20噸每天養(yǎng)豬廢水處理工程工藝流程
污水處理可采用“預處理→一級強化處理→消毒”的工藝。通過混凝沉淀(過濾)去除攜帶病毒、病菌的顆粒物，提高消毒效果并降低消毒劑的用量，從而避免消毒劑用量過大對環(huán)境產(chǎn)生的不良影響。醫(yī)院污水經(jīng)化糞池進入調節(jié)池，調節(jié)池前部設置自動格柵，調節(jié)池內設提升水泵。污水經(jīng)提升后進入混凝沉淀池進行混凝沉淀，沉淀池出水進入接觸池進行消毒，接觸池出水達標排放。
1 規(guī)模化養(yǎng)豬廢水處理現(xiàn)狀
規(guī)?；B(yǎng)豬廢水處理主要有還田,自然處理和生物處理三種模式。
1.1還田模式
還田模式是一種傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)處理方法,在土壤微生物的作用下將養(yǎng)殖廢水中的有機物質和氮磷營養(yǎng)鹽分解轉化為供植物生長利用的有機小分子和營養(yǎng)鹽。該模式在一定程度上*地減少了豬場糞便廢水的排放,減免了處理過程中的費用,實現(xiàn)了植物營養(yǎng)鹽的廢物利用;但這種處理模式需要有足夠寬廣的消納土地;未經(jīng)過處理的豬場糞便廢水的有機物濃度較高,容易導致植物燒苗和土壤板結;且豬糞廢水中的致病微生物直接進入環(huán)境,污染土壤和水體。
1.2自然處理模式
自然處理模式一般是利用灘涂,荒地及低洼地帶作為穩(wěn)定塘和人工濕地等的自然處理系統(tǒng)。zui初由江西,福建和廣東等地規(guī)模化豬場采用,主要是進行廢水厭氧消化后的處理。該模式總體投資省,運行費用低,但占地面積大,處理效果受季節(jié),溫度變化的影響,同時也容易導致地下水的污染。
1.3生物處理模式
由于厭氧發(fā)酵處理能夠耐受較高的有機物負荷,并可產(chǎn)生清潔可再生的氣體能源——甲烷,其成為了目前規(guī)?；i場主要的廢水處理方法。豬場糞便污水厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝已經(jīng)比較成熟,上常用的工藝有：厭氧擋板反應器 (ABR),持續(xù)攪拌厭氧反應器(CSTR),厭氧序批式反應器(ASBR),上流式厭氧污泥床反應器(UASB)等。厭氧反應器運行的溫度范圍在25～60℃之間,處理效率能達到 2.9 kg COD/m3·天,在*被廣泛應用。在我國,除上述反應器外,半地埋式推流折返反應器也有一定范圍的應用。
好氧處理豬場廢水是早期規(guī)?；i場采用的一種處理方法,主要包括：活性污泥法,氧化溝活性污泥法和序批式活性污泥法(SBR)等。但因簡單的好氧處理無法解決豬場廢水中*的有機物濃度,對高濃度的氮磷去除效果也不理想,應用并不廣泛。研究者采用間歇曝氣和高溫好氧生物處理來提高好氧法的處理效果,尤其是豬場污水中TN的去除,如 Beline等采用間接曝氣的方法去除了 53%的 TN。目前,好氧處理主要用于對厭氧發(fā)酵之后的出水進行進一步處理,使污水能夠達標排放。
現(xiàn)代污水處理技術，按處理程度劃分，可分為一級、二級和三級處理，一般根據(jù)水質狀況和處理后的水的去向來確定污水處理程度。
規(guī)?；B(yǎng)豬廢水處理主要有還田,自然處理和生物處理三種模式。
1.1還田模式
