环境与可持续发展 ２０１３年第３期 ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ ＡＮＤ ＳＵＳＴＡＩＮＡＢＬＥ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ Ｎｏ．３，２０ １ ３ Ｏ／Ａ／Ｏ工艺处理规模化畜禽养殖废水 工程改造案例分析 张之浩 （长沙环境保护职业技术学院，长沙４１００００） 【摘要】通过对某生猪生产基地原有废水治理工程进行工艺改造，用“Ｏ／Ａ／Ｏ法＋连续循环曝气系ｇＬ－Ｙ－艺”的新组 合工艺取代原有工艺，使高浓度畜禽养殖废水处理设施中ＣＯＤ的去除率达９６．７％、氨氮的去除率达８４．４％、ＳＳ的 去除率达９８．１％，且该工艺运行成本仅为每吨废水２．０９元，在国内典型畜禽养殖废水处理设施中处较低水平。 【关键词】畜禽养殖废水；Ｏ／Ａ／Ｏ工艺；工程改造；案例分析 中图分类号：Ｘ７１３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—２８８Ｘ（２０１３）０３—００９２—０４ 相同，各工艺组合方式较多，但市场上投入生产运行的 治理设施总氮、氨氮排放鲜有达标。因此本文将介绍一 项能稳定达标排放的Ｏ／Ａ／Ｏ组合工艺处理规模化畜禽 养殖废水的工程改造实例。 近年来，我国畜禽养殖业发展迅速，在保障城乡畜 禽产品供应、促进农民增收、活跃农村经济方面发挥了 重要作用。但随着畜禽养殖业不断发展，养殖废弃物产 生量也大幅。污染源普查动态更新调查数据表明。２０１０ 年，全国畜禽养殖业的化学需氧量、氨氮排放量分别达 到１１８４万吨、６５万吨，占全国排放总量的比例分别为 １工程概况 某生猪生产基地生猪存栏规模为数２万头，夏季采 用水冲＿［艺，冬季采用干清粪工艺。废水主要来源于猪 舍冲洗水、猪尿及少量生活污水，进水质见表一。基地 原养殖废水处理站于２０００年建成，处理生产基地产生 的生产废水，设计处理规模为５００ｍ３／ｄ，每天运行２４ 小时，约２１ｍ ／ｈ。设计时变化系数２．０，预处理最大设 计负荷４２ｍ ／ｈ。但由于种种原因，原废水站功能已经 达不到处理生产废水要求，出水时有不达标的情况发 生。为此需对原有生产基地废水治理工程进行改造 设计。 ４５％、２５％，占农业源的９５％、７９％，畜禽养殖污染已 经成为我国环境污染的重要因素源。 畜禽养殖废水主要含有尿液、残余粪便、饲料残 渣、冲洗水等组成。畜禽养殖废水处理技术按处理模式 可分为三种：还田模式、自然处理模式、工业处理模 式。但随着社会经济的发展，用于消纳或处理粪便污水 土地将越来越少，加之还田与自然处理模式均带来二次 污染，ｌＴ业化处理模式必将受到更广泛关注，并成为今 后的研究重点。 现阶段国内外工业化治理畜禽养殖废水的工艺大致 表１进水质及排放标准 项目 进水水质 ＣＯＤｃ （ｍｇ／Ｌ） １０５００ ＢＯＤ５（ｍｇ，／Ｌ） ４８００ ｓｓ（ｍｓ／Ｌ１ ６０ｏ０ ＮＨ３一Ｎ（ｍｇ／Ｌ） 粪大肠菌群数（个／Ｌ） ５ｏｏ ８．３×１００ 《畜禽养殖业污染物排放标准》 （ＧＢＩ８５９６—２００１） ４００ １５０ ２ｏｏ ８０ １Ｏ０００ １．１原工艺流程 栅井沉渣较多，停留时间减少，造成初沉池污泥超负荷 运行，粪渣进人调节池且沉积严重。 生产基地原废水处理设施主要采用“复合厌氧＋ ＳＢＲ”的＿丁艺，具体流程如图１所示。 １．２原工艺问题 （２）初沉池单格停留时问较短，高峰排水期时，粪 渣停留时间短，造成粪渣大量进入调节池，在调节池中 沉积。 