11

Mar

2020

養殖污水處理技術與工藝

現狀及養殖污水特征

根據養殖畜禽種類的不同，養殖污水分為：養雞污水、養鴨(鵝)污水、養兔污水、養豬污水、養牛污水以及養羊污水。每種污水的水質有一定的差異，但污水處理技術及工藝基本不變。

我國畜禽養殖的污染防治工作嚴重滯后于產業的發展，管理和處理應用技術的示范推廣力度不夠，已成為農村及城郊面源污染的主要因素和社會經濟可持續發展的重要制約因素。畜禽養殖廢棄物主要包括畜禽糞便、養殖廢水、病死物尸體、醫療廢棄物等，其中廢水問題極為嚴峻，因為廢水的“三高”特點導致廢水處理工藝相對復雜。

在未來環境中養殖行業想要更好的發展必然離不開養殖污水處理設備，只有通過污水處理設備處理后的污水才能外排，才能通過國家的允許，不會對環境造成污染影響人們的正常生活。本次涂山環保主要講一下規模化養殖的污水處理技術及工藝。

有機物濃度高、懸浮物多、色度深，因含有大量動物糞便而致使NH3-N濃度很高，并且含有大量的致病性細菌。污水中的污染物主要以固態、溶解態存在的碳水化合物形式存在，使污水表現出很高的BOD5、CODcr、SS和色度等，同時該污水可生化較好，且污水中含有大量的N、P等營養物質。因污水中的固體殘渣主要為有機物質，所以必須強化預處理，進行固液分離，降低后續處理負荷。養殖廢水原水水質見下表：

養殖污水常用處理方法

廢水處理的基本方法，就是采用各種技術手段，將污廢水中所含的污染物質分離去除、回收利用，或將其轉化為無害物質，使水得到凈化。

處理污水的方法很多，一般可歸納為四大類，即生物處理法，物理處理法，化學處理法及自然處理法。

1.生物處理法

通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細懸浮狀態的有機污染物，轉化為穩定、無害的物質的廢水處理法。根據作用微生物的不同，生物處理法又可分為需氧生物處理和厭氧生物處理兩種類型。

廢水生物處理廣泛使用的是需氧生物處理法，按其工藝方式的不同，需氧生物處理法又分為活性污泥法和生物膜法兩類。活性污泥法本身就是一種處理單元，它有多種運行方式。生物膜法的處理設備有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化池以及生物流化床等。生物氧化塘法又稱自然生物處理法。厭氧生物處理法，又名生物還原處理法，主要用于處理高濃度有機廢水和污泥。

2.物理處理法

通過物理作用分離、回收廢水中不溶解的懸浮狀態污染物(包括油膜和油珠)的方法，可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截留法等。屬于重力分離法的處理單元有沉淀、上浮(氣浮)等，相應使用的處理設備是沉砂池、沉淀池、隔油池、氣浮池及其附屬裝置等；離心分離法本身就是一種處理單元，使用的處理裝置有離心分離機和水旋分離器等；篩濾截留法有柵篩截留和過濾兩種處理單元，前者使用的處理設備是格柵、篩網，而后者使用的是砂濾池和微孔濾機等。以熱交換原理為基礎的處理方法也屬于物理處理法，其處理單元有蒸發、結晶等。

3.化學處理法

通過化學反應和傳質作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態的污染物或將其轉化為無害物質的廢水處理法。在化學處理法中，以投加藥劑產生化學反應為基礎的處理單元是：混凝、中和、氧化還原等；而以傳質作用為基礎的處理單元則有：萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透等。后兩種處理單元又合稱為膜分離技術。其中運用傳質作用的處理單元既具有化學作用，又有與之相關的物理作用，所以也可從化學處理法中分出來，成為另一類處理方法，稱為物理化學法。

4.自然處理法

利用大自然(天然水體、土壤等)對污水進行自我凈化的原理來發揮作用。包括土地處理系統和水生植物處理系統。常見的有生物塘、土壤處理法、人工濕地處理法等。氧化塘是利用天然或人工修筑的池塘來進行污水生物處理。污水在塘內停留時間長，而水中的微生物可代謝降解有機污染物，溶解氧則通過藻類的光合作用和塘面的復氧作用來實現，可大大降低水體中的有機污染物，并在一定程度上去除水中的氮和磷，減輕水體富營養化。