還田模式是一種傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)處理方法,在土壤微生物的作用下將養(yǎng)殖廢水中的有機物質和氮磷營養(yǎng)鹽分解轉化為供植物生長利用的有機小分子和營養(yǎng)鹽。該模式在一定程度上*地減少了豬場糞便廢水的排放,減免了處理過程中的費用,實現(xiàn)了植物營養(yǎng)鹽的廢物利用;但這種處理模式需要有足夠寬廣的消納土地;未經(jīng)過處理的豬場糞便廢水的有機物濃度較高,容易導致植物燒苗和土壤板結;且豬糞廢水中的致病微生物直接進入環(huán)境,污染土壤和水體。
1.2自然處理模式
自然處理模式一般是利用灘涂,荒地及低洼地帶作為穩(wěn)定塘和人工濕地等的自然處理系統(tǒng)。zui初由江西,福建和廣東等地規(guī)模化豬場采用,主要是進行廢水厭氧消化后的處理。該模式總體投資省,運行費用低,但占地面積大,處理效果受季節(jié),溫度變化的影響,同時也容易導致地下水的污染。
1.3生物處理模式
由于厭氧發(fā)酵處理能夠耐受較高的有機物負荷,并可產(chǎn)生清潔可再生的氣體能源——甲烷,其成為了目前規(guī)?；i場主要的廢水處理方法。豬場糞便污水厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝已經(jīng)比較成熟,上常用的工藝有：厭氧擋板反應器 (ABR),持續(xù)攪拌厭氧反應器(CSTR),厭氧序批式反應器(ASBR),上流式厭氧污泥床反應器(UASB)等。厭氧反應器運行的溫度范圍在25～60℃之間,處理效率能達到 2.9 kg COD/m3·天,在*被廣泛應用。在我國,除上述反應器外,半地埋式推流折返反應器也有一定范圍的應用。
好氧處理豬場廢水是早期規(guī)?；i場采用的一種處理方法,主要包括：活性污泥法,氧化溝活性污泥法和序批式活性污泥法(SBR)等。但因簡單的好氧處理無法解決豬場廢水中*的有機物濃度,對高濃度的氮磷去除效果也不理想,應用并不廣泛。研究者采用間歇曝氣和高溫好氧生物處理來提高好氧法的處理效果,尤其是豬場污水中TN的去除,如 Beline等采用間接曝氣的方法去除了 53%的 TN。目前,好氧處理主要用于對厭氧發(fā)酵之后的出水進行進一步處理,使污水能夠達標排放。
現(xiàn)代污水處理技術，按處理程度劃分，可分為一級、二級和三級處理，一般根據(jù)水質狀況和處理后的水的去向來確定污水處理程度。
處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養(yǎng)化的可溶性無機物等。主要方法有生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法等。
2 規(guī)?；B(yǎng)豬廢水處理存在的突出問題
從豬場廢水處理的三種基本模式可以看出,還田模式和自然處理模式是靠自然生態(tài)循環(huán)和大量的土地來消納污染物,不適用于大規(guī)模養(yǎng)殖場,特別是隨著經(jīng)濟的發(fā)展,土地資源日益緊張,養(yǎng)豬場更趨于規(guī)?；?生物處理模式受到大家的關注。目前國內外所用的生物處理工藝流程大致相同,都是固液分離 厭氧消化 好氧處理。有些治污企業(yè)不切實際地追求處理設施的機械化和現(xiàn)代化,導致處理工程投資大,運行費用高,致使微利運營的養(yǎng)殖企業(yè)難以承受,即使建有處理設施,也可能只是作擺設。因此,有必要對養(yǎng)豬廢水生物處理方法及過程進行調查研究和技術經(jīng)濟評價,找出廢水處理存在的問題,探尋設施投資少,運行費用低和處理高效穩(wěn)定的養(yǎng)殖業(yè)污水處理方法,進行污染物的減量化,無害化,資源化處理與合理利用,才是治理養(yǎng)殖業(yè)污染的途徑。以下是兩個對生物處理模式有突出影響的因素。