原废水处理设施在主要结构单元设计和设备选型方 面存在诸多不足，主要体现在： （１）格栅井只设计了一格，且无自动清渣设备，无 法彻底清理干净。另外，潜水泵抽泥面积有限，导致格 （３）调节池设计未考虑采用搅拌装置，污泥沉积严 重，有效容积减少，废水停留时间减少，未达到均匀水 质水量的目的。 作者简介：张之浩，工程师，副主任，在职博士，主要从事水环境保护技术研究 张之浩：Ｏ／Ａ／Ｏ工艺处理规模化畜禽养殖废水工程改造案例分析 ・９３・ Ｏ／Ａ／Ｏ生物处理工艺综合了厌（兼）氧、好氧和Ａ 圈， 基幽 —Ｂ法处理工艺的优点，克服了各自的缺点，使得三种 工艺相得益彰，达到了环境目标和能源目标的统一。 首先，Ｏ／Ａ／Ｏ生物处理工艺突破了传统的Ａ—Ｂ工 艺生物吸附一氧化概念，在形式上将仍属活性污泥法范 畴的传统Ａ—Ｂ工艺改为生物膜法，增加了ＭＬＶＳＳ，提 高处理效率，缩短水力停留时间，减少投资；在微生物 降解机理上，将通常与吸附段伴存的污泥再生池省去， 图１原废水处理设施工艺流程图 （４）好氧池采用活性污泥工艺，因废水水质变化较 大，氨氮浓度高，采用活性污泥工艺容易发生污泥膨 胀，难于管理。 （５）ＳＢＲ池进水采用连续进水方式，ＳＢＲ沉淀效果 较差、出水悬浮物浓度较高，造成后段消毒药剂用量 大，运行费用高。 （６）调节池与复合式厌氧池均设置了排沼气管道，沼 气直接排人大气中，造成二次污染，且存在安全隐患。 ２工程改造方案 ２．１设计水量 本改造工程涉及原水污染物浓度高，属难处理废 水，分析废水组成发现该废水主要有以下特征： （１）废水中大量残余粪便、饲料残渣，废水悬浮物 浓度高，气味重，需妥善解决粪渣的去除问题； （２）废水主要由粪便和尿液组成，有机物浓度高， 可生化性强； （３）废水含氨氮浓度高，属难处理废水； （４）废水中粪大肠菌群数高，出水段需进行消毒处 理： （５）废水处理过程中产生的污泥、废气可综合利用。 ２．２工艺选择 对于畜禽养殖业废水国内外所用的治理工艺大致相 同，即固液分离＋厌氧消化＋好氧处理。其中固液分离 技术一般包括：筛滤、离心、过滤、浮除、沉降、沉 淀、絮凝等工序；较为常用的厌氧工艺主要有：厌氧滤 器（ＡＦ）、上流式厌氧污泥床（ＵＡＳＢ）、复合厌氧反应器 （ＵＡＳＢ＋ＡＦ）、两段厌氧消化法和升流式污泥床反应器 （ＵＳＲ）、厌氧折流板反应器（ＡＢＲ）等；而好氧处理方法 主要有：活性污泥法、生物滤池、生物转盘、生物接触 氧化法、序批式活性污泥法（ＳＢＲ）、厌氧／好氧（Ａ／Ｏ）、 氧化沟等。 根据本工程特点，新工艺设计将在原处理设施中改 造，改造后工艺定为：“沉降固液分离＋厌氧反应器＋ Ｏ／Ａ／Ｏ法＋连续循环曝气系统工艺（ＣＣＡＳ）＋接触消 毒”的联合治理工艺。 使得微生物再生在生物膜这一微生态系统内得以实现； 在功能上，本工艺丰富了Ｂ段的内容，采用Ａ／Ｏ克服 了传统Ａ—Ｂ法只适于处理高浓度易生物降解有机废 水，对可生化性差的工业废水却无能为力的弱点；本工 艺还保留了Ａ—Ｂ法的优点，通过人为地制造浓度梯 度，产生高效的有机物去除率。 其次，本工艺通过分格（兼氧分二格）分段的方法， 使不同格段具有不同的优势微生物种群，其表现出来的 优点为：处理有机物的种类更加多样化，对各有机物的 去除更为彻底。 再次，对Ａ／Ｏ工艺的改进。这里的“Ａ”是指兼氧 水解。传统的Ａ／Ｏ法由于为了达到除磷脱氮的效果将Ａ 段前置，最后的好氧处理出水必须有几倍于处理水量的 水回流至Ａ段，导致建设费用较大。