隨著養(yǎng)豬場之類的畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，集約化、規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)迅速崛起，由養(yǎng)豬業(yè)之類的畜禽養(yǎng)殖場排放的大量糞尿與廢水已成為許多城市和農(nóng)村的新興污染源。特別是規(guī)模化養(yǎng)豬場，由于廢水排放量大，有機質(zhì)濃度高、含氮量高等特點，如果得不到有效處理，會對我國城市環(huán)境、飲用水源、農(nóng)業(yè)生態(tài)產(chǎn)生直接威脅和危害。并且由于污染物濃度高，治理難度和投資大、運行費用高等問題，同樣也制約了我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)有的豬場廢水處理技術(shù)可簡單地歸納為自然處理法、生物處理法、物理化學(xué)處理法等。總體上來說，現(xiàn)有這些方法由于設(shè)計上的缺陷，大多成本高，操作繁瑣，可控性差，普及難，對于真正的畜禽養(yǎng)殖業(yè)從業(yè)人員來說，并沒有可供實用的低成本處理裝置，可用于諸如養(yǎng)豬場之類的家畜養(yǎng)殖場的廢棄物的處理。因此研制一種結(jié)構(gòu)合理、成本低、操作方便、可控性好、易普及的養(yǎng)豬場廢水處理系統(tǒng)是客觀需要的。
針對養(yǎng)豬場污水處理方法的問題，下面我們詳細介紹幾種處理工藝：
一)組合式穩(wěn)定塘工藝處理養(yǎng)豬廢水
2.工藝選型
養(yǎng)豬場污水處理常用的工藝為厭氧-好氧-氧化塘，均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，投資大，運行費用高。我們在設(shè)計時進行了各種工藝的篩選比較， 用投藥混凝、厭氧接觸工藝、厭氧過濾器、上流式厭氧污泥床、復(fù)合式厭氧污泥床和厭氧塘雖然有好的處理效果，但建設(shè)費用和運行成本高而無法承受，因而必須尋求新的既簡易又穩(wěn)定可靠的方法。
因此，我們選擇新型厭氧一兼氧組合式穩(wěn)定塘處理工藝，充分利用規(guī)?；i場的地形地勢，妥善地解決了規(guī)模化豬場污水污染負荷高和養(yǎng)豬行業(yè)的利潤低的兩大難題。此工藝有效地把上流式厭氧污泥床移植到兼性塘來，它具有投資省、運行費低、操作管理方便、能源可回收(目前未回收)的特點。
3.工藝流程說明
①固液分離
從豬舍出來的水經(jīng)集水井提升泵送到設(shè)于鼓風(fēng)機房頂部的水力分離篩網(wǎng)，經(jīng)篩網(wǎng)過濾，使糞渣分離。污水進處理單元，回收糞渣外售。
②組合式穩(wěn)定塘
組合式穩(wěn)定塘共設(shè)2個自然塘(每個自然塘面積約2000m2)，平時并列運行，清塘?xí)r(幾年后清一次塘)，一塘運行，另一塘清泥。在塘的設(shè)置一個厭氧反應(yīng)區(qū)，深5.0 m。污水從配水井用管道重力引入至厭氧反應(yīng)區(qū)底部，并均勻在厭氧反應(yīng)區(qū)底布水，污水經(jīng)厭氧反應(yīng)區(qū)底部均勻向上流動，從污水的流態(tài)來看，其結(jié)構(gòu)類似上流式厭氧污泥床(UASB)，污水和甲烷氣都向上流動，經(jīng)過厭氧污泥床。所不同的是UASB上下流速相同，同時內(nèi)有三相分離器，而組合式穩(wěn)定塘上下流速不同，厭氧反應(yīng)區(qū)底部流速大(約0.21 m3/(m2•h))，厭氧反應(yīng)區(qū)上部流速小。后，污水流向塘的四周進行沉淀(類似UASB的三相分離器)。
組合式穩(wěn)定塘的工作原理是：從微生物類屬來看，塘分為3種微生物反應(yīng)區(qū)。即厭氧反應(yīng)區(qū)、兼氧反應(yīng)區(qū)、好氧和藻類生長區(qū)。詳見圖2組合式穩(wěn)定塘斷面示意。
