UASB+A/O+Fenton组合工艺处理生猪养殖废水工程实例

金海峰 佟晨博 朱永健 毛天华

（浙江海元环境科技有限公司浙江杭州310051）

UASB+A/O+Fenton组合工艺处理生猪养殖废水工程实例

金海峰 佟晨博 朱永健 毛天华

（浙江海元环境科技有限公司浙江杭州310051）

采用UASB+A/O+Fenton工艺处理生猪养殖废水，A/O段固液分离采用先进的MBR工艺，废水COD从8000mg/L降至100mg/L以下，NH4+从600mg/L降至15mg/L以下，出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。

UASB；Fenton；MBR；生猪养殖废水

随着我国社会经济的迅速发展，养殖业已成为我国农牧经济中最活跃的成分，而规模化、集约化养殖已经成为养殖行业的产业趋势。养殖规模的扩大在增加经济效益的同时也极大的增加了污染物的产生量；根据行业数据，每一头育肥期肉猪日产CODCr约340g，产氮约25g，存栏量1万头规模的生猪养殖场，每年产CODCr达1240t，产氮90多吨，如不加以适当处理直接外排，将对当地受纳环境造成严重污染。随着养殖规模的逐渐扩大和环保要求的进一步提高，对养殖废水处理程度的要求也越来越高。

1 工程概况

1.1 项目介绍

本案位于安徽省芜湖市，养殖场存栏规模40000头，采用干清粪工艺。由于项目临近居民生活水源，根据当地环保要求，养殖过程中产生的废水需经处理后方能排放，排放标准执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。

1.2 废水水质与水量

本项目为新建项目，废水水质参考同类生猪养殖废水，具体见表1；根据养殖工艺估算，污水站设计规模定为400m3/d。

表1 新建项目废水水质

2 工艺设计

2.1 水质分析与工艺选择

生猪养殖废水呈现典型的“三高”特点，即悬浮物（SS）高、CODCr高、氨氮(NH4+)高。

养殖废水中含有大量的粪渣、饲料残渣等，从而造成废水中含有浓度较高的悬浮物，目前针对养殖废水的高SS主要有水力筛和固液分离机两种处理方式，根据现场情况及业主要求，本案采用固液分离机。

养殖废水CODCr较高，一般在8000mg/L~10000mg/L左右。本案采用目前常用的“厌氧+好氧”处理工艺，其中，厌氧段采用UASB工艺，大幅降低废水的CODCr浓度，出水经一沉池沉淀后进入后续A/O生化系统；好氧系统采用活性污泥法，根据一般工程经验，养殖废水经生化处理后出水一般无法达到综合一级排放标准。因此，本案在生化池后面设Fenton反应系统，进一步去除废水中的难降解CODCr，同时通过混凝沉淀去除废水中的总P。

养殖废水中高氨氮（(NH4+）的特点是养殖废水处理的主要难点之一，本案设硝化/反硝化（A/O）工艺，好氧硝化系统设足够的停留时间，并采用MBR膜工艺。设置反硝化工艺能够防止NO3-等离子浓度过高影响硝化效率，反硝化也能补充硝化反应所需的碱度，降低废水处理成本；采用MBR工艺可以维持较高的污泥浓度，MLSS能达到5 g/L～12g/L，是传统生物处理的2～5倍，在同样的生化池容积下有更大的处理能力。并且能使难降解有机物分解菌和硝化菌等增殖速度慢的微生物得以在反应器内繁殖富集。

2.2 工艺流程图

图1 工艺流程图

2.3 工艺流程说明

2.3.1 废水经格栅除大块杂物后进入调节池。

2.3.2 调节池废水经提升进入固液分离器，其中的固体物质则大部分被截留。废水自流进入预酸化池。

2.3.3 废水自流进入预酸化池，在水解酸化菌的作用下进行预酸化，调节保证厌氧进水水质。

2.3.4 预酸化水池出水经二次提升进入UASB反应器，厌氧反应器设出水回流泵，保证反应器内部的上升流速，废水经过UASB反应器后，大部分的有机物得到去除，出水自流进入一沉池。沉淀厌氧出水携带的污泥，同时投加药剂、调节水质，并去除部分磷，为后续好氧生化处理创造条件，出水进入兼氧池(A池)。

2.3.5 兼氧池的主要功能是为反硝化菌提供脱氮的场所，后端好氧池回流硝化液和初沉池出水在兼氧池内混合，反硝化细菌在兼氧条件下将废水中硝态氮、亚硝态氮转化成氮气，从而实现氨氮的去除。兼氧出水自流进入好氧生物池。

2.3.6 好氧池采用活性污泥法，其作用主要是彻底降解废水中的各类有机物，并将氨氮转化成硝态氮、亚硝态氮，再将其回流至兼氧池进行脱氮，从而实现COD、氨氮等污染物的减量化。

2.3.7 废水经好氧生物系统处理后进入MBR膜池进行泥水分离，污泥被阻止在膜系统以外，并回流至生化系统前端，保证整个生化系统污泥浓度的一致，同时起到硝化液回流的作用，通过兼氧池反硝化细菌实现脱氮。

2.3.8 废水经过MBR膜系统进行泥水分离，出水进入Fenton反应池、通过调整pH、投加Fenton药剂和混凝剂，去除废水中残留的难降解有机物，出水流至清水池，经计量后达标排放；污泥排入污泥浓缩池。