人工濕地是模擬自然界濕地的生物多樣性對水進行自然凈化的一種方法，利用水生植物、碎石煤屑床、微生物的構成與污水發生過濾、吸附、置換等物理過程及微生物的吸收與降解等生物作用，最終實現凈化水質的目的，它也屬于好氧處理方法的一種。可以利用廢棄或閑置的農田、洼地或水塘加以改造而成，但相對占地面積較大、超負荷運轉易造成堵塞。

自然處理法由于投資少、運作費用低，在足夠土地可供利用的條件下，頗為經濟，比較適用于小型養殖場的廢水處理。

常規處理后的要求

1.清潔回用模式

清潔回用是以綜合利用和提高資源化利用率為出發點，通過在養殖場高度集成節水的糞便收集方式（采用機械干清糞、高壓沖洗等嚴格控制生產用水，減少用水量）、遮雨防滲的糞便輸送儲存方式（場內實行雨污分流，糞水密閉防滲運輸）、糞便固液分離、液態糞水深度處理后回用和固體干糞資源化利用（堆肥、牛床或發酵床墊料，栽培基質、蘑菇種植、蚯蚓和蠅蛆養殖、碳棒燃料等）等處理利用方式，且符合資源化、減量化、無害化原則的糞便資源化利用模式。

清潔回用模式的特征就是干糞和糞水經過處理后被回用。整個工藝流程環節多，工藝復雜，操作要求高，每個環節都要能夠穩定運行，才能實現回用目標。在選用具體工藝時，應該根據養殖場的養殖種類、養殖規模、糞便收集方式、當地的自然地理環境條件以及排水去向等因素，確定工藝路線及處理目標，并應充分考慮畜禽養殖廢水的特殊性，在實現綜合利用的前提下，優先選擇低運行成本的處理工藝，并慎重選用物化處理工藝。主要工藝流程如下：

2.達標排放模式

達標排放模式是在耕地畜禽承載力有限的區域，大型規模養殖場通過控制糞水產生量和污染物濃度；糞水通過厭氧、好氧生化處理、深度處理及氧化塘、人工濕地等自然處理，出水水質達到國家排放標準和總量控制要求；固體糞便通過堆肥發酵等方式生產有機肥。主要排放標準及工藝流程如下：

3.種養結合模式

種養結合模式是將畜禽養殖產生的糞便、有機物作為生產加工有機肥的基礎，為種植業提供有機肥來源，同時種植業產生的作物又能夠給畜禽養殖提供食源的一種循環發展經濟模式，是農業部提倡的四種發展模式之一。

種植業和養殖業結合是畜禽養殖糞污處理與綜合利用的最有效途徑，但是他也需要大量與之配套的的土地作為支撐，就目前公司狀況家庭農場是最為符合種養結合模式的。主要工藝流程如下：

涂山環保推薦處理工藝及簡介

1、集水隔渣池

  豬舍污水匯集進入該池進行收集存放，內置二臺污水泵完成固液分離，進行前期處理，便于后期運行減少處理負荷。

2、螺旋擠壓機

通過污水泵將糞水抽送至主機，經過擠壓螺旋絞龍將糞水推至主機前方，物料中的水分在邊壓帶濾的作用下擠出網篩，流出排水管。分離機連續不斷地將糞水推至主機前方，主機前方壓力不斷增大，當達到一定程度時，就將卸料口頂開，擠出擠壓口，達到擠壓出料的目的。經過分離后的固體糞便水分在達50%左右，用輸送機輸出現場，可以直接裝袋或發酵生物肥；液體糞便直接排入調節池。該機前有1座集水池，池內設計液位自動控制器，高位時依次自動開啟單螺旋輸送機，螺旋擠壓機，污水泵；低位時自動停止，可實現自動控制，無需專人值守。

3、調節池

養 豬 場 由于用水量和排入污水中雜質的不均勻性，會使得其污水流量或濃度在一晝夜內有較大的變化，所 排 放 的 污 水 水 質 和 水 量 差 別 很 大，往往會超出污水處理設備的正常處理能力，這種狀況會給處理操作帶來很大的麻 煩 ，使 污 水 處 理 設 施 難以 維 持 正 常 操 作 。因 此 ，對 于 特 征 上 波 動 比 較 大 的 污 水，有必要在污水進入處理主體之前，先將污水導入調節池進行均和調節處理，使其水量和水質都比較穩定，這樣就可為后續的水處理系統提供一個穩定和優化的操作條件。 

