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化工廢水處理

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浙江五水環(huán)境工程有限公司

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凱德化工是一家生產(chǎn)染料助劑的化工企業(yè)，每天廢水排放量在100t左右，cod為4500mg/l,ph偏酸性，主要以生化處理，經(jīng)我公司技術(shù)人員生物增效調(diào)試后，cod≦300mg/l，氨氮為8mg/l以下，運(yùn)行半年來，出來穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放

詳細(xì)介紹

化工廢水處理

中國(guó)是的生豬生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，目前畜禽養(yǎng)殖業(yè)已成為繼工業(yè)污染源之后的第二大污染源。豬場(chǎng)廢棄物如豬糞本身具有能源和肥料價(jià)值，向環(huán)境中大量排放不僅造成環(huán)境污染也是對(duì)資源的巨大浪費(fèi)。豬場(chǎng)糞便可通過一定的資源化處理使其產(chǎn)生生物能源和高營(yíng)養(yǎng)的肥料，提高其利用效率；豬場(chǎng)廢水含有高濃度有機(jī)物和氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，未達(dá)標(biāo)的廢水排放至環(huán)境中會(huì)對(duì)地表水、地下水和土壤造成不同程度的污染。因此，如何合理有效處理規(guī)模化豬場(chǎng)廢棄物成為當(dāng)前環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約議題中迫切需要解決的問題，養(yǎng)豬場(chǎng)廢棄物的處理技術(shù)研究對(duì)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)廢棄物的資源化、無害化具有重大參考意義。

1 養(yǎng)豬廢水的常規(guī)處理

目前主要有3種廢水處理模式：“自然處理”模式、“達(dá)標(biāo)排放”模式和“畜地平衡”模式。

“自然處理”模式是過去散養(yǎng)農(nóng)戶將產(chǎn)生的糞污廢棄物主要用做肥料或就近排放，利用土地、水體等自然生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行自凈。目前有一些遠(yuǎn)離城市、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)、土地寬廣、地價(jià)低廉、氣候相對(duì)比較溫和的小規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)仍采用氧化塘、天然或人工濕地等自然系統(tǒng)對(duì)豬場(chǎng)糞便、污水進(jìn)行處理，并做到達(dá)標(biāo)排放。“自然處理”模式主要針對(duì)農(nóng)戶少量散養(yǎng)或者小規(guī)模的養(yǎng)豬場(chǎng)，對(duì)周邊的環(huán)境要求高，耐沖擊負(fù)荷的能力低。

“達(dá)標(biāo)排放”模式也稱為工業(yè)化處理模式，適合養(yǎng)殖糞污排放量大且養(yǎng)殖場(chǎng)周圍合理范圍內(nèi)的農(nóng)田無法消納的地區(qū)，其工藝流程通常包括固液分離、厭氧消化、好氧降解。厭氧部分主要是厭氧微生物利用養(yǎng)豬廢水含有可生化性較強(qiáng)的大量有機(jī)物為養(yǎng)料生長(zhǎng)繁殖，大量去除可溶性的有機(jī)物，降低養(yǎng)豬廢水的COD、BOD等生化指標(biāo)及部分氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)可以殺死病菌、減少臭味以及回收沼氣作為能源，通常可以采用地下沼氣池，也可采用地上反應(yīng)器如*混合式厭氧反應(yīng)器（CSTR）、厭氧濾池（AF）、厭氧序批式反應(yīng)器（ASBR）、厭氧擋板反應(yīng)器（ABR）、厭氧復(fù)合反應(yīng)器（UBF）、上流式厭氧污泥床（UASB）、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）等工藝技術(shù)；好氧部分是指好氧微生物在曝氣條件下利用厭氧出水中的有機(jī)物和氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素生長(zhǎng)繁殖，進(jìn)一步降低養(yǎng)豬廢水的氨氮等生化指標(biāo)及部分有機(jī)物和磷等營(yíng)養(yǎng)污染物，通常采用活性污泥法、接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤、氧化溝、序批式反應(yīng)器（SBR）、膜生物法（MBR）等工藝方法。好氧工序能耗高，處理1 m3污水耗電2~4 kWh，同時(shí)機(jī)械設(shè)備多，維護(hù)管理量大，導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，1 m3污水運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)在2.0元左右。據(jù)測(cè)算一家年出欄萬頭生豬的養(yǎng)豬場(chǎng)，采用“達(dá)標(biāo)排放”模式處理養(yǎng)豬廢水，一年需投入10萬元左右的費(fèi)用。目前國(guó)內(nèi)有多家規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)已建成“達(dá)標(biāo)排放”模式的廢水處理裝置，但絕大部分企業(yè)因?yàn)檫\(yùn)行管理費(fèi)用太高超過其承受能力而不愿運(yùn)行，因此這些廢水處理裝置就成為擺設(shè)而被廢置。

