处理猪场养殖废水最新技术

     作者：郑晓蒙

    本研究利用低强度超声波强化A2/0工艺深度处理规模化猪场养殖废水，以实现猪场养殖废水的达标排放，对畜禽养殖业的污染减排具有重要意义。．

    1材料和方法

    1.1  实验概况

    内蒙古乌海市某养猪场存栏量2 500头左右，采用干清粪和水冲2种模式混合的方式处理猪粪便，废水产生量为60 m3/d，废水主要来源为粪便水及大量的冲洗水，该处废水颜色呈浓黑色，具有高有机物浓度、高悬浮固体以及高色度的特点  经检测，其中COD达到10 800 mg/L，氨氮含量820 mg/L，SS约为3 000mg/L。该养殖场已建有沼气池，利用猪场排出的废水产沼气，然而由于该养殖场周边无农田灌溉条件，必须将养殖废水深度处理后才能排放一沼气池出水COD约为2 500 mg/L，养殖场现有一套A2/O 工艺处理装置，经处理虽能去除废水中的部分污染物，但仍不能达到污水排放标准。

    1.2实验水质

    如前所述，由于该猪场附近无农田灌溉条件，因此处理后的出水必须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B的水质要求，才能排放到地表。A2/0工艺原水质、处理后的出水水质以及排放标准如表1所示。

    由表l可以看出，经沼气池出水的COD约为2 500 mg/L，经A2/0工艺生化处理后COD<155 mg/L，达不到排放要求，其他各项指标均存在达不到排放标准的问题。为使废水处理后达到一级B排放标准，在现有A2/0工艺中将回流污泥单元进行改造，增加低强度超声强化单元，强化活性污泥，提高微生物活性。

    根据前期进行的低强度超声波强化生物处理去除污染物的工艺参数优化实验，经过分析可以得出最佳超声条件是：超声强度0.3 W/cm2。在以往实验中最佳超声条件下，超声强化组比对照组的NH4+-N去除率提高了18%，TP去除率提高了39.2%。可见，经超声强化后氮磷污染物的去除效果是十分显著的。这是因为声化学反应中所引发的物理、化学变化产生了高温高压的条件，能够打开很强的化学键，水分子裂解产生了羟基自由基(．OH)。羟基自由基含有未配对的电子，因此化学性质活泼，是一种氧化能力很强的活性基团，从而使得常规条件下难处理的污染物得以降解。这就为将超声波应用于强化同步脱氮、除磷、降COD的A2/0工艺奠定了基础。

    本研究的超声强化单元分别采用间歇式超声（隔天超声，每次超声24 h）和连续超声方式，考察经强化后的A2/0系统出水水质指标。

    1.3超声波强化A2/0生化处理系统

    超声波强化A2/0生物处理系统(60 m3/d)的工艺流程如图1所示，图中虚线部分为新增超声波强化单元。

    如图1所示，废水首先进入A2/0生物反应池，经历厌氧、缺氧、好氧3个阶段后，进入竖流式沉淀池，水和污泥分离，一部分污泥作为剩余污泥排放，另一部分作为回流污泥回流到A2/0生物反应池厌氧区，超声波生物活化器安装在回流污泥管道上，回流污泥从超声污泥进口进入超声波生物活化器，停留时间为10 min，随后从超声污泥出口流出，进入A2/0生物反应池厌氧区。其中A2/0生物反应池的有效容积为115 m3，水力停留时间为46 h，A2/0生物反应器总宽为6m，总长为8m，有效水深为2.4 m。

    为考察系统的稳定性，分别监测现有A2/0装置原水水质、出水水质、间歇超声波强化处理后出水水质以及连续超声波强化处理后出水水质。其中COD、NH3-N以及TP为每2d测定一次，BOD5为每5d测定一次，每个阶段持续时间为50 d，研究期限共计150 d。

    1.4分析项目及方法

    分析测试方法参照国家标准方法。COD:重铬酸钾法；BOD5:用哈希BOD测定仪（BODTrakTM，美国）；NH4+-N：纳氏试剂比色法；TP:钼酸铵分光光度法。

