畜牧论文

试论规模化生猪养殖废水处理技术组合应用

2021-11-17 09:09:55 xueshulunwen 0

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    本文通过阐述生猪养殖废水特点及危害,以实例分析综合运用废水处理技术组合处理生猪养殖废水的效果,论述不同规模的生猪养殖场应立足实际,因水施策,寻求一组高效的废水处理技术组合处理生猪养殖废水的重要性。

农业期刊

  关键词:固液分离 UASB 两级AO 技术组合 养殖废水


   《家畜生态学报》(月刊)创刊于1980年,是由西北农林科技大学和中国畜牧兽医学会家畜生态学分会联合主办的畜牧类综合期刊。


  当前,规模化生猪养殖场迅速发展,是国家实施乡村振兴中农村经济支柱产业之一,丰富“菜篮子”、鼓起“钱袋子”的同时,污染问题也随之而来,不仅影响经济发展,还危及生态安全。如何有效处理生猪养殖废水,最大限度减小环境影响?本文通过对松溪县域内科诚牧业养猪场采用“预处理+UASB+两级AO工艺+深度处理(混凝沉淀)+氧化塘”处理技术组合有效治理养殖废水,水质达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596—2001),分析生猪养殖废水处理技术组合的实际应用。


  1 生猪养殖废水特点及危害


  生猪养殖废水污染物主要来源于生猪养殖产生的尿液、粪便、饲料残渣以及冲洗猪舍产生的废水、场区职工生活用水等。污染物成分复杂,主要以固态、溶解态存在,富含有机物、氮、磷等营养物质,以及硒、砷、汞等重金属物质,抗生素等兽药残留,五号病菌、大肠杆菌等病菌,废水SS 、COD、BOD5、NH3--N、P较高,但容易通过生物降解,可生化性较好。废水如不经处理排入外环境,将造成极大危害,养殖废水排入河道致使水体有机物、氮、磷浓度增大,溶解氧降低,致使水质富营养化,严重时造成鱼类死亡。废水若未经厌氧发酵、杀毒,水体内寄生虫、病菌将会大量繁殖、扩散,进而传播疫病,导致疫病流行,危及人畜健康安全。高浓度废水可造成土壤孔隙塞堵,透水性下降及结板、盐化,降低土壤品质;氮、磷累集过高,比例失调,不利于农作物成长,导致减产,甚至死亡;一些重金属富集过多,影响食品安全。


  2 生猪养殖废水处理技术组合案例分析


  废水处理技术发展时间比较长,方法形式多样,大体可以分为物理法、化学法、生物法。物理法有过滤、沉淀、上浮等方法,利用物理作用分离、回收废水中不溶解的悬浮污染物;化学法有混凝、中和、氧化还原等法,通过化学作用分离、去除溶解、胶状态的污染物;生物法有好氧、厌氧生物法,利用微生物代谢作用,分解有机污染物等。废水处理技术方法众多,但单纯采用一种处理方法从根本上解决污染问题的可能性很小,进而采用综合防治技术,即一组技术工艺路线去除废水中成分复杂的污染物。松溪县科诚牧业养猪场采用“预处理+UASB+两级AO工艺+深度处理(混凝沉淀)+氧化塘” 废水处理工艺组合是个成功的案例。


  2.1 养猪场基本概况


  科诚牧业从事生猪养殖,总用地面积约16.4万平方米,总建筑面积约12万平方米,建有猪舍36栋,生猪养殖采用全漏缝式和自动刮粪式猪舍,废弃物及无害化处理区建有大型沼气池1.6万立方米,建有一座污水处理站及96.5公顷的林地和农田灌溉地,是一家现代、立体、循环、生态型养猪场,年存栏生猪13000头。该养殖场采取人工清粪、雨污分流,购置自动取水装置等减量化措施,从源头上减少污水量,采用“预处理+UASB+两级AO工艺+深度处理(混凝沉淀)+氧化塘”工艺,利用微生物将废水中的有机物分解成无毒无害的无机物,达标后进行林地灌溉,养殖粪污等固体废弃物采用堆肥技术进行无害化处理,实现综合利用,生态效益明显。


  2.2生猪养殖废水处理技术组合工艺目标分析


  2.2.1 固液分离


  固液分离是猪场废水处理的基础,养殖废水内含大量猪粪、猪毛等,采用全自动固液分离机进行拦截,去除粪污中95%的SS,降低后续处理负荷,干粪经堆肥发酵综合利用。


  2.2.2 調节池


  猪场废水排放具有间断性、多变性,需对废水量进行调节,使其能够均匀进入后续处理单元,同时也起沉淀池的作用,减少SS,提高处理效果。


  2.2.3 UASB反应器(上流式厌氧污泥床)


  UASB反应器由污泥反应区、气液固三相分离器、沼气收集室三部分构成。底部反应区存留大量厌氧污泥,形成沉淀性能良好的厌氧污泥床,废水从厌氧污泥床底部进入,与污泥层中活性污泥充分融合、接触,让微生物分解废水中有机物,并转化为甲烷(沼气),在顶部三相分离装置进行气、液、固三相分离。UASB构造简单、施工简便、造价低,运行稳定,负荷能力大,无需搅拌,SS去除率在60%~70%,有机污染物去除率高,是生猪养殖废水处理的理想方法。