“畜地平衡”模式根據(jù)養(yǎng)豬場(chǎng)畜禽糞污排放量和植物生長(zhǎng)需要，將養(yǎng)豬場(chǎng)產(chǎn)生的廢棄物無害化處理后用于糧食、水果、蔬菜及經(jīng)濟(jì)作物生長(zhǎng)的肥料，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)平衡。國(guó)內(nèi)很多規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)建成了沼氣池或其他厭氧設(shè)施以回收生物能源，厭氧后的沼液有的引入農(nóng)田，有的泵上山林，建成 “豬—沼—糧”、“豬—沼—果”、“豬—沼—菜”、“豬—沼—經(jīng)濟(jì)作物”等模式。這些模式使糞污得到了初級(jí)處理，回收了沼氣能，在一定程度上減輕了污染，發(fā)酵后沼液再用于土地灌溉，可以增加經(jīng)濟(jì)效益。

2 發(fā)展“畜地平衡”模式面臨的問題土地面積和植物季節(jié)性施肥的限制

養(yǎng)豬場(chǎng)周邊需要一定面積的土地來消納養(yǎng)豬排出的廢水，但我國(guó)土地面積有限，從而限制養(yǎng)豬廢水有效處理。除此之外，夏季是植物生長(zhǎng)的季節(jié)，需肥量大，有利于養(yǎng)豬廢水的處理，但冬季植物生長(zhǎng)緩慢需肥量少，沼液無法全部利用。

植物富集存在安全隱患

養(yǎng)豬廢水中含有銅、鋅等重金屬元素和抗生素，植物對(duì)這些污染物有一定的富集作用，長(zhǎng)期采用“糧、果、菜”等食品類經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行處理存在食品安全隱患。對(duì)吸收養(yǎng)豬廢水污染物的濕地植物沒有有效的再利用途徑，長(zhǎng)成的濕地植物原地腐爛，污染物未真正從系統(tǒng)中去除同時(shí)限制了資源再利用效益的發(fā)揮。

土地生態(tài)處理方案設(shè)計(jì)不完善

目前“畜地平衡”模式處理養(yǎng)豬廢水中土地生態(tài)處理方案設(shè)計(jì)存在一定的不足，主要表現(xiàn)為豬場(chǎng)周邊的土地面積有限、植物選擇品種單一、缺少考慮不同季節(jié)植物替換問題，尤其冬季植物的選擇范圍比較少。

冬季厭氧效率低

冬季環(huán)境溫度降低，厭氧效率急劇下降。據(jù)測(cè)定，如江西地區(qū)冬季厭氧效率僅為夏季的1/3左右。一般來說，厭氧產(chǎn)沼氣至少需要一個(gè)穩(wěn)定的中溫環(huán)境，發(fā)酵溫度應(yīng)穩(wěn)定控制在38～40℃。很多養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧裝置沒有加熱保溫設(shè)施，有些配置了加熱保溫設(shè)施，但由于設(shè)計(jì)熱力配置不合理或者操作管理不善致使加熱升溫不足，厭氧處理效果不好，養(yǎng)豬廢水中的有機(jī)物和氮磷降解效率低加上植物需肥量少，易導(dǎo)致沼液過剩需要足夠的儲(chǔ)存裝置。