    2结果与讨论

    2.1超声强化的实验结果与分析

    超声强化的实验结果如图2所示。

    如图2所示，常规的A2/0工艺处理猪场养殖综合废水，COD由2 500 mg/L左右能降到155 mg/L以下，BOD5由680 mg/L降到25 mg/L左右，氨氮由560 mg/L降到150 mg/L左右，总磷的浓度从原水的45 mg/L降低到25 mg/L左右，4个指标相应的去除率分别为88%—92%、95%—97%、63%—73%、46%—60%。在间歇超声实验中，由图2中的数据可知，在超声强化开启24 h后出水COD、NH3-N以及总磷均开始下降，BOD5指标出现了升高的趋势，但各项指标不稳定，波动较大。由此可知，对于间歇超声波强化处理，A2/0生物反应池具有一定的超声强化效果，说明超声处理增加了系统去除COD以及脱氮除磷的能力，但效果不能持续稳定，而在COD降低的情况下，BOD5有了一定程度的升高，说明了经过间歇超声波强化处理后，废水中的部分不可生物降解的有机物性质发生了变化，生物可降解程度提高。

    经过连续超声强化处理后，出水中COD、BOD5、氨氮、总磷的浓度分别下降到了41—57、3—8、6—12、0.09—0.8 mg/L的范围内（图2），COD的去除率可稳定达到98%，BOD5的去除率达到99%．氨氮的去除率达到98%，总磷的去除率更是高达97%，出水水质达到了

污水排放标准一级B的水质要求（图2中红线为一级B的水质标准值），说明超声处理可强化生物法处理猪场养殖综合污水中有机物、氨氮和总磷的能力。低强度的超声波作用可以在一定程度上提高生物反应池中的有机物处理负荷，从而提高处理效率。刘红等通过TTC脱氢酶生物活性的研究表明超声波处理的膜生物反应器内生物活性较对照有所提高。此外，Wood等也得到了相似的结论，使用低超声波辐射能够提高生物反应器内的生物活性，使得造纸污水发酵过程中酵母菌的乙醇产量最大化。

    2.2超声强化后废水可生化性分析

    原水水质、A2/0出水水质、经间歇超声波强化处理后的出水水质以及连续超声波强化处理后的出水COD及BOD5的平均值见表2所示。

    由表2中可以看出，原水BOD5,/COD( B/C)为0.25，小于0.3属于较难生化废水，原有A2/0处理工艺出水B/C为0.15，生化性已经很低，而经间歇超声波强化处理后的出水B/C为0.35，说明超声波强化处理后提高了废水的可生化性，废水仍然有进一步被生化处理的可能。连续超声波强化处理后出水的B/C为0.14，出水COD和BOD5都已经很低，在该系统中不具备进一步生化的可能。

    低强度超声波强化A2/0生物反应池处理效果的工艺，通过强化反应池内的传质过程、提高微生物的活性来提高其污水处理效率，从而提高反应池中活性污泥的生物浓度，保证反应池长时间的正常运行以及较好的处理效果。

    3结论

    本文研究了低强度超声波强化A2/0生化处理系统对猪场养殖废水深度处理的方式，并对工艺流程和步骤进行了详细的描述。研究结果表明，间歇超声对系统去除COD、脱氮除磷虽有一定的强化效果，但是不能持续稳定。而采用连续的低强度超声波强化，猪场养殖废水中各项污染物的去除效率均可以大大提高，出水中COD、BOD5、氨氮、总磷的浓度分别下降到了41—57、3—8、6~12、0.09—0.8 mg/L的范围内，出水水质得到很大的改善，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)-级B的要求。因此，将低强度超声波应用于强化已有污水处理工艺，不仅可以有效地改善出水水质，提高污水处理能力，而且设备简单，易与各种生物处理工艺结合，对于改善畜禽养殖行业污水处理效果具有重要意义。

    4摘要：规模化猪场养殖排放的废水对周边水环境的影响不容忽视。该研究采用复合处理的方法，探索了以低强度超声波强化A2/0生物反应器高效处理规模化猪场养殖废水的新工艺。经检测，通过间歇超声的强化模式对水质改善有明显作用但波动性较大；而采用连续超声模式，处理后出水中各污染物的去除率在原有A2/0生物反应器处理的基础上大大提高，COD、BOD。、氨氮、总磷的浓度分别下降到了41—57 .3—8、6—12、0.09—0.8 mg/L的范围内，达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)-级B的水质要求。猪场养殖废水处理的实际运行效果表明，该强化方法处理效果良好，运行稳定，可实现猪场养殖废水的达标排放。