处理工艺一样，包括水解，酸化，产乙酸和产甲烷等。通过不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为最终产物——沼气、水等无机物。在厌氧消化反应过程中参与反应的厌氧微生物主要有以下几种：①水解—发酵(酸化)细菌，它们将复杂结构的底物水解发酵成各种有机酸，乙醇，糖类，氢和二氧化碳；②乙酸化细菌，它们将第一步水解发酵的产物转化为氢、乙酸和二氧化碳；③产甲烷菌，它们将简单的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氢等转化为甲烷。UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。7、缺氧池：主要是用于脱氮，厌氧消化过程中对于氮的去处不完全，需要通过脱氮菌对于消化过程中处理不足的氨氮进行进一步去处。利用好氧段回流混合液快速吸附有机物，好氧段回流的水含有一定的溶解氧，利用不完全的厌氧进一步转化有机物，便于好氧段快速启动，而且在脱氮工艺中，需要缺氧和好氧的交替条件。由于污水中的有机成分较高，缺氧时间为8小时；BOD5/CODcr=0.5可生化性好，因此设计采用生物膜法。因为污水中有机氮含量高，在进行生物降解时会以氨氮的形式出现，所以排入水中的氨氮的指标会升高，而氨氮也是一个污染控制指标，因此在接触氧化池前加缺氧池，缺氧池可利用回流的混合液中带入的硝酸盐和进水中的有机物碳源进行反硝化，使进水中NO2-、NO3-还原成N2达到脱氮作用，在去除有机物的同时降解氨氮值。8、接触氧化池有机废水从反应器的底部进入器内向上流，氧化池内设置YDT-Ⅱ立体弹性填料，填料上长着微生物，使表面形成一层生物膜，污水中的有机物在与生物膜的接触时被吸附分解，从而达到去除目的（生物膜法）。由于好氧微生物的生存必需氧气，所以氧化池底部设有布气装置，空气从池底进入与废水接触，从而使废水中有充足的溶解氧（活性污泥法）。此工艺对高浓度有机废水处理有独到的效果。污水经缺氧池处理后，自流进入接触氧化池，从而进入氧化阶段，即进入好氧处理阶段。接触氧化池是一种生物膜法为主，兼有活性泥的生物处理装置，通过提供氧源，污水中的有机物被微生物所吸附、降解，使水质得到净化。在设计过程中考虑接触氧化时间较长为宜，即12小时，内部设高比表面积弹性填料，填充率为70%，比表面积近m2/m3，在设计面积负荷时也充分考虑周围环境，能确保较好的处理效率。因此设计负荷应选择比较低的值：0.83kg/m3.日。填料使用寿命在15年。气水比也同时考虑较高的值：15:1，曝气形式：曝气盘曝气。该装置在运行过程中永远不会出现堵塞现象，具有曝气气孔小，氧的利用率高等优点，与传统曝气形式相比，具有无可比拟的优点。接触氧化是一种以生物膜法为主兼有活性污泥法的生物处理工艺。经过充分充氧的污水，浸没全部填料并以一定的速度流经填料，生满生物膜的填料表面经过与充氧的污水充分接触，使水中有机物得到吸附和降解，从而使污水得到净化。本设计采用国际上先进的立体弹性填料，不仅比表面积大，且水流特性优越。由于大量微生物被固定在填料层表面，形成高浓度的污泥床，俗称生物膜，它具有较强的耐负荷冲击。此种结构由于没有或极少量地产生悬浮性的活性污泥，因而不会产生污泥膨胀，这也是此法的一大特点。此阶段关键在于填料层的生物培养与落床，只要运行初期将此项工作做好，运行期间基本不用过问其他问题。由于填料骨架替代了活性污泥法中的悬浮性作用，因而不需污泥回流，此举大大减少了运行管理程序。9、二沉池污水经过接触氧化后，夹带氧化过程中产生的少量的活性污泥及新陈代谢脱落的生物膜，以及不能进行生物降解的少量固形物，进入二沉池进行固液分离，使水得到澄清排出。沉淀池采用斜管沉淀式，表面负荷1.5m3/(m2·h)，沉淀的污泥排至污泥池作进一步消化，以减少剩余污泥体积。出水槽设计成可调液位的齿形集水槽，增加沉淀效果。10、接触消毒池按国家标准“TJ14-74”制作，消毒停留时间为3.6小时。在本单元大肠杆菌和其它细菌得到最有效的杀灭，此时出水细菌个数个/L。本单元设置溢流排放口。11、污泥浓缩池污泥浓缩池的作用是降低污泥含水率、减少污泥体积。其主要目的是减缩污泥的间隙水，从沉淀池来的污泥呈液态，含水率高于97％，浓缩池可使剩余活性污泥含水率约从99.2％下降到97.5％，污泥体积缩到原来的1/3左右，经浓缩后污泥近似糊状，仍保持流动性。上清液溢流到调节池。外置螺杆泵1台。12、本设计方案具有以下特点：（1）强化预处理：废水预处理是处理系统的关键之一，如不能及时、有效清理固体悬浮物，就会给后续处理带来困难，增加处理负荷，影响处理效果。因此在工艺上必须强化预处理，可将CODcr、BOD5浓度大大降低，悬浮物在调节池进一步沉淀处理，再进行水质、水量调节，通过沉淀处理后废水CODcr、BOD5又可很大程度降低，这样通过强化预处理，不仅可大大降低CODcr、BOD5浓度，减轻后续工艺的处理负荷，还能防止固体物质对设备造成堵塞。（2）采用先进的厌氧生物净化技术：UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。CODcr、BOD5净化效率可达到80—90%，因使用了三相分离器，废水中固液气得以有效分离（3）采用成熟可靠的好氧生物处理技术：本方案采用缺氧—好氧工艺，能达到很好的处理效果，是目前高浓度有机废水普遍采用的好氧处理工艺，是一种简易、高效、低能耗的废水生化处理法。具有如下优点：A、工艺简单，剩余污泥处置麻烦少，节约投资。B、投资省、占地少、运行费用低。C、反应过程基质浓度梯度大，反应推动力大，效率高。D、耐有机负荷和毒物负荷冲击，运行方式灵活，由于是静止沉淀，因此出水效果好。E、缺氧和好氧过程交替发生、泥龄短、活性高，有很好的脱氮除磷效果。基于该方法的述优越性，使该法在国内外的有机废水处理中，得到了迅速的发展和应用。它实际是活性污泥法的演变和延伸，但运行较之更为灵活、稳定和高效。（4）系统能耗低，运行费用低：本方案加强了预处理及厌氧处理效果，使污染在需能耗的好氧处理之前大大去除，从而减少好氧生化处理负荷，同时节省能耗。（5）采用安全可靠、工艺先进的氯丁片消毒技术：操作简单、投资低的优点。此外，原料的运输、贮存安全方便、反应快、消毒后的废水中无有毒的氯代有机物。

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