而本工艺在第一个 Ｏ／Ａ中已达到了去除磷、氮的效果，大大的减少了建设 费用；传统的Ｏ／Ａ法为了达到较好的出水，在０段必 须有足够长的泥龄，同时在Ａ段为了保持较高的 ＭＬＶＳＳ而必须添加营养，Ｏ／Ａ／Ｏ工艺很好地解除了上 述限制，解决了矛盾，因为有了“二氧化”的把关，第 一个好氧池可以大大缩短泥龄，更重要的是水解（酸 化）一好氧处理技术，较大地提高了Ｂ／Ｃ比，有效去除 难降解有机物，缩短了常规反应时间。 ２．３改造后工艺流程说明 针对格栅井不能彻底清渣问题，将格栅井分为两 格，增加相应排水管道，并联运行，交替使用。保证能 将格栅井的渣彻底清理干净，维持格栅井容积，减少粪 渣进入后段工序的量，减轻后段工序运行负荷。 格栅池出水进入预沉池中，猪粪等悬浮物在预沉池 中进一步沉淀、去除。 预沉池上清液进入调节池中，均匀水质水量。调节 池增设循环搅拌水泵和穿孑Ｌ布水管，利用水力搅拌，将 调节池废水充分混合均匀，同时防止粪渣在调节池中沉 积，减轻调节池清渣难度。 废水在调节池均匀水质水量后进入新建初沉池中。 泥渣在初沉池中进一步去除废水中的粪渣等悬浮物，防 止粪渣等悬浮物堵塞产沼气池布水管网，减少管理运行 难度，同时将有害颗粒物进一步降低，保证了产沼气的 稳定运行。 初沉池出水进人中间水池中，后由提升泵泵人产沼 ・９４・ 环境与可持续发展 ２０１３年第３期 气池中消化处理，大部分有机物在产沼气池中降解，废 性，进行生物脱氮除磷，废水中的污染物得到进一步去 水污染物浓度得到很大程度的降低。设计有效容积 除。ＣＣＡＳ池利用原有ＳＢＲ池改造，增加预反应区，改 １２００ｍ３，停留时间５７ｈ，ＣＯＤ。去除率７０％。 造曝气系统、污泥回流系统和出水系统。 产沼气池出水进人Ｏ／Ａ／Ｏ工艺段，利用好氧、缺 ＣＣＡＳ池出水进入出水泵池，由水泵将废水泵入接 氧微生物进一步去除水体中的有机物，同时利用Ｏ／Ａ／ 触消毒池中。为防止产生氯代有机物及其它的二次污染 ０工艺去除氨氮的特性，废水中的氨氮得到大部分去 物”本工艺采用臭氧发生器作为消毒设施消灭污水中的 除。Ｏ／Ａ／Ｏ工艺段利用原有复合厌氧反应池和好氧池 有害病菌，消毒后达标排放。 进行改造，将复合厌氧反应池分成两段，前段为好氧 格栅井与预沉池粪渣排入污泥干化场进行干化，干 段，后段为厌氧段。同时池内均设填料，增加污泥负 化后的粪渣作为肥料回收利用。二沉池及ＣＣＡＳ池产生 荷，增加系统去除率。 的污泥排人污泥浓缩池中，浓缩后进人污泥脱水机脱水 Ｏ／Ａ／Ｏ工艺段出水进入ＣＣＡＳ池，利用ＣＣＡＳ池特 处理，脱水后干泥外运，卫生填埋或作为堆肥使用。 图２拟改造废水处理设施工艺流程图 ３处理效果 翥 冀辜 本组合工艺２４小时运行，根据环保局在２０１２年１０ 有９６．７％的去除率、氨氮６－８４．４％的去除率、ＳＳ有 月的在出水泵池排水１３水质检测结果表明整个系统运行 ９８．１％去除效率，出水水质达到了国家规定的排放标准。 表２各工段处理效果表 处理单元名称 阶段 ＣＯＤｃ （ｒａｇ／１） ＢＯＤ５（ｍｇ／Ｌ） ＳＳ（ｍｇ／Ｌ） ＮＨ３一Ｎ（ｍｇ／Ｌ） 格栅、预沉池、 进水 １０５Ｏ０ ４８Ｏ０ ６Ｏ０ｏ ５ｏｏ 调节池初沉池 去除率 出水 ５８９ ４７４ 、２０８３９５ ４０２１ ．Ｏ％ １６．２％ ９０．２％ ５．２％ 进水 ８３９５ ４Ｏ２１ ５８９ ４７４ 产沼气池 出水 ２９８９ １８１６ ３１７ ４２１ 去除率 ６４．４％ ５４．８％ ４６．２％ ｌ１．２％ 进水 ２９８９ １８１６ ３１７ ４２１ Ｏ／Ａ／Ｏ工艺段 出水 ５６８ ２８７ １１２ １０３ 去除率 ８１．Ｏ％ ８４．