2.1高氨氮導致碳氮比失衡,抑制微生物生長
氨氮主要來源于豬場廢水中尿素和蛋白質的分解作用。盡管氨氮是微生物生長所必需的營養(yǎng)物質,但當其濃度超過了一定范圍時,會對微生物產(chǎn)生抑制作用。大部分豬場廢水中所含的氨氮在 500～1 000 mg/L 之間,當氨氮濃度超過一定數(shù)值時就會減少甲烷產(chǎn)量。氨氮會改變xi胞內的 pH值,抑制相關酶的活性,從而對厭氧產(chǎn)甲烷的菌群產(chǎn)生影響。
2.2抗生素的影響
為了達到治療疾病或是促進生豬生長發(fā)育的目的,養(yǎng)殖場每年會使用大量抗生素,僅用于養(yǎng)豬業(yè)的抗生素就多達數(shù)十種。在中國,抗生素每年有 21萬噸的生產(chǎn)總量,其中 48%被用于農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)。一旦這些抗生素被豬攝入體內,其代謝途徑雖有不同,但zui終會以原始結構或同分異構體的形式排出體外。按照抗生素的種類,占攝入量17%～67%的抗生素*沒有改變就被排出體外,并隨著糞便尿液進入?yún)捬醴磻?依舊保持原本的抗菌活性,甚至有一部分抗生素的代謝產(chǎn)物比其本身的生物毒性更強。
從豬場廢水處理的三種基本模式可以看出,還田模式和自然處理模式是靠自然生態(tài)循環(huán)和大量的土地來消納污染物,不適用于大規(guī)模養(yǎng)殖場,特別是隨著經(jīng)濟的發(fā)展,土地資源日益緊張,養(yǎng)豬場更趨于規(guī)?；?生物處理模式受到大家的關注。目前國內外所用的生物處理工藝流程大致相同,都是固液分離 厭氧消化 好氧處理。有些治污企業(yè)不切實際地追求處理設施的機械化和現(xiàn)代化,導致處理工程投資大,運行費用高,致使微利運營的養(yǎng)殖企業(yè)難以承受,即使建有處理設施,也可能只是作擺設。因此,有必要對養(yǎng)豬廢水生物處理方法及過程進行調查研究和技術經(jīng)濟評價,找出廢水處理存在的問題,探尋設施投資少,運行費用低和處理高效穩(wěn)定的養(yǎng)殖業(yè)污水處理方法,進行污染物的減量化,無害化,資源化處理與合理利用,才是治理養(yǎng)殖業(yè)污染的途徑。以下是兩個對生物處理模式有突出影響的因素。
2.1高氨氮導致碳氮比失衡,抑制微生物生長
氨氮主要來源于豬場廢水中尿素和蛋白質的分解作用。盡管氨氮是微生物生長所必需的營養(yǎng)物質,但當其濃度超過了一定范圍時,會對微生物產(chǎn)生抑制作用。大部分豬場廢水中所含的氨氮在 500～1 000 mg/L 之間,當氨氮濃度超過一定數(shù)值時就會減少甲烷產(chǎn)量。氨氮會改變xi胞內的 pH值,抑制相關酶的活性,從而對厭氧產(chǎn)甲烷的菌群產(chǎn)生影響。
2.2抗生素的影響