區(qū)為厭氧反應(yīng)區(qū)：污水首人厭氧反應(yīng)區(qū)底部，并均勻分配在整個橫斷面上，污水流向為上流式，整個坑的容積均為絮狀的厭氧微生物(污泥床)。污水上向流經(jīng)這些厭氧微生物污泥床時，污水中有機物被厭氧微生物進行降解，轉(zhuǎn)化為CH4，CO2 和H2O。生成的CH4，CO2 和污水不斷上升，使整個污泥床得到充分的攪拌，同時污水和厭氧微生物充分接觸，提高了有機物的去除效率[2]。
第二區(qū)為兼氧反應(yīng)區(qū)：除塘面和塘底的積泥層外，其余均為兼氧反應(yīng)區(qū)，污水從坑頂部流出后，向四周流動，流速突然降低，可沉的懸浮物固體便沉于塘低。污水經(jīng)厭氧分解后剩余的有機物繼續(xù)被兼氧微生物所利用，進一步去除污水中有機物。
第三區(qū)是塘的表面層區(qū)：為好氧微生物和藻類生長區(qū)。該區(qū)內(nèi)，空氣的復(fù)氧和藻類的光合作用提供氧氣，污水中的有機物進一步被好氧微生物所利用，把它氧化為CO2 和H2O。另外，污水中的氨氮又為藻類提供營養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)生了良性循環(huán)。
新型厭氧-兼氧組合式穩(wěn)定塘技術(shù)的設(shè)計運行參數(shù)：坑的CODcr容積負荷(以CODcr計)為5.1kg/(m3•d)。污水在坑內(nèi)停留時間為2.6 d;在塘內(nèi)停留時間(含坑的停留時間)為12 d，本設(shè)計的坑負荷傳統(tǒng)13～19 倍(傳統(tǒng)式氧化培CODcr負荷(以CODcr計)為 0.13-0.4 kg/(m3•d)[2]。
由于特殊的設(shè)計(坑頂設(shè)計圍墻包圍)，避免了傳統(tǒng)的厭氧塘在刮風(fēng)時豎向混流而影響底部厭氧(因為表層好氧區(qū)水中含有很高的溶解氧會入侵到厭氧區(qū)，破壞厭氧環(huán)境)，并有效地抑制和防止季節(jié)性翻塘，使厭氧總保持佳狀態(tài)。另外，坑的設(shè)計成倒置截頭圓錐型，使坑內(nèi)從下流速漸漸由大變小。避免了厭氧污泥被水流和CH4 等帶出坑外，大限度地保持了厭氧污泥濃度，從而在高的CODcr容積負荷(以 CODcr計)下(Fv=5.1 kg/(m3•d))還具有較高的CODcr去除效率。
從投產(chǎn)以來，處理系統(tǒng)運行情況較為穩(wěn)定，新型厭氧-兼氧-組合式穩(wěn)定塘出水CODcr的質(zhì)量濃度一般在 3 000 mg/L左右，CODcr去除率一般為 70%左右，而傳統(tǒng)厭氧塘CODcr去除效率50%左右。
③好氧池、高負荷氧化塘
好氧池、高負荷氧化塘組成二級好氧生化處理系統(tǒng)，前者采用了活性污泥法，使CODcr等進一步降解，并為后續(xù)氧化塘處理提供條件;后者采用循環(huán)溝式氧化塘，污水在此硝化脫氮。在高負荷氧化塘中，在JET推流混合器的作用下，水在廊道中循環(huán)，由于具有一定的流速(10 ～15 cm/s)，大氣復(fù)氧速率增加，同時藻類迅速生長。藻類光合作用提供溶解氧供給好氧微生物進行代謝活動。高負荷氧化塘出水中的微型藻類很容易沉淀，約50%～80%的藻類可在水力停留時間為l～2d的沉淀塘中自然去除。沉淀的藻類呼吸速率很低，且可濃縮在塘底數(shù)月甚至數(shù)年而不明顯釋放營養(yǎng)物。高負荷氧化塘中藻類的另一顯著作用是提高了塘中廢水的PH值，給滅菌和促使氨氣向空氣中擴散提供了條件。在 pH 值為9.2 時在24 h內(nèi)可98%殺滅大腸桿菌和絕大部分病原體，在白天高負荷氧化塘中廢水的pH值達到9.5的并不鮮見。整個系統(tǒng)穩(wěn)定、高效。
④藻類沉降塘
專門設(shè)計的藻類沉降塘利用自然重力分離作用使藻類從污水中分離出來，同時由藻類自身產(chǎn)生的生物絮凝過程促進了自然沉淀，廢水在藻類沉降塘停留時間24 h 以上，沉淀的藻類處于休眠狀態(tài)，不會被立刻分解或腐爛。兩個藻類沉降塘同時使用，其中之一可3～4a 放空一次，以去除濃縮的含藻污泥。
⑤生態(tài)塘
