奶牛養殖場廢水治理工程實例分析

閆丹丹

摘 要：采用混凝沉淀+ABR+A/O+氧化塘的組合工藝對武漢市某奶牛養殖場廢水進行處理。結果表明，該系統處理效果良好，SS和CODcr主要在混凝沉淀和ABR階段去除，整個系統出水水質達到了《農田灌溉水質標準》（GB5084-2005）中的旱作物灌溉標準。

關鍵詞：奶牛場養殖廢水；混凝；ABR；生物塘

中圖分類號：X703.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）20-0108-03

Abstract： The combined process of coagulation sedimentation and ABR+A/O+ oxidation pond was used to treat the wastewater from a dairy farm in Wuhan. The results show that the treatment effect of the system is good， and SS and CODcr are removed mainly in coagulation sedimentation and ABR stage. The water quality of the whole system meets the irrigation standard of dryland crops in “Farmland Irrigation Water Quality Standard” （GB5084-2005）.

Keywords： dairy farm wastewater； coagulation； ABR； biological pond

引言

武漢市某奶牛養殖場是國內率先實現IDF（國際乳品聯合會）標準的現代化生態示范牧場，可實現高產奶牛存欄3000頭（其中泌乳牛1650頭、后備牛1350頭），主要生產鮮奶。該牧場采用干清糞工藝，廢水主要來源為，奶牛糞尿約150m3/d，擠奶廳沖洗廢水約200m3/d，另包含少量生活廢水及青儲窖排水等。養殖廢水主要處理方式有畜禽糞便污水還田模式、自然處理模式以及工業化處理模式三種。本項目采用工業化模式結合生態型農牧結合的方式，將廢水進行處理達到《畜禽養殖污染物排放標準》（GB18596-2001）后排入生物塘進一步處理達到《農田灌溉水質標準》（GB5084-2005）后用于灌溉周邊1700畝的玉米、豆科牧草等青貯飼料種植基地，實現奶牛場污水產納平衡，減少養殖廢水對農村生態環境和周邊水體的污染。

1 設計水質水量

本項目中糞污來源主要包括濕牛糞尿及擠奶廳廢水。濕牛糞尿量為冬夏季平均150m3/天，含水率按85～90%計，糞污壓榨產生的廢水設計量為50m3/天；擠奶廳廢水設計量為200m3/天。兩股廢水混合后進水水質及排放標準見表1。

2 工藝流程及說明

2.1 工藝流程

根據廢水特性，本工程選擇“物化+厭氧生化+好氧生化+生物塘”的組合工藝。廢水處理工藝流程見圖1。

2.2 工藝說明

2.2.1 廢水處理系統

（1）糞污水處理水槽。糞污壓榨水B/C低、生物降解性差且SS濃度很高，為提高后續處理單元的污染物去除率首先通過糞污水處理槽進行預水解酸化[1]，將大分子物質轉化為小分子物質，將環狀結構轉化為鏈狀結構，提高廢水的B/C比，增加廢水的可生化性，同時，該階段由于細胞分泌胞外酶，增加廢水的可沉降性，便于后續物化處理。

（2）集水槽。集水槽的作用是匯集、儲存和均衡廢水的水質水量。集水槽進水處設置粗格柵去除較粗大懸浮物，出水經過超微細目水力格柵，可去除廢水中大部分固體物質及纖維類物質，濾出的固體殘渣每天外運與糞渣一起處理。

（3）青儲廢液槽。青儲飼料制作過程中會產生一定量的廢液，該股廢水CODcr可達50000mg/l左右，需單獨收集并由計量泵定量加泵入到調節槽內，防止集中排放對系統造成的沖擊負荷。

（4）調節槽。調節槽調節廢水水質、水量，使后續工藝處理效果持續穩定，同時使廢水發生適度的預酸化，為后續進行的厭氧反應提供良好的環境條件。

（5）混凝、pH調整、凝集及初沉槽。通過向廢水中投加混凝劑及絮凝劑，使水中難以沉淀的顆粒能互相聚合形成絮凝體。絮凝體通過吸附懸浮物、部分細菌和溶解性物質，體積增大并下沉后，進入初沉槽進一步分離出細小顆粒，去除SS及有機物。

（6）ABR厭氧反應器。ABR是一種改進型厭氧反應器，反應器內廢水中的大部分有機物被厭氧微生物分解，并將有機物轉化為沼氣的形式釋放出來，達到去除有機物的目的。在反應器由分隔成串聯的4個反應室構成，每個反應室為一個相對獨立的上升式污泥床系統，廢水進入反應器后沿導流板上下折流前進，依次通過每個反應室污泥床，污水中的有機基質通過與微生物充分的接觸而得到去除了[2]。

（7）中間沉淀槽。減少厭氧出水帶出的泥量，并將好的厭氧污泥回流至厭氧反應器內，降低厭氧污泥的流失，減少對后續處理過程的影響。

（8）水解酸化槽。由于經過ABR厭氧反應器以后，廢水的B/C比降低，不利于后續好氧處理，因此在該池體內，將不易降解的大分子有機物進一步分解為小分子物質，易于好氧微生物利用。