調節池的作用主要體現在以下幾個方面： 

1.提供對污水處理負荷的緩沖能力，防止處理系統負荷的急劇變化；

2.防止高濃度的污染物質直接進入生物化學處理系統；

3.當其他系統暫時停止排放污水時，仍能對處理系統繼續輸入污水，保證系統的正常運行。 

調節池內設潛水攪拌機。該潛水攪拌機主要作用創建水流，加強攪拌，防止顆粒污泥在池壁以及池底的凝結和沉淀，保持固液氣三種介質均勻混合。

4、混凝沉淀池

  污水經過水質水量調節后，由泵送入混凝沉淀一體機，加入PAC與PAM藥劑，并與污水在管道混合器中混合，以加強沉淀效果。沉淀出的剩余污泥送入污泥濃縮池。

5、中間水池

  經混凝沉淀預處理后的污水自流進入中間水池，之后由提升泵抽入UASB反應器配水區，為UASB穩定運行提供保證。

6、UASB反應器

UASB反應器中的厭氧反應過程與其他厭氧生物處理工藝一樣，包括水解，酸化，產乙酸和產甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉化過程而將底物轉化為最終產物——沼氣、水等無機物。

在厭氧消化反應過程中參與反應的厭氧微生物主要有以下幾種：①水解—發酵(酸化)細菌，它們將復雜結構的底物水解發酵成各種有機酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳；②乙酸化細菌，它們將第一步水解發酵的產物轉化為氫、乙酸和二氧化碳；③產甲烷菌，它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉化為甲烷。

UASB由污泥反應區、氣液固三相分離器(包括沉淀區)和氣室三部分組成。在底部反應區內存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經過反射進入三相分離器的沉淀區，污水中的污泥發生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應區內，使反應區內積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。

7、缺氧池： 主要是用于脫氮，厭氧消化過程中對于氮的去處不完全，需要通過脫氮菌對于消化過程中處理不足的氨氮進行進一步去處。利用好氧段回流混合液快速吸附有機物，好氧段回流的水含有一定的溶解氧，利用不完全的厭氧進一步轉化有機物，便于好氧段快速啟動，而且在脫氮工藝中，需要缺氧和好氧的交替條件。   

由于污水中的有機成分較高，缺氧時間為8小時；BOD5/CODcr=0.5可生化性好，因此設計采用生物膜法。因為污水中有機氮含量高，在進行生物降解時會以氨氮的形式出現，所以排入水中的氨氮的指標會升高，而氨氮也是一個污染控制指標，因此在接觸氧化池前加缺氧池，缺氧池可利用回流的混合液中帶入的硝酸鹽和進水中的有機物碳源進行反硝化，使進水中NO2-、NO3-還原成N2達到脫氮作用，在去除有機物的同時降解氨氮值。

8、接觸氧化池

  有機廢水從反應器的底部進入器內向上流，氧化池內設置YDT-Ⅱ立體彈性填料，填料上長著微生物，使表面形成一層生物膜，污水中的有機物在與生物膜的接觸時被吸附分解，從而達到去除目的（生物膜法）。由于好氧微生物的生存必需氧氣，所以氧化池底部設有布氣裝置，空氣從池底進入與廢水接觸，從而使廢水中有充足的溶解氧（活性污泥法）。此工藝對高濃度有機廢水處理有獨到的效果。

污水經缺氧池處理后，自流進入接觸氧化池，從而進入氧化階段，即進入好氧處理階段。接觸氧化池是一種生物膜法為主，兼有活性泥的生物處理裝置，通過提供氧源，污水中的有機物被微生物所吸附、降解，使水質得到凈化。

在設計過程中考慮接觸氧化時間較長為宜，即12小時，內部設高比表面積彈性填料，填充率為70%，比表面積近1800m2/m3，在設計面積負荷時也充分考慮周圍環境，能確保較好的處理效率。因此設計負荷應選擇比較低的值：0.83kg/m3.日。填料使用壽命在15年。氣水比也同時考慮較高的值：15:1，曝氣形式：曝氣盤曝氣。該裝置在運行過程中永遠不會出現堵塞現象，具有曝氣氣孔小，氧的利用率高等優點，與傳統曝氣形式相比，具有無可比擬的優點。