為了達到治療疾病或是促進生豬生長發(fā)育的目的,養(yǎng)殖場每年會使用大量抗生素,僅用于養(yǎng)豬業(yè)的抗生素就多達數(shù)十種。在中國,抗生素每年有 21萬噸的生產(chǎn)總量,其中 48%被用于農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)。一旦這些抗生素被豬攝入體內,其代謝途徑雖有不同,但zui終會以原始結構或同分異構體的形式排出體外。按照抗生素的種類,占攝入量17%～67%的抗生素*沒有改變就被排出體外,并隨著糞便尿液進入?yún)捬醴磻?依舊保持原本的抗菌活性,甚至有一部分抗生素的代謝產(chǎn)物比其本身的生物毒性更強。
3 優(yōu)化廢水生物處理模式的對策
從以上論述可以看出,養(yǎng)豬廢水生物處理模式存在的突出問題是高氨氮和抗生素,因此,針對這兩個問題,在減量化,資源化,無害化及生態(tài)化的原則下,提出如下對策。
3.1引入高效脫氮菌
高效脫氮菌強化技術是將帶有特定脫氮功能的一類菌或菌群重新引入受污染環(huán)境中,促進目標污染物的降解和轉化,該類具有脫氮功能的菌或菌群應分離篩選自相同或相似的生長環(huán)境。將高效脫氮菌強化技術應用到養(yǎng)豬廢水厭氧-好氧處理系統(tǒng)中,可以通過提高處理系統(tǒng)整體微生物的活性來實現(xiàn)受污染水環(huán)境的污染物降解,是一種成本相對較低而環(huán)境生態(tài)效益顯著的技術手段。
3.2抗生素的預處理
抗生素主要在養(yǎng)豬廢水厭氧處理中引起相關變化,因此,針對具體養(yǎng)豬企業(yè)使用抗生素的不同,以及對微生物厭氧發(fā)酵過程產(chǎn)生沼氣和好氧過程的抑制狀況,研究抗生素的衰減規(guī)律及其物理化學預處理方法,降低其對水處理微生物的影響,為豬場廢水生物處理模式的安全性提供參考。
從以上論述可以看出,養(yǎng)豬廢水生物處理模式存在的突出問題是高氨氮和抗生素,因此,針對這兩個問題,在減量化,資源化,無害化及生態(tài)化的原則下,提出如下對策。
3.1引入高效脫氮菌
高效脫氮菌強化技術是將帶有特定脫氮功能的一類菌或菌群重新引入受污染環(huán)境中,促進目標污染物的降解和轉化,該類具有脫氮功能的菌或菌群應分離篩選自相同或相似的生長環(huán)境。將高效脫氮菌強化技術應用到養(yǎng)豬廢水厭氧-好氧處理系統(tǒng)中,可以通過提高處理系統(tǒng)整體微生物的活性來實現(xiàn)受污染水環(huán)境的污染物降解,是一種成本相對較低而環(huán)境生態(tài)效益顯著的技術手段。
3.2抗生素的預處理
抗生素主要在養(yǎng)豬廢水厭氧處理中引起相關變化,因此,針對具體養(yǎng)豬企業(yè)使用抗生素的不同,以及對微生物厭氧發(fā)酵過程產(chǎn)生沼氣和好氧過程的抑制狀況,研究抗生素的衰減規(guī)律及其物理化學預處理方法,降低其對水處理微生物的影響,為豬場廢水生物處理模式的安全性提供參考。
對集水池末尾一格調節(jié)pH，用一級溶氣水泵提升到一級壓力溶氣罐，同時吸入空氣和聚凝脫色劑，將在一級壓力溶氣罐內的一級飽和溶氣水驟然釋放到一級氣浮池形成一級處理水
3.3生物自動化控制技術的應用
從環(huán)保角度來看,養(yǎng)豬廢水處理主要使用生物處理模式,而在實際運行中,影響生物活性的因素很多,因此,針對以上培養(yǎng)的高效脫氮菌,可以通過生物自動化控制系統(tǒng)強化污水處理系統(tǒng),根據(jù)實際水質的變化,實時在線培養(yǎng)高活性的厭氧和好氧微生物(包括脫氮菌)投加到反應系統(tǒng),其目的在于：抵御污水水質變化及抗生素廢水的沖擊;增強反應系統(tǒng)的微生物濃度及活性,增強去除效果;同時,投加高效特定的微生物菌群,可在提高甲烷產(chǎn)量的同時,有效去除氨氮,確保zui終出水達標。
