畜牧養殖污水自動化處理工藝

摘要：畜牧養殖的過程產生的污水含有大量的磷、氮等成分，屬于高濃度的有機污水。本文采用PLC為控制器，通過污泥處貍、預處理、好氧處貍、深度處理等環節，使處理后的水質能夠達到《農田灌溉水質標準》、《畜禽養殖業污染物排放標準》規定的排放標準。

關鍵詞：畜牧養殖;污水處理;自動控制

一、項目要求

本項目合作企業存欄母豬 2000 頭、仔豬約 4000 頭、保育豬 7000 頭、育肥豬約 8000 頭;該場實行嚴格的雨污分流，豬舍采用水泡糞的清糞工藝。

綜合考慮養殖場地、運行管理經費、水質要求、系統操作難易程度等諸多因素：（1）畜牧養殖場污水排放是一個波動大且不連續的過程量，因此前期需要增加水質水量調節環節;而且養殖污水中大量含有糞渣等雜物，因此在進行生化處理之前，必須增加過濾環節，給予去除;（2）畜牧養殖污水中含有高濃度的有機污染物，因此需要增加厭氧+好氧的生化處理環節;（3）畜牧養殖污水中含氨氮的濃度高，因此在好氧生化處理過程中必須要具備生物脫氮功能。（4）畜牧養殖污水即使經過生化處理后，還是會有大量的大分子有機污染物，因此一級好氧處理后建議增加二級強化好氧處理。最后，畜牧養殖污水處理難度大，經過二級生物處理后 COD、TP、糞大腸菌群數仍無法穩定達到相關的水質排放指標，有必要進行深度處理工藝。

按照以上工藝路線，考慮原廠現存的污水處理設備，就預處理系統、生化處理系統、深度處理系統選擇如下：本養殖污水處理工程預處理系統采用現有的格柵集水池+固液分離機+初沉池+水解酸化池;厭氧處理系統采用現有兩級厭氧反應罐;好氧處理系統采用生物脫氮 A/O 系統+臭氧接觸+接觸氧化工藝;深度處理系統采用臭氧反應池+ 混凝沉淀+接觸消毒工藝。該污水處理工藝技術成熟，運行穩定。根據業主要求，本污水處理系統產生的污泥經濃縮后采用疊螺式污泥脫水機和現有帶式濃縮脫水一體機進行脫水，脫水后的泥餅進行綜合利用或外運處置。

二、污水處理工藝

畜牧養殖污水處理系統工作流程如圖1所示。

（一）預處理

1. 格柵：用于過濾畜牧養殖場糞污水中體積較大的雜物：如養殖過程中不慎掉落的垃圾（注射器、塑料袋）、胎衣、豬毛等。

2. 預曝調節池：用于收集畜牧養殖場排出的糞污水，調節水質、水量，降低因水質、水量變化而對后續污水處理系統產生的沖擊負荷。池底安裝有防堵空氣攪拌管，防止污水中的糞渣在池內沉積;池內安裝污水提升泵，收集的糞污水通過水泵提升進入固液分離機進行處理。

（二）厭氧處理系統

1. 水解酸化池：利用水解細菌、產酸菌等微生物的共同作用，通過水解酸化池降解畜牧養殖污水中的有機物，將大分子污染物降解成為小分子，同時，將難降解轉變成為易降解，從而提高廢水的可生化性。池內安裝污水提升泵，污水通過水泵抽至一級厭氧發酵罐進行處理。

2. 一級厭氧發酵罐：污水在一級厭氧發酵罐內在水解細菌、產酸菌、產甲烷菌等微生物的共同作用下可在無能耗的條件下將廢水中有機物降解，提高廢水的可生化性;同時污水中有機物在產甲烷菌的降解作用過程中產生沼氣。

（三）好氧處理系統

1. 一級缺氧池：池內安裝潛水攪拌機，二沉池 1 回流污泥和一級接觸氧化池回流的硝化混合液與進水在此進行泥水混合，在缺氧（DO<0.5mg/L）條件下，反硝化菌通過污水中的有機物碳源，將回流硝化液中的硝態氮，基于反硝化作用，轉變成氮氣排放，從而實現脫氮。

2. 接觸氧化池：采用推流式接觸氧化池，在氧化池的池底安裝微孔曝氣器，鼓風曝氣不僅可以供氧氣，還可以通過攪拌作用，提高好氧菌的活性，降解掉污水中的有機污染物，與此同時，硝化菌通過硝化作用，使氨氮變成硝態氮?；钚晕勰嘀械木哿拙梢晕樟姿猁}，最后以聚磷的形式積聚沉淀池。最終以污泥的形式排出污水處理系統。一級接觸氧化池設置混合液消泡泵，在運行有泡沫時進行消泡;一級接觸氧化池末端安裝硝化液回流泵，硝化混合液回流至一級缺氧池進水端。

3. 臭氧接觸池：豬糞污水經過了豬舍泡糞溝內長時間的浸泡及污水處理設施前期的厭氧、好氧生化處理，一級 A/O 好氧系統出水中仍還含有大量難生化降解大分子污染物質。臭氧接觸池的池底安裝臭氧鈦板曝氣盤，并配套臭氧發生器 1 套，在臭氧接觸池內通入臭氧，使得難降解物質在臭氧的作用下，大分子有機污染物的變成易生化降解的小分子有機物，有利于后續進一步的生化處理凈化，并通過臭氧接觸器實現脫色的作用。

三、污水處理自動化控制系統

本污水處理自動控制系統選用中型PLC以及多個小型PLC 搭建整個控制系統，本污水處理自動控制系統可分為五大單元：（1）預處理系統，主要包含格柵集水池潛水攪拌機、固液分離機及水泵、水解酸化池潛水攪拌機、厭氧系統內的進水泵、攪拌設備及中間調節池的攪拌風機控制。（2）好氧處理系統，主要包含高效澄清分離器、加藥、潛水攪拌機、曝氣系統、混合液回流、混合液消泡、排泥控制。（3）深度處理系統，主要包含加藥、溶藥池機械攪拌、混凝池機械攪拌控制、回用水池液位安全控制、排泥裝置及消毒控制。（4）污泥處理系統，主要包含污泥螺桿泵、帶式壓濾機、藥劑泵、清洗泵、空壓機的控制。（5）沼氣系統，主要包含貯泥池內排泥泵、濾液收集池清洗水泵、壓濾機壓濾系統的運行控制。

在此基礎上，通過上位機和觸摸屏實時動態的監控養殖污水處理的整個過程。而且可以通過歷史數據、報表查詢等功能對數據進行采集和處理。

參考文獻：

[1]潘芳偉.電氣控制與PLC技術[M].科學出版社. 2014.

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作者簡介：

潘芳偉（1982-），女，漢族，浙江麗水人，碩士研究生，麗水市138第二層次人才;研究方向：電氣控制技術。

項目支持：2019市本級公益性技術應用研究計劃項目畜牧養殖污水處理的自動控制系統設計（編號2019GYX04）.