接觸氧化是一種以生物膜法為主兼有活性污泥法的生物處理工藝。經過充分充氧的污水，浸沒全部填料并以一定的速度流經填料，生滿生物膜的填料表面經過與充氧的污水充分接觸，使水中有機物得到吸附和降解，從而使污水得到凈化。

本設計采用國際上先進的立體彈性填料，不僅比表面積大，且水流特性優越。由于大量微生物被固定在填料層表面，形成高濃度的污泥床，俗稱生物膜，它具有較強的耐負荷沖擊。此種結構由于沒有或極少量地產生懸浮性的活性污泥，因而不會產生污泥膨脹，這也是此法的一大特點。此階段關鍵在于填料層的生物培養與落床，只要運行初期將此項工作做好，運行期間基本不用過問其他問題。由于填料骨架替代了活性污泥法中的懸浮性作用，因而不需污泥回流，此舉大大減少了運行管理程序。

9、二沉池

污水經過接觸氧化后，夾帶氧化過程中產生的少量的活性污泥及新陳代謝脫落的生物膜，以及不能進行生物降解的少量固形物，進入二沉池進行固液分離，使水得到澄清排出。沉淀池采用斜管沉淀式，表面負荷1.5m3/(m2·h)，沉淀的污泥排至污泥池作進一步消化，以減少剩余污泥體積。出水槽設計成可調液位的齒形集水槽，增加沉淀效果。

10、接觸消毒池

按國家標準“TJ14-74”制作，消毒停留時間為3.6小時。在本單元大腸桿菌和其它細菌得到最有效的殺滅，此時出水細菌個數<10000個/L。本單元設置溢流排放口。

11、污泥濃縮池

污泥濃縮池的作用是降低污泥含水率、減少污泥體積。其主要目的是減縮污泥的間隙水，從沉淀池來的污泥呈液態，含水率高于97％，濃縮池可使剩余活性污泥含水率約從99.2％下降到97.5％，污泥體積縮到原來的1/3左右，經濃縮后污泥近似糊狀，仍保持流動性。上清液溢流到調節池。外置螺桿泵1臺。

12、本設計方案具有以下特點：

（1）強化預處理：廢水預處理是處理系統的關鍵之一，如不能及時、有效清理固體懸浮物，就會給后續處理帶來困難，增加處理負荷，影響處理效果。因此在工藝上必須強化預處理，可將CODcr 、BOD5 濃度大大降低，懸浮物在調節池進一步沉淀處理，再進行水質、水量調節，通過沉淀處理后廢水CODcr 、BOD5又可很大程度降低，這樣通過強化預處理，不僅可大大降低CODcr 、BOD5 濃度，減輕后續工藝的處理負荷，還能防止固體物質對設備造成堵塞。

（2）采用先進的厭氧生物凈化技術：UASB由污泥反應區、氣液固三相分離器(包括沉淀區)和氣室三部分組成。在底部反應區內存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經過反射進入三相分離器的沉淀區，污水中的污泥發生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應區內，使反應區內積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。CODcr 、BOD5凈化效率可達到80—90%，因使用了三相分離器，廢水中固液氣得以有效分離

（3）采用成熟可靠的好氧生物處理技術：本方案采用缺氧—好氧工藝，能達到很好的處理效果，是目前高濃度有機廢水普遍采用的好氧處理工藝，是一種簡易、高效、低能耗的廢水生化處理法。具有如下優點：

A、工藝簡單，剩余污泥處置麻煩少，節約投資。

B、投資省、占地少、運行費用低。

C、反應過程基質濃度梯度大，反應推動力大，效率高。

D、耐有機負荷和毒物負荷沖擊，運行方式靈活，由于是靜止沉淀，因此出水效果好。E、缺氧和好氧過程交替發生、泥齡短、活性高，有很好的脫氮除磷效果。

基于該方法的述優越性，使該法在國內外的有機廢水處理中，得到了迅速的發展和應用。它實際是活性污泥法的演變和延伸，但運行較之更為靈活、穩定和高效。

（4）系統能耗低，運行費用低：本方案加強了預處理及厭氧處理效果，使污染在需能耗的好氧處理之前大大去除，從而減少好氧生化處理負荷，同時節省能耗。

（5）采用安全可靠、工藝先進的氯丁片消毒技術：操作簡單、投資低的優點。此外，原料的運輸、貯存安全方便、反應快、消毒后的廢水中無有毒的氯代有機物。