3“畜地平衡”模式處理廢水的成功*

江西具有種植油茶的*自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，因此江西盛源牧業(yè)有限公司利用規(guī)模養(yǎng)豬場(chǎng)周邊土地優(yōu)勢(shì)采用“豬-沼-油茶”模式，種植高產(chǎn)油茶林3萬畝，年出欄商品豬達(dá)3萬余頭。公司每個(gè)豬場(chǎng)通過養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物無害化處理、雨污分流和廢棄物干濕分離等手段減少養(yǎng)豬場(chǎng)廢水量。養(yǎng)豬廢水實(shí)行厭氧發(fā)酵處理，最后通過高山的沼液貯蓄池節(jié)水噴灌施用到油茶林。此公司采用“豬-沼-油茶”模式將養(yǎng)豬場(chǎng)產(chǎn)生的糞、尿及污水等廢棄物可作為沼氣生產(chǎn)的原料；沼氣池的沼液、沼渣等用于種植油茶；油茶加工過程中所產(chǎn)生的廢渣、枯餅等可用于養(yǎng)豬的飼料和沼氣生產(chǎn)的原料。“豬-沼-油茶”模式減少了生豬疾病的發(fā)生，降低了養(yǎng)豬生產(chǎn)成本，處理了養(yǎng)豬廢水改善了環(huán)境同時(shí)提高油茶的產(chǎn)量獲得經(jīng)濟(jì)效益。

福建省是我國(guó)香蕉產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)區(qū)域之一，福建省某豬場(chǎng)因地制宜利用規(guī)模養(yǎng)豬和大面積種植香蕉相結(jié)合采用“豬-沼-香蕉”生態(tài)生產(chǎn)模式。該豬場(chǎng)日常存欄生豬1 500頭左右，其中種公豬4頭，母豬200頭。養(yǎng)豬場(chǎng)豬建有沼氣池處理豬糞尿及污水等廢棄物，沼液沼渣用于種植香蕉約333 500 m2，50 000叢左右。此規(guī)模養(yǎng)豬場(chǎng)的“豬-沼-香蕉”模式利用當(dāng)?shù)叵憬斗N植的優(yōu)勢(shì)將養(yǎng)殖廢棄物通過厭氧發(fā)酵等處理措施用于香蕉生長(zhǎng)的肥料，很好處理了養(yǎng)豬廢水帶來的環(huán)境問題，同時(shí)種植香蕉提高香蕉產(chǎn)量獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

江西省能源所采用“豬-沼-能源植物”模式處理某萬頭養(yǎng)豬的厭氧出水，該豬場(chǎng)年出欄量約1萬頭左右，水沖糞然后再經(jīng)過固液分離進(jìn)入?yún)捬醭兀瑓捬鹾蟮恼右罕蒙仙胶蟮耐ㄟ^經(jīng)濟(jì)林吸收和淋濾，匯水區(qū)域建成濕地9塊種植巨菌草等能源植物和一口氧化塘，總面積為4 500 m2,用以處理經(jīng)濟(jì)林吸收后滲濾至山腳的地表水。巨菌草耐污能力強(qiáng)，在養(yǎng)豬廢水厭氧處理后排出的沼液環(huán)境中生長(zhǎng)很好，可直接用于處理養(yǎng)豬沼液，收割的巨菌草可做為養(yǎng)豬的青飼料或者收獲的能源植物作為厭氧原料返回厭氧系統(tǒng)以增加沼氣產(chǎn)量，確保糞污中溫發(fā)酵穩(wěn)定運(yùn)行的能量供給同時(shí)外售多余部分的生物能，從而減輕糞污處理成本開支，增加企業(yè)綜合效益，形成養(yǎng)殖糞污處理“資源利用、收支平衡，以廢養(yǎng)廢，保護(hù)環(huán)境”的良性循環(huán)。巨菌草濕地用于處理該豬場(chǎng)污水處理站排出的好氧出水，氧化塘最終出水水質(zhì)可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

