奶牛養(yǎng)殖廢水是較復(fù)雜的廢水之一，包含各種尿液、糞便、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物等。養(yǎng)殖廢水處理難度大，很多養(yǎng)殖場(chǎng)把廢水直接排放出去，導(dǎo)致河流和土壤污染較嚴(yán)重。養(yǎng)殖廢水如何去除水質(zhì)雜質(zhì)，確保廢水可以達(dá)標(biāo)排放呢？安峰以某奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)為設(shè)計(jì)案例，對(duì)養(yǎng)殖廢水處理案例工藝進(jìn)行全面分析。
　　
　　1工程概述
　　
　　江蘇省某奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)存欄奶牛規(guī)模為3000頭，嚴(yán)格實(shí)行清潔生產(chǎn)，采用干清糞工藝，即清污分離，將糞便與牛尿、沖洗水分開處理。糞便直接外運(yùn)作為農(nóng)用肥料，牛尿、沖洗水及擠奶洗乳廢水和少量生活污水等統(tǒng)一收集后進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。
　　
　　該養(yǎng)殖場(chǎng)污水處理站設(shè)計(jì)處理規(guī)模為400m3/d，每天運(yùn)行24h，約17m3/h。出水水質(zhì)參照江蘇省《水污染物排放限值》（DB44/26—2001）第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB44/613—2009）兩者中較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行。具體設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)值如表1所示。
　　
　　
　　
　　2處理工藝選擇
　　
　　2.1水質(zhì)分析
　　
　　養(yǎng)殖廢水污染物濃度高，含有大量的病原微生物并有惡臭，屬于難處理廢水，分析該養(yǎng)殖場(chǎng)廢水組成，其具有以下特征：
　　
　　水量水質(zhì)變化較大，沖擊負(fù)荷大；
　　
　　廢水固液混雜，懸浮物多，有機(jī)物濃度高，可生化性強(qiáng)；
　　
　　廢水氨氮濃度高，碳氮比易失調(diào)，氣味重，屬難處理廢水；
　　
　　廢水中糞大腸菌群數(shù)高，出水段需進(jìn)行消毒處理；
　　
　　廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥、廢氣可綜合利用。
　　
　　2.2處理工藝選擇
　　
　　國(guó)內(nèi)外對(duì)于畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢水所用的處理工藝大致相同，即固液分離+厭氧技術(shù)+好氧技術(shù)，其中固液分離技術(shù)一般包括：離心、過(guò)濾、氣浮、絮凝、沉淀等工藝；常用的厭氧工藝主要有：上流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）、升流式污泥床反應(yīng)器（USR）、厭氧生物濾池以及兩段厭氧消化法等；而好氧處理工藝主要有：氧化溝、序批式活性污泥法（SBR）、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法、厭氧/好氧（AO）以及兩級(jí)AO等。
　　
　　根據(jù)本工程的特點(diǎn)，兼顧耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)、處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定等要求，最終定為“沉降固液分離+UASB+兩級(jí)AO+化學(xué)除磷+穩(wěn)定塘+人工濕地”+氧化塘聯(lián)合治理工藝。
　　
　　UASB反應(yīng)器耐沖擊性能強(qiáng)；無(wú)需混合攪拌設(shè)備，靠水流和發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生沼氣的上升運(yùn)動(dòng)，不僅使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài)，而且利于有機(jī)物的降解；采用改良后的氣、固、液三相分離器，能強(qiáng)化顆粒污泥的回流。UASB進(jìn)水中SS需要適當(dāng)控制，以防止對(duì)處理效果的影響。由于養(yǎng)殖廢水SS濃度較高，故在進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)之前需采取一定的預(yù)處理措施，本工程采用機(jī)械粗格柵和專用的牛糞廢水固液分離機(jī)去除懸浮固體和糞渣，本工程采用粗格柵和斜篩攔截廢水中粗大的漂浮、懸浮固體和糞渣，而后采用沉淀法將重于水的懸浮物從水中分離出來(lái)，濾出的糞渣干化后可作為肥料回收利用。
　　
　　兩級(jí)AO，即Bardenpho工藝（前置AO和后置AO），是一種硝化/反硝化工藝。前置缺氧池利用回流混合液中的硝酸鹽氮和原污水中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行反硝化，出水進(jìn)入前置好氧池后，有機(jī)質(zhì)被氧化、含氮有機(jī)物氨化、氨氮發(fā)生硝化作用，同時(shí)前置反硝化產(chǎn)生N2在此好氧池經(jīng)曝氣吹脫釋放。前置好氧池出水進(jìn)入后置缺氧池進(jìn)行內(nèi)源反硝化脫氮，產(chǎn)生的N2在后置好氧池經(jīng)曝氣吹脫，同時(shí)內(nèi)源代謝產(chǎn)生的氨氮在后置好氧池得到硝化。如此經(jīng)過(guò)多次的碳氧化-硝化-反硝化過(guò)程，廢水中的有機(jī)物和氨氮大部分被轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物從水中去除，小部分則轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì)，通過(guò)定期排泥排出系統(tǒng)。由于廢水中碳氮比較低，在運(yùn)行過(guò)程中定期添加乙醇以補(bǔ)充碳源，保證工藝的脫氮該工藝脫氮率能高達(dá)90%~95%。