  2.2.4 二级AO工艺


  本阶段经过厌氧段和好氧段的交替作用,进行酸化、水解反应,微生物将大分子切割成小分子,小分子有机物被发酵菌转化为简单的化合物,进而转化为乙酸等物质,最后产甲烷菌把乙酸、氢气、CO2等转化为甲烷,并利用活性污泥强大的磷吸收能力,消减磷的含量。


  2.2.4.1 缺氧生物处理工艺


  本道程序主要进行生物脱氮。首先氨化菌将有机氮化合物分解、转化成氨态氮;接着硝化菌将氨态氮进一步分解氧化为硝酸铵。最后反硝化菌将硝酸氮(NO3-N)和亚硝酸氮(NO2-N)还原气态氮(N2),从水中去除。在此过程,将溶解氧浓度控制在0.5mg/L以下,更利于兼性脱氮菌硝酸盐、亚硝酸盐还原成氮气排出。


  2.2.4.2 好氧生物处理工艺


  采用鼓风机供气+搅拌曝气,让废水与好氧微生物充分接触,繁殖形成污泥状絮凝物,再通过生物凝聚、吸附、氧化作用分解,去除废水中未充分降解的有机物、氮、磷。


  2.2.5 混凝沉淀


  为达到进一步处理污染物目的,向废水投加混凝药剂(明矾等),使废水中的细微悬浮物和胶体脱稳,使水中的悬浮小颗粒和胶体凝聚成大颗粒,通过重力沉降成为淤泥后去除。


  2.2.6 好氧塘


  利用微生物和藻类生化作用,即好氧细菌和真菌将有机物氧化降解合成新的细胞,藻类通过光合作用吸收氮、磷等营养物质和有机物,合成新的细胞释放出氧。好氧塘水深小于0.5米,阳光充足,溶解氧充分,好氧生物活跃,BOD去除率高达80%以上。


  2.2.7 消毒综合利用


  经过活性污泥法废水粪大肠杆菌去除率达90%~95%,尚有5%~10%残余。为了防止疾病的传播,经一、二、三级处理后还需消毒处理。考虑到资金、安全以及灭菌能力问题,优选次氯酸钠进行消毒,利用次氯酸钠溶于水形成次氯酸,侵入细胞内破坏其磷酸脱氢酶,致使细胞死亡的机理进行灭菌消毒。科诚牧业养殖废水经综合处理后,SS<80 mg/L、TP<8 mg/ L、COD<150 mg/L、BOD5<60 mg/L、氨氮<60 mg/L、粪大肠菌群数<1000个/100mL,水质达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596—2001)中集约化畜禽养殖业水污染物排放限值及《农田灌溉水质标准》(GB5084—2005)标准。经消毒后的废水循环用于冲洗猪舍或用于果林、农田灌溉。


  2.3 生态效益分析


  科诚牧业依照“减量化、无害化、资源化、生态化”的原则,建设漏粪地面,采取人工清糞、雨污分流,购置自动取水装置等减量化措施,从源头上减少污水量。废水处理采用“预处理+UASB+两级AO工艺+深度处理(混凝沉淀)+氧化塘”工艺,利用微生物分解废水中的有机物降解成无毒无害的无机物,减少养殖业粪污中含有的大量COD、氨氮、总磷和有害污染物的排放,改善规模养殖场以及周边生态环境,形成生态可持续发展的态势,生态环境效益显著。


  3 生猪养殖废水处理技术组合选择原则


  由于生猪养殖废水成分复杂,常需要多种处理技术配合使用,废水处理技术组合选择是个复杂的问题,要综合分析比较,应用最优化原理确定最佳技术组合。一要把握废水特征。根据废水形态、排放总量、污染物种类做出选择。二要把握水质要求。根据当地水质排放要求,做出技术路线选择。三要把握处理技术。要选择技术先进且成熟、处理效果好的技术。四要考虑经济成本。选用废水处理项目建设小、废水处理系统运行费用低、项目占地面积不大的技术。


  4 结论


  生猪养殖是高污染行业,废水排放量大,有机物、氮、磷浓度高,本文所述案例主工艺采用生物法,再辅以预处理,兼用深度处理,达到良好处理效果。生猪养猪场应根据养殖规模、地域环境、环保要求及经济状况等,灵活选用一组废水处理技术组合处理养殖废水,确保养殖废水按要求排放,促进经济与环境协调发展。


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