4“畜地平衡”模式處理養(yǎng)豬廢水的進(jìn)展

“畜地平衡”模式的核心是通過土地來處理養(yǎng)豬廢水中的污染物，土地的處理能力和承載能力與一定的養(yǎng)豬產(chǎn)生的廢水相平衡，這種模式需要養(yǎng)豬場(chǎng)周邊有足夠土地和種植處理能力強(qiáng)的植物來消納養(yǎng)豬廢水。目前日存欄量為100 頭生豬的年排豬糞尿量約為139 612 kg（其中鮮糞量約為46 537 kg），豬糞養(yǎng)分含量約為：水分82.0% 、有機(jī)質(zhì)15.0% 、N 0.60% 、P2O5 0.40% 、K2O0.44%；豬尿養(yǎng)分含量約為：水分96.0%、有機(jī)質(zhì)2.5%、N 0.30%、P2O5 0.12%、K2O 0.95%。根據(jù)該養(yǎng)豬場(chǎng)生豬飼養(yǎng)量計(jì)算養(yǎng)豬場(chǎng)產(chǎn)生的污染物量，然后根據(jù)養(yǎng)豬場(chǎng)周邊可利用土地面積和種植植物需肥量計(jì)算可處理污染物數(shù)量來決定此養(yǎng)豬場(chǎng)是否存在“畜地平衡”。

在養(yǎng)豬廢水處理的各種方法中,利用植物構(gòu)建人工濕地具有其凈化效果好,能耗少、簡(jiǎn)單易行、處理成本低而被廣泛應(yīng)用。同時(shí)尋找那些生長(zhǎng)繁殖速度快、生物量大、根系發(fā)達(dá),能有效凈化養(yǎng)豬廢水中污染元素的植物,同時(shí)考慮避免其生長(zhǎng)停止后水質(zhì)凈化效果變差和防止其死亡后腐爛、分解而造成水體的二次污染。另外還需要所選植物應(yīng)該具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,考慮大量植物收獲后的殘?bào)w的主要用途。目前利用能源植物生長(zhǎng)速度快、生物量大、對(duì)養(yǎng)豬廢水的高有機(jī)物、高氨氮的耐性強(qiáng)、含水量低等優(yōu)勢(shì)，而且植物收割后用于沼氣發(fā)酵的原料,能產(chǎn)生沼氣清潔能源同時(shí)避免植株殘?bào)w腐爛和任意堆放造成二次污染。因此能源植物也可以成為“畜地平衡”模式中植物篩選的一個(gè)重要方向。目前被逐漸利用于規(guī)模養(yǎng)豬廢水處理具有巨大潛力的能源植物有巨菌草、象草、五節(jié)芒、狐尾藻等。利用能源植物處理規(guī)模養(yǎng)殖廢水的“畜地平衡”模式技術(shù)路線圖如下所示:

養(yǎng)豬產(chǎn)生的養(yǎng)豬廢水進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)生沼氣排除沼液進(jìn)入能源植物濕地，能源植物一方面可以做為養(yǎng)殖的青飼料，另一方面可以為厭氧系統(tǒng)發(fā)酵提供原料，廢水通過能源植物濕地處理后達(dá)標(biāo)排放。

5 結(jié)論

規(guī)模養(yǎng)豬企業(yè)迫切希望從資金和管理上減少養(yǎng)豬廢水的處理費(fèi)用和技術(shù)難度，“畜地平衡”模式根據(jù)規(guī)模養(yǎng)豬場(chǎng)廢水的實(shí)際情況和當(dāng)?shù)氐耐恋爻休d力將養(yǎng)豬廢水變廢為寶，達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。“畜地平衡”模式主要從減少進(jìn)入土地廢水的污染物的含量和增加土地的處理能力，選用生長(zhǎng)迅速、生物量大的植物成為“畜地平衡”模式成敗的主要因素之一。因地制宜選用適合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的處理污染能力強(qiáng)經(jīng)濟(jì)作物之外，能源植物也是一個(gè)很好的選擇方向。“畜地平衡”模式不僅適宜在規(guī)模養(yǎng)豬廢水治理中推廣應(yīng)用同時(shí)在分散養(yǎng)豬農(nóng)戶處理廢水同樣適用，結(jié)合周邊有限的土地與優(yōu)勢(shì)植物獲得經(jīng)濟(jì)作物或能源植物等進(jìn)行循環(huán)利用從而實(shí)現(xiàn)養(yǎng)豬廢水無害化和資源化。

關(guān)鍵詞：生物能

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