组合工艺在畜禽养殖废水处理中的工程应用研究

曹绍宇

摘 要：畜禽养殖废水具有有机物含量高、携带大量致病菌等特点，对周围环境影响较大，严重影响居民生活。为了进行高效的废水处理，以畜禽养殖废水特征为切入点，从组合工艺出发进行畜禽养殖废水系统的进一步研究和优化。

关键词：畜禽养殖废水；组合工艺；生物滤池

随着国民经济的不断发展，人们生活水平日渐提高，畜禽养殖行业得到快速的发展。畜禽养殖行业的快速发展会带来一系列的问题，养殖废水中包含大量的粪便等污染物质，成为污染周围水体的重要源头[1，2]。

据统计，2014年我国养殖数量超过1000头母猪的养殖场已经超过13000个，一头猪180天排放尿656.7kg、粪为398kg，其中，CODcr、BOD5、TN的含量分别为26.61kg、25.98kg、4.51kg。由此可见，进行畜禽养殖废水研究具有重要的意义。为了进行高效的废水处理，以畜禽养殖废水特征为切入点，从组合工艺出发进行畜禽养殖废水系统的进一步研究和优化。

1 畜禽养殖废水特征

畜禽养殖废水主要来自于圈栏冲洗、淋洗等，废水中含大量的毛、粪便以及未消化的饲料、溶出物等污染物质，畜禽粪尿的淋溶性很强，粪尿中的氮、磷以及水溶性有机物等淋溶量很大，并具有强烈的腥臭味。有机悬浮物含量高，易腐败，排入水体会消耗水中溶解氧，破坏生态系统，污染环境，畜禽养殖废水如不及时处理，将会影响居民的生活环境[2]。

具体来说，畜禽养殖废水具有有机物含量高、携带大量致病菌等特点，对周围环境影响较大。养殖废水中有机物含量高体现为COD常常达到5000mg/L～20000mg/L，BOD5常常达到2000mg/L～8000mg/L，并含有较多SS、NH3-N等。养殖废水中携带大量病原微生物以及虫卵等，很容易造成疾病的感染。养殖废水中常常携带大量的粪便，容易产生恶臭，直接影响水体的质量。此外，氮磷以及有机物在水体中的大量出现容易造成水体富营养化和水体中溶解氧的含量降低，进而导致水体污染加剧，严重影响人们生活[2]。

2 畜禽养殖废水常用处理工艺

畜禽养殖废水含大量粪便等污染物质，对环境造成较大的影响，采取措施进行畜禽养殖废水势在必行。传统的畜禽养殖废水处理主要采用还田利用和自然处理模式，受土地等自然条件的限制较多。随着科学技术的不断发展，高效的养殖废水处理工艺已经成为研究的重点，高效的养殖废水处理工艺主要依赖于厌氧处理工艺，厌氧处理工艺包括厌氧滤池（AF）、厌氧挡板反应器 （ABR）、完全混合式厌氧反应器（CSTR）等，具有处理高浓度养殖废水的特点。虽然厌氧处理工艺已经具有较多的优势，但在氮、磷等的去除方面还具有一定的局限性，对后续处理工艺造成一定的影响。好氧生物工艺虽然能够在一定程度上弥补厌氧工艺的缺点，在氮、磷等的去除中具有较大的优势，但好氧生物工艺具有成本高、耗能多等缺点，不利于大范围利用。基于好氧生物工艺和厌氧工艺各自的优缺点，厌氧-好氧组合工艺的应用不仅结合两者的优点，同时相互间弥补不足，具有耗能少、成本低、效率高、防止臭味的产生以及抗冲击负荷能力强等优点，是养殖废水处理领域的高效处理工艺[1]。

3 畜禽养殖废水处理的装置研究

为了进行高效的养殖废水处理，我们在组合工艺应用的基础上设计出了“一种畜禽养殖废水处理系统”，为规模化的养殖废水处理提供了可能。基于组合工艺和养殖废水的特征，“一种畜禽养殖废水处理系统”具有设计合理、功能齐全、绿色环保等优点，能够实现对废水的回收再利用，是通过过滤除杂、分离降解、生物氧化以及杀菌等工序处理，最终使畜禽养殖废水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》的排放标准，且整个废水处理系统结构紧凑，处理废水的水质稳定。

3.1 “一种畜禽养殖废水处理系统”

“一种畜禽养殖废水处理系统”实验处理装置如图1所示，包括通过管道依次连接的集水池1、粗格栅池2、混凝沉渣池3、一级黑膜沼气池4、二级黑膜沼气池5、一级缺氧池6、一级接触氧化池7、一级沉淀池8、二级缺氧池9、二级接触氧化池10、终沉池11、消毒池12和回用水池13。该处理系统与其他畜禽养殖废水处理系统相比，进一步改进了污泥池，其中污泥池通过管道与混凝沉渣池和终沉池相连接，一级沉淀池鱼终沉池相连接，污泥池还设置有对污泥压缩处理系统的框压滤机，能够实现废水的回收再利用。