利用生態(tài)塘中放養(yǎng)的魚類和水生植物自然降解水中的污染物(N，P)，以達到出水水質(zhì)要求。
(二)UASB/SBR/化學(xué)混凝工藝處理養(yǎng)豬廢水
1.概況
湖南某養(yǎng)豬場的生豬養(yǎng)殖規(guī)模為1萬頭，廢水排放量為150m3/d，原有廢水處理系統(tǒng)只采用了沉淀處理，廢水中的絕大多數(shù)有機物和氨氮沒有去除。該養(yǎng)豬場擬對原廢水處理系統(tǒng)進行全面的技術(shù)改造，經(jīng)過中試后確定在原有四級沉淀的基礎(chǔ)上，采用UASB/SBR/化學(xué)混凝處理工藝，處理后水質(zhì)要求達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18596—2001)。
2.廢水處理工藝流程
養(yǎng)殖廢水的特點是排放集中、水力沖擊負荷強、有機質(zhì)濃度高、水解酸化快、沉淀性能好。
原水首入調(diào)沉池，其主要作用是調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量，另外可以去除大部分懸浮物和少量有機物。調(diào)沉池出水自流入集水井，再通過泵輸送到UASB反應(yīng)器，大部分有機物在此被降解，并產(chǎn)成沼氣。UASB反應(yīng)器出水進入SBR進行后續(xù)處理，部分有機物和大部分氨氮在此被降解去除。由于SBR反應(yīng)器出水TP超標(biāo)，以及SS的濃度還較高，影響出水水質(zhì)，因此后通過化學(xué)混凝反應(yīng)池處理，以滿足達標(biāo)排放要求。
3.主要構(gòu)筑物及設(shè)備
① 調(diào)沉池。利用原有池體，尺寸為30.0m×30.0m×2.5m，有效容積為1800m3，磚混結(jié)構(gòu)，由4個串聯(lián)的單元格組成，HRT為12d，對SS的去除率為75%左右。
② 集水井。磚混結(jié)構(gòu)，尺寸為2.0m×2.0m×4.0m，有效容積為12m3，配2臺提升泵(Q=25m3/h，H=200kPa，1用1備)。
③ UASB反應(yīng)器。UASB反應(yīng)器是由3個獨立單元組成的一個頂部敞開式鋼筋混凝土池，尺寸為17.2m×6.0m×8.0m，有效容積為608m3，采用大阻力布水系統(tǒng)，每個單元由4根布水管組成，布水管安裝在池底上方300mm處;三相分離器為兩層箱式結(jié)構(gòu)，安裝在距出水堰0.9m處，每個單元安裝2個。在每個三相分離器上有一個導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管與總氣管之間用軟管連接。UASB反應(yīng)器的設(shè)計容積負荷為1.5kgCOD/(m3•d);HRT為4d，對COD去除率>80%。
④ SBR反應(yīng)器。SBR反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有膜片式曝氣器(Φ215mm)，所需空氣采用2臺鼓風(fēng)機(1用1備)輸送，單臺鼓風(fēng)機流量為5.9m3/min。池中還配置有組合填料，將活性污泥法與生物膜法結(jié)合的*設(shè)計，既降低了剩余污泥的產(chǎn)量，也有利于污染物的去除。池尺寸為11.6m×6.0m×5.0m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);水力停留時間為40h，有效容積為250m3，SBR的排水采用2臺50m3/h的潷水器。
⑤ 化學(xué)混凝沉淀池。該池的主要作用是去除SBR出水中的懸浮物和部分色度。池體尺寸為6.0m×6.0m×3.5m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分2格，一格為化學(xué)反應(yīng)池，投加PAC和PAM藥劑，并裝有一臺攪拌機;另一格為沉淀池，沉淀池配有圓筒式導(dǎo)流筒及排泥系統(tǒng)，采用穿孔水壓式排泥。