（9）脫氮槽。在好氧段（接觸氧化槽內），好氧微生物分解污水中的有機物同時進行硝化反應，有機氮和氨氮在好氧段轉化為硝態氮后回流至脫氮槽內，其中的反硝化菌利用氧化態氮和污水中的有機碳進行反硝化反應，使硝態氮還原為無污染的氮氣逸入大氣，同時獲得去除碳源和脫氮的最終目的。

（10）接觸氧化槽。接觸氧化槽內生物膜吸附廢水中的有機物，在有氧條件下，有機物由微生物氧化分解，廢水得到凈化。同時硝化細菌將進入水中的氨氮通過生物硝化作用轉化成硝酸鹽，供缺氧段反硝化細菌進行脫氮。

（11）消毒槽。在接觸氧化池后設消毒槽，加入NaClO對出水進行消毒，殺滅廢水中的有害菌。

（12）生物塘。廢水進入生物塘，依靠塘內生長的微生物來處理，主要利用菌藻的共同作用處理廢水中的有機污染物。廢水進一步凈化CODcr和去除部分氮、磷后用于農田灌溉。

2.2.2 污泥處理系統

初沉槽、ABR反應槽、中間沉淀槽、終端沉淀槽所排污泥進入污泥儲槽。污泥經污泥泵輸送到帶式污泥脫水機，通過投加高分子絮凝劑，改善污泥脫水性能，壓濾后的干泥含水率約為80%左右，泥餅經過堆肥處理后作為有機肥使用。

3 主要處理構筑物及設備參數

主要處理構筑物及設備參數詳見表2。

4 調試運行分析

由于奶牛數量為逐步增加，廢水處理站于2015年正式投入使用，2016年達到滿負荷運行。ABR厭氧反應器是整個工程調試的關鍵，初期調試階段接種污泥為某城市污水處理廠壓濾污泥110噸，采用間斷進水方式，啟動時污泥負荷不大于0.1kgCOD/（kgMLSS·d），污水量約為每天75-120m3，該階段調試時間為20天左右。待初期CODcr去除率達到50%左右后接種顆粒污泥，投加顆粒污泥量為10-18kgVSS/m3。容積負荷大約為2kgCOD/M3.D的調試時間持續約15天左右，此時CODcr的去除率應該大于60-70%。待出水及去除率穩定1周后，接下來提升容積負荷到3kgCOD/m3·d的調試時間持續約21天左右；此時COD的去除率大于70%，進水到設計負荷。由于該工程調試在4～6月間完成，溫度在20℃以上，符合微生物生長的最佳適宜區間，且營養源成分，大大提高了啟動速度，整個系統運行正常，處理出水達到設計要求，并于2016年10月份通過了當地環保部門監測驗收，出水CODcr具體運行情況見圖2。

由圖2可知，雖然調節池停留時間為24小時，但由于糞污壓榨設備經常出現故障導致進水波動比較大，但經過混凝沉降處理后，CODcr平均去除率為50%，大大降低后續設施的運行負荷，除調整藥量期間，其余出水均穩定在2000～4000mg/l之間。ABR厭氧反應器運行穩定，平均去除率可達到65%，為后續好氧系統穩定運行提供了保障，終端沉淀槽出水CODcr穩定在200～300mg/l，達到排放標準。

5 討論及分析

（1）冬季時ABR厭氧反應器運行溫度偏低，反應器去除效率下降，直接影響到生化系統的出水水質。建設階段由于業主考慮投資及運行成本，未設置加溫系統，后期業主通過增加鍋爐的方式對厭氧系統進行加溫。

（2）進水的水質波動容易引起接觸氧化槽產生大量泡沫，設計初期設置了水力消泡管，且實際運行中采取了及時調整進水負荷、控制曝氣量、選擇性回流等措施，對泡沫去除有積極作用。

（3）由于牛糞輸送設備經常故障，系統進水SS較設計值有較大增加，因此集水井格柵及水泵經常堵塞，同時也加大了藥劑的使用量，總體運行費用提高1～2元/噸水。

6 結論

該工藝組合處理奶牛養殖廢水，可以高效的去除COD、SS等各項污染物，系統具有較好的抗沖擊負荷能力，出水穩定，可達到《畜禽養殖污染物排放標準》（GB18596-2001）。ABR厭氧反應器啟動周期為2個月左右，部分污泥形成顆粒污泥，系統滿負荷運行后，COD平均去除率可達65%以上，且提高了后續好氧處理的可生化性，相比UASB、EGSB等高效反應器具有設備投資小，運行操作簡單等優點。對相似規模的養殖場廢水治理工程有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]賀延齡.廢水的厭氧生物處理[M].北京：中國輕工業出版社，1998.

[2]唐受印，戴有芝，劉忠義，等.食品工業廢水處理[M].北京：化學工業出版社，2001：113-117.