“一种畜禽养殖废水处理系统”实验处理装置中集水池内设置有污水提升装置35；粗格栅池中设置有回转式粗格栅15；混凝沉渣池内设置有加药装置16、污水提升装置17、固液分离装置18以及污水排放装置32；一级黑膜沼气池中设置有搅拌混合装置19；二级黑膜沼气池内同样设置有搅拌混合装置20；一级缺氧池中设有组合生物填料21；一级接触氧化池中设置有组合生物填料22以及曝气装置23；一级沉淀池内设置有加药装置24、污水排放装置33；二级缺氧池中与一级缺氧池一样设置有组合生物填料25；二级接触氧化池中与一级接触氧化池一樣设置有组合生物填料26以及曝气装置27；终沉池内设置有加药装置28和污水排放装置34；消毒池内设置有二氧化氯消毒装置23；回用水池中设置有供回用水装置30；混凝沉渣池和终沉池通过管道与污泥池14相连，污泥池还设置有对污泥压缩处理系统的框压滤机31。

3.2 “一种畜禽养殖废水处理系统”的运行

“一种畜禽养殖废水处理系统”在运行过程中，养殖废水首先进入集水池，在集水池废水得到沉淀收集，再经污水提升处理装置进入粗格栅池，集水池的废水经过初步的沉淀，去除了废水中质量较大的粪便等，为粗格栅作用的进一步发挥奠定了基础；废水在进入粗格栅池之后，在粗格栅池内回转式粗格栅的作用下，将养殖废水中的较大漂浮物进行了初步的处理，为后续工艺和水泵等的正常工作提供了支撑；经过集水池和粗格栅池后，废水中大的悬浮物以及粪便等得到了有效的处理，废水在进入混凝沉渣池后，充分与混凝剂接触，实现了污泥与废水的有效分离，在混凝沉渣池中固液分离装置的作用下进一步实现了废水中的悬浮物分离；废水在一级黑膜沼气池和二级黑膜沼气池中，实现了溶解水的大分子有机物的分解，转变成小分子物质，降低了废水中的CODcr含量，进一步提高了废水的可生化性，为后续厌氧-好氧组合工序的应用提供了可能。

“一种畜禽养殖废水处理系统”装置采取的是“一级缺氧池-一级接触氧化池-二级缺氧池-二级接触氧化池”的组合方式，其中，接触氧化池设置有组合生物填料以及曝气装置，实质也是一种“固液分离+厌氧反应器+接触氧化+曝气生物滤池”的组合工艺，对于可生化性好的废水处理效果较好。这种组合工艺处理养殖废水的方式，通过固液分离的方式，可以在一定程度上去除废水中的杂物和大颗粒物质，为后续工序的正常运行提供了保障；通过固液分离的废水在进入一级缺氧池和一级接触氧化池后，通过组合生物填料中的微生物将水中的可溶性小分子固体有机物完全氧化为二氧化碳和水分子，同时将水中的氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，从而达到脱除氨氮的目的；去除氨氮的废水经一级沉淀池通过加药装置加入混凝剂进一步降解废水污泥度，降解后凝胶出的污泥经污泥排放装置排入污泥池；废水在二级缺氧池和二级接触氧化池中将废水中的可溶性小分子固体有机物进一步降解。

经过“固液分离+厌氧反应器+接触氧化+曝气生物滤池”的组合工艺的废水，已经初步达到排放的标准，为了提高排放废水的清澈度，废水还要再经过终沉池进行进一步的沉淀，以保证废水污泥度的进一步降低。废水在排放前，还要经消毒池的二氧化氯消毒装置对废水进行消毒，将水中的细菌、病毒去除，以达到回用水的标准；经消毒后的废水通过回用水池内的供回用水装置实现对水资源的最大限度地利用；混凝沉渣池和终沉池通过管道与污泥池相连，污泥池还设置有对污泥压缩处理系统的框压滤机，进一步保障了资源的有效利用。

3.3 “一种畜禽养殖废水处理系统”的运行效果

通过广东省阳江市某养殖场的污水处理系统实践，废水进水指标CODcr、BOD5、SS、氨氮分别为9200mg/L、3150mg/L、350mg/L、980mg/L，运行结果表明：废水经过“固液分离+厌氧反应器+接触氧化+曝气生物滤池”的组合工艺的作用，出水废水出水指标CODcr、BOD5、SS、氨氮分别为316mg/L、138mg/L、25mg/L、41mg/L，明显優于《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）中规定标准。经过“一种畜禽养殖废水处理系统”试验装置的废水对CODcr、BOD5、SS、氨氮的去除率可高达96.5%、95.6%、91.4%、95.8%。且整个废水处理系统结构紧凑，处理废水的水质稳定。

4 结束语

为了进行高效的废水处理，以畜禽养殖废水特征为切入点，从组合工艺出发进行畜禽养殖废水系统的进一步研究和优化。研究表明：

（1）基于组合工艺和养殖废水的特征，“一种畜禽养殖废水处理系统”能够实现对废水的回收再利用，是通过过滤除杂、分离降解、生物氧化以及杀菌等工序处理，最终使畜禽养殖废水达到排放标准。

（2）废水经过“一种畜禽养殖废水处理系统”的处理，出水废水出水指标CODcr、BOD5、SS、氨氮分别为316mg/L、138mg/L、75mg/L、41mg/L，明显优于《畜禽养殖业污染物排放标准》中规定标准。

参考文献

[1]冷守琴，李康奎，王文杰，等.组合工艺在养猪废水处理中的工程应用研究[J].环境科学与管理，2015，40（5）：70-73.

[2]郭英丽.UASB+A/O组合工艺处理养殖废水应用实例[J].河南城建学院学报，2014（5）：69-71.