微電解技術是處理高濃度有機廢水的一種理想工藝，又稱內電解法。它是在不通電的情況下，利用填充在廢水中的微電解材料自身產(chǎn)生1.2V電位差對廢水進行電解處理，以達到降解有機污染物的目的。
3.3生物自動化控制技術的應用
從環(huán)保角度來看,養(yǎng)豬廢水處理主要使用生物處理模式,而在實際運行中,影響生物活性的因素很多,因此,針對以上培養(yǎng)的高效脫氮菌,可以通過生物自動化控制系統(tǒng)強化污水處理系統(tǒng),根據(jù)實際水質的變化,實時在線培養(yǎng)高活性的厭氧和好氧微生物(包括脫氮菌)投加到反應系統(tǒng),其目的在于：抵御污水水質變化及抗生素廢水的沖擊;增強反應系統(tǒng)的微生物濃度及活性,增強去除效果;同時,投加高效特定的微生物菌群,可在提高甲烷產(chǎn)量的同時,有效去除氨氮,確保zui終出水達標。
微電解技術是處理高濃度有機廢水的一種理想工藝，又稱內電解法。它是在不通電的情況下，利用填充在廢水中的微電解材料自身產(chǎn)生1.2V電位差對廢水進行電解處理，以達到降解有機污染物的目的。
4 結論
規(guī)?；B(yǎng)豬廢水是一種高濃度有機廢水,含氮量高,碳氮比失調,處理難度大。本文結合目前規(guī)?；i場廢水處理現(xiàn)狀,對不同處理模式進行總結和分析;針對目前生物處理模式所存在的問題,結合國內外研究現(xiàn)狀,找出適合規(guī)模化養(yǎng)豬廢水處理設備的模式和對策。在生物處理模式下,筆者認為通過引入高效脫氮菌和抗生素的預處理,解決高氨氮和抗生素對微生物毒害的影響,研發(fā)針對生物處理系統(tǒng)中厭氧階段,好氧階段與生物自動化控制系統(tǒng)的組合,根據(jù)實時水質情況培養(yǎng)高活性微生物投加到生物處理系統(tǒng)中,提高甲烷產(chǎn)量,增強系統(tǒng)處理效率,將有望解決規(guī)模化養(yǎng)豬廢水處理存在的問題。
規(guī)?；B(yǎng)豬廢水是一種高濃度有機廢水,含氮量高,碳氮比失調,處理難度大。本文結合目前規(guī)?；i場廢水處理現(xiàn)狀,對不同處理模式進行總結和分析;針對目前生物處理模式所存在的問題,結合國內外研究現(xiàn)狀,找出適合規(guī)模化養(yǎng)豬廢水處理設備的模式和對策。在生物處理模式下,筆者認為通過引入高效脫氮菌和抗生素的預處理,解決高氨氮和抗生素對微生物毒害的影響,研發(fā)針對生物處理系統(tǒng)中厭氧階段,好氧階段與生物自動化控制系統(tǒng)的組合,根據(jù)實時水質情況培養(yǎng)高活性微生物投加到生物處理系統(tǒng)中,提高甲烷產(chǎn)量,增強系統(tǒng)處理效率,將有望解決規(guī)模化養(yǎng)豬廢水處理存在的問題。
微電解工藝所采用的微電解材料一般為鐵屑和木炭，使用前要加酸堿活化，使用的過程中很容易鈍化板結，又因為鐵與炭是物理接觸，之間很容易形成隔離層使微電解不能繼續(xù)進行而失去作用，這導致了頻繁地更換微電解材料，不但工作量大成本高還影響廢水的處理效果和效率。
廢水經(jīng)微電解處理后會在水中形成原生態(tài)的亞鐵或鐵離子，具有比普通混凝劑更好的混凝作用，無需再加鐵鹽等混凝劑，COD去除率高，并且不會對水造成二次污染；
該技術各單元可作為單獨處理方法使用，又可作為生物處理的前處理工藝，利于污泥的沉降和生物掛膜。
