摘要:集约化畜禽粪便废水的污染量已经超过工业废水及生活污水,逐渐成为上海市地面水主要污染源。奉贤芦泾饲养场猪粪废水具有典型的高浓度、高SS、高NH3-N等特点,采用膜生物技术作为主要处理工艺,不仅避免了常规厌氧处理方法操作管理不便、系统酸化以及存在沼气爆炸安全隐患等弊病,而且从调试结果看,以膜生物反应器为主的整套废水处理设施处理能力大、净化功能好、脱氮效果稳定,且不会出现污泥膨胀等影响正常运行的现象。膜生物技术作为处理该类废水的一种有效方法值得进一步推广。
关键词:畜禽粪便废水生物膜 有效处理
1 前言
近年来,随着上海市畜禽养殖业的发展和"菜篮子工程"的实施,集约化、规模化畜禽养殖业迅速崛起。据估算[1,2],全市畜禽废弃物年排泄量相当于1700万人口的排泄量之多,若按BOD5估算,全市畜禽BOD5的排泄量相当于3000万人口的排泄规模。为了减轻市郊水环境日趋严重的污染问题,畜禽粪便废水的处理显然极其必要。畜禽粪便废水有机物浓度高、氨氮浓度高、恶臭严重,对其处理目前尚缺乏成功的经验。该类废水的处理难度较高,常规的—好氧处理难以实现氨氮达标排放。本文介绍膜生物技术处理某养猪场排放废水,取得了很好的效果。
2 处理设施概况
奉贤芦泾饲养场废水处理设施设计水量为60m3/h, 经实地取样分析,进水水质如表1。
表1 奉贤芦泾饲养场废水处理设施进水水质和排放要求
污染物名称 |
污染物浓度(mg/L) |
排放标准要求[3](mg/L) |
化学耗氧量(CODCr) |
10000 |
400 |
生化耗氧量(BOD5) |
5000 |
200 |
固体悬浮物(SS) |
1000 |
150 |
氨氮(NH3-N) |
500 |
100 |
3工艺选择及工艺流程
畜禽粪便废水是一种高COD和高NH3—N的废水,要实现去除COD和去除NH3—N的目的,达到排放的要求,必须采用具有硝化-反硝化功能的生物脱氮系统,理论上来说采用生化+好氧处理较适合。但以下几点因素限制了处理技术在畜禽粪便废水处理中的应用:1)处理对温度、pH等环境因素很敏感,对操作人员要求高,不适用于畜牧场;2)畜禽粪便废水氨氮浓度高,实际操作中容易造成系统酸化;3)处理会产生一定量的沼气,由于沼气收集系统造价高、操作要求高,若直接排放存在安全隐患。
因此,+好氧处理不是最合适的选择。而单一的好氧处理对氨氮没有很好的处理效果。为了达到稳定脱氮的效果,设计采用处理能力大、净化功能高的膜生物废水处理技术。废水首先经过螺旋式固液分离机后,清液进入调节池,均衡水质水量后用泵打入处理池,处理后通过膜分离单元的水排放,处理过程产生的污泥排入污泥干化池。该工艺流程如图1。
4工艺原理及特点
生物处理池中关键的膜分离单元,以一定间隔放置在池后端,池内的对废水中的有机物进行降解。降解后的水通过中空丝状膜排放。膜孔孔径为0.1μm,颗粒性物质及不能通过该膜孔而被分离。
细菌等不会通过膜孔而流失,而是附着后形成生物膜[4],随着时间的增加,生物膜上能生长世代时间较长、增殖速度慢的硝化菌。由于微生物附着生长并使生物膜具有较少的含水率,单位处理池容积内的生物量可比普通高5~20倍,因而具有较大的处理能力。又由于硝化菌的生产繁殖,使处理池不仅能有效地去除有机污染物,且具有一定的硝化脱氮功能。
生物处理池采用微孔曝气器曝气,部分污泥回流至池前端,回流比最高可达到9:1。在膜分离装置前,高浓度与废水充分混合,有机物在被微生物降解的同时,NH3—N也被亚硝酸菌氧化成NH3-,再回流至池前端利用进水的有机物碳源进行反硝化,最终使NH3-还原成为N2,达到脱氮的作用。在正常运转后,处理池中浓度可达8000~12000mg/L。
采用膜生物技术的处理工艺与普通法相比较,膜生物处理池通过膜分离单元将清水直接抽出,不参加回流的部分污泥可直接被分离,不需要再设置二沉池进行固液分离。这样池内的及微生物不会流失,可保持高浓度的微生物菌类,这样保证了稳定的有机物降解率和NH3—N去除率,同时由于处理池中的浓度是普通法污泥浓度的3~4倍,使其占地面积只有普通法处理池的1/4~1/3。