　　
　　經(jīng)生化處理后的廢水中磷和氨氮含量仍然較高，為了達(dá)到穩(wěn)定出水標(biāo)準(zhǔn)，采用化學(xué)除磷強(qiáng)氧化和強(qiáng)氧化化學(xué)除磷來(lái)滿足要求，化學(xué)除磷藥劑采用石灰和絮凝劑PAM，出水通過(guò)強(qiáng)氧化劑漂白水將污廢水中的NH4+氧化成N2，同時(shí)可能殺滅污水中的絕大多數(shù)病原微生物，防止有害微生物的污染。由于除磷后出水呈弱堿性，化學(xué)除磷藥劑采用石灰和絮凝劑PAM，出水需加酸調(diào)節(jié)pH。由于該出水仍不滿足環(huán)保局規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，還需進(jìn)一步處理，根據(jù)業(yè)主單位提供現(xiàn)有場(chǎng)地，將現(xiàn)有的水塘改造成穩(wěn)定塘和人工濕地，穩(wěn)定塘和人工濕地均屬于污水的土地處理系統(tǒng)，一般由菌藻、各種微生物、水生動(dòng)植物、魚類等部分組成，各部分共同作用，構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的自然生物處理系統(tǒng)。污水在該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、植物吸收、微生物降解等途徑進(jìn)一步的物化和生物處理凈化，有效實(shí)現(xiàn)了污水站的節(jié)能減排。出水可達(dá)標(biāo)排放或回用來(lái)沖洗牛舍等。具體工藝流程見圖1。
　　
　　本工藝固液分離機(jī)和初沉池糞渣輸送至污泥干化場(chǎng)地進(jìn)行干化，作為肥料回收利用。后續(xù)沉淀池產(chǎn)生的剩余污泥通過(guò)濃縮加藥調(diào)理后，進(jìn)入污泥脫水機(jī)脫水處理，脫水后的泥餅外運(yùn)處置。具體工藝流程如圖1所示。
　　
　　
　　
　　3主要構(gòu)筑物與設(shè)計(jì)參數(shù)
　　
　　奶牛養(yǎng)殖廢水處理工藝流程如圖1所示。
　　
　　格柵槽：1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為5.0m×3.0m×1.0m，內(nèi)置2臺(tái)格柵，柵間隙為5mm；設(shè)有2臺(tái)不銹鋼斜篩。
　　
　　初沉池：1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為5.0m×6.0m×4.0m，表面負(fù)荷0.86m3/(m2·h)；設(shè)有1臺(tái)潛污泵，單臺(tái)功率0.75kW。
　　
　　調(diào)節(jié)池：1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為8.5m×6.0m×4.0m，有效容積180m3，停留時(shí)間為10.8h；設(shè)有1套水下推流器；2臺(tái)潛污泵（1用1備），功率2.9kW。
　　
　　改良型UASB：2座，鋼砼結(jié)構(gòu)，單池尺寸為10.0m×10.0m×6.0m，有效容積540m3，設(shè)有32套三相分離器；設(shè)計(jì)容積負(fù)荷：5.0kgCOD/(m3·d)，SRT=2.7d。
　　
　　兩級(jí)AO池：2座，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為15m×10m×4.0m，有效容積525m3；設(shè)有4套水下推流器，單臺(tái)功率0.85kW；900套微孔曝氣器；3臺(tái)AS16-2CB混合液回流泵，功率1.6kW；設(shè)有2臺(tái)BR200羅茨鼓風(fēng)機(jī)，單臺(tái)功率：22kW，風(fēng)壓：10kPa，分量：22.66m3/min。
　　
　　二沉池：1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸4.5m×4.0m×4.0m，表面負(fù)荷約為1.0m3/(m2·h)，采用豎流式；設(shè)有1臺(tái)污泥回流泵，功率1.1kW。
　　
　　除磷反應(yīng)池：1座，包括反應(yīng)池和終沉池，其中反應(yīng)池尺寸2.5m×4.0m×4.0m，設(shè)有1套除磷加藥裝置，1套PAM加藥裝置和混合攪拌裝置；終沉池尺寸6.0m×4.0m×4.0m，設(shè)有2臺(tái)污泥泵，功率0.75kW。
　　
　　強(qiáng)氧化池：1座，尺寸2.76m×2.5m×4.0m，配消毒裝置1臺(tái)。
　　
　　pH回調(diào)池：1座，尺寸2.0m×4.0m×4.0m，設(shè)有1套混合及加藥裝置，1套在線pH儀。
　　
　　污泥處理單元：濃縮池，2座，尺寸4.0m×3.0m×3.0m，有效停留時(shí)間t≥12h；污泥脫水機(jī)，1臺(tái)。
　　
　　自然生物處理系統(tǒng)：穩(wěn)定塘，1座，面積6000m2；潛流式人工濕地，1座，面積3000m2。
　　
　　4處理效果
　　
　　本組合工藝24h運(yùn)行。出水能滿足廣東省《水污染排放限值》（DB44/26—2001）指標(biāo)要求，并通過(guò)相關(guān)部門的驗(yàn)收。各單元的平均處理結(jié)果如表2所示。
　　
　　
　　
　　5運(yùn)行成本估算
　　
　　該養(yǎng)殖廢水處理工程運(yùn)行成本估算如表3所示。由表可知，直接運(yùn)行成本為每噸廢水5.32元，在全國(guó)典型養(yǎng)殖廢水處理設(shè)施中處于中等偏下偏低水平。
　　
　　
　　

　　養(yǎng)殖廢水處理工藝以化學(xué)處理法為主要工藝，通過(guò)“沉降固液分離+UASB+兩級(jí)A/O+化學(xué)除磷"工藝，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢水達(dá)標(biāo)治理。養(yǎng)殖廢水處理成本上次在5塊/噸，基本上屬于可控范圍。養(yǎng)殖廢水中的氨氮經(jīng)過(guò)處置后，每年可以減少360t高COD廢水排放。養(yǎng)殖廢水處理對(duì)實(shí)現(xiàn)整個(gè)養(yǎng)殖工業(yè)具有很好的促進(jìn)意義。