2.4 主要处理构筑物

表2 主要处理构筑物配置情况

2.5 工艺特点及说明

2.5.1 预处理

预处理的目的主要是均匀水质水量，同时去除废水中的悬浮物，为后续生化反应创造合适条件，消除对后续管道、设备及工艺的不良影响。主要设施为格栅、调节池、固液分离机。

2.5.2 厌氧系统

厌氧系统是去除废水污染物的重要设施之一，本案采用“预酸化+UASB”工艺，一方面能够更好的保证UASB进水水质的稳定，另一方面也能将厌氧反应过程中的酸化和产甲烷段分开，从而保证厌氧处理效率。

2.5.3 A/O组合生化系统

A/O组合生化系统是整个污水处理系统的核心设施，污水中的COD被较为彻底的降解，同时废水中的氨氮在微生物硝化作用下转化为硝态氮，并进一步转化为氮气得以去除。后续泥水分离系统通过MBR系统代替传统的二沉池，大幅度提升系统的污泥浓度，提高生化系统的处理效率的同时大幅提升出水水质。

2.5.4 Fenton反应系统

通过生化系统处理后，废水中的绝大部分CODCr已被降解，但是由于养殖废水中含有少量难以生物降解的惰性CODCr，需通过物化方法去除。本案设Fenton反应系统，进一步去除废水中的难降解CODCr，同时通过混凝沉淀去除废水中的P，从而保证达标排放。

3 运行调试

3.1 前期物料准备

（1）污泥准备：接种污泥取自当地市政污水厂，污泥接种量按1500mg/L计；（2）营养源准备：考虑到养殖废水性质，碳源、氮源、磷源均无需补充，但是需引河水进行稀释，调整水质；（3）Fenton化学药剂准备：PAC、PAM、硫酸、硫酸亚铁、双氧水、NaOH；（4）其他药剂：Na2CO3、活性炭、NaClO溶液、消泡剂等。

3.2 调试阶段

3.2.1 启动阶段

利用原水和清水，厌氧进水调配CODCr浓度至5000mg/L左右，控制pH在7.0左右；A/O系统调配废水COD浓度至500mg/L左右，控制pH在6.5~8.0之间，由于条件限制，每天污泥投加量较少，且启动时期气温较低，因此采取分格单独调试方法，即集中在单格O池投泥，保证局部污泥浓度（SV15%以上），逐格扩散至整个A/O系统。

3.2.2 培养驯化阶段

厌氧污泥采用普通生化污泥接种，主要通过控制进水量来驯化污泥，前期进水量控制在40m3/d左右。

A/O系统第一批污泥投加后，采取24h闷曝，后续污泥持续投加，整个A/O系统污泥SV30达到15%后停止投加，依靠自身繁殖提升污泥浓度；

3.2.3 污泥增殖与稳定阶段

A/O系统污泥SV30达到15%后，逐步提升污水进水量，以补充碳源，同时密切监测水质和污泥性状，保证污水pH在6.5~8.0，溶解氧在1mg/L~3mg/L，逐步增加A/O生化池污泥浓度（SV30）至40%左右。同时定期停止风机曝气，将沉降性较差的污泥与废水一同排出，改善污泥沉降性；开启硝化混合液回流，保持系统污泥浓度分布稳定，同时提升系统的脱氮性能。

3.2.4 系统稳定与污泥优化阶段

污泥浓度与性能稳定后，逐步增加污水进水量至设计值，此时出水CODCr稳定在200mg/L以下，氨氮稳定在15mg/L以下。向O池中投加少量的粉末活性炭，以改善污泥性能，同时培养驯化难生化有机物降解菌。

3.2.5 调试条件控制

调试期间，污水站的溶解氧主要通过变频风机控制；pH主要通过投加Na2CO3控制，防止pH过低影响污泥活性和硝化性能。

3.2.6 Fenton系统调试

MBR出水进入Fenton反应池，控制Fe2+投加量约150ppm，H2O2投加量约70ppm，反应pH在3.0左右，回调pH在8.0左右。通过Fenton反应后，CODCr降至100mg/L以下，色度、总P也大幅降低，达到排放标准。

4 运行结果

工程调试完成后，根据设计流量满负荷连续运行一个月，对运行情况进行监测验收，数据见下表3，结果表明，废水CODCr去除主要依靠生化系统，其中厌氧去除率在80%左右，A/O去除率在90%左右；氨氮去除集中在A/O系统，去除率达到99%；总P部分依靠剩余污泥去除，其余通过物化去除。出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。

表3 系统运行结果（平均值）

5 经济核算与分析

根据对污水站一个月的运行结果，对污水站运行成本进行核算，处理水的运行费用为3.9元/m3，其中电费2.55元、药剂费用1.1元、人工费0.25元。其中Fenton处理费用约在1.0元。

6 结语

采用“UASB+A/O+Fenton”工艺处理生猪养殖废水，能够使废水稳定达标排放。但是处理费用相对较高，对中小型养殖场是个不小的负担。如养殖场有条件，可设人工湿地、氧化塘等自然净化设施进行末端处理，能够省去Fenton系统处理费用，大幅降低处理费用；废水站出水也可回用做场地冲洗水，进一步降低处理费用。

[1]陈步东,等.生猪养殖场废水处理工程设计与运行调试.广东农业科学,2010（1）,150-153.

[2]彭军,等.组合式稳定塘工艺处理养猪废水设计.工业用水与废水,2003 34（03）44-46.

[3]邓良伟.规模化畜禽养殖废水处理技术探析.中国生态农业学报,2006（14）23-26.

[4]王蔚知.UASB/SBR、氧化塘工艺处理养猪废水,环境污染与防治,2008（30）103-104.

[5]吴根义,等,两相厌氧—好氧工艺处理奶牛场养殖废水,中国沼气,2007（04）10-12.

金海峰（1982—）男，浙江临海人，硕士，工程师，主要研究养殖废水、印染废水等工业废水处理。