２％ ６４．７％ ７５．５％ 进水 ５６８ ２８７ ｌ１２ １０３ ＣＣＡＳ池 出水 ３４８ １４３ １１２ ７８ 去除率 ３８．７％ ５Ｏ．２％ ２４．３％ 总去除率 ９６．７％ ９７．０％ ９８．１％ ４．４％ ４技术经济分析 慧 筠 ４．１经济效益 不大，废水处理系统暂定员３人，人工工资按８００ 本工程中废水处理站总装机容量为１９０．８０ｋＷ，运 人・月，则处理每吨废水人工费为０．１６元。本工艺需 行功率为１０６．４０ｋＷ，处理每吨废水耗电４．０８ｋＷ・ｈ， 投加消毒剂对废水进行消毒，根据经验估算消毒费用约 张之浩：Ｏ／Ａ／Ｏ工艺处理规模化畜禽养殖废水工程改造案例分析 为０．１元／吨。本废水处理系统运行直接成本见表３。 表３运行成本汇总表 序号 １ ２ ・９５・ 的工程改造实例。 本文作者通过对某生猪生产基地原有废水治理工程 进行工艺改造，使“Ｏ／Ａ／Ｏ法＋连续循环曝气系统工 项 目 单位水量支出（元／吨废水） １．８３ Ｏ．１６ 电费 人工费 艺”的新组合工艺对高浓度养殖废水中ＣＯＤ的去除率 达９６．７％、氨氮的去除率达８４．４％、ＳＳ的去除率达 ９８．１％，出水各项指标均稳定达到《畜禽养殖业污染物 排放标准》（ＧＢ１８５９６—２００１），且具有处理效率高、出 水水质稳定、运行成本低等优点。有效解决了厌氧处理 工艺各个参数的去除效率仅为７０％一８５％的处理效率 低问题；有效解决了好氧处理工艺运营成本高，实用性 ３ ４ 药剂费 合计 Ｏ．１０ ２．ｏ９ 由表可知，该运行成本仅为每吨废水２．０９元，在 国内典型畜禽养殖废水处理设施中处较低水平。 ４．２社会效益 差的问题；有效解决了厌氧＋好氧处理工艺ＢＯＤ和氨 氮达不到国家规定的排放标准的问题；有效解决了人工 湿地处理工艺投资高，占地大的问题。因此本文所述工 艺改造项目是一项具有较高经济和社会效益，值得示范 推广的工程范例。 参考文献： ［１］韩巍．规模化养猪场废水处理的试验研究［Ｄ］．广东：华南农业大学硕士学 位论文，２００６． ［２］崔理华，朱夕珍，陈智营等．国内外规模化猪场废水处理组合工艺进展［Ｊ］ 农业环境保护，２０００，１９（３）：１８８—１９１． 【３］Ｋ￣ｕｙｏｓｈｉ Ｓｕｚｕｋｉ，Ｙａｓｕｏ ￣规模化畜禽养殖废水强化处理技术的集成与应用有 助于社会可持续发展、保障人民身体健康、提高人民生 活质量、改善生态环境，对子孙后代有益的事。采用规 模化畜禽养殖废水强化处理集成技术的末端治理工程建 成后，可大大减少污染物的排放量，改善受纳水体的水 质，有利区域内农业、渔业的发展，改善居民生活条 件，杜绝了污染纠纷发生，对提高当地自然环境形象， 促进安定团结具有良好的社会效益。 ５结论 ａｌ【ａ，Ｔａｋａｓｈｉ Ｏｚａｄａ，ｅｔ ａｌ Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ｐｈ。Ｂｐｈ８【ｅ， ｅｓｉｕｍ ａｎｄ ｃａｌｃｉｕｍ ｆｒｏｍ ｓｗｉｎｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｌ’ＴⅡｕｇｈ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｂｙ 畜禽养殖废水处理技术按处理模式可分为三种：还 田模式、自然处理模式、工业处理模式。但随着社会经 ａｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００２，３６：２９９１—２９９８． ［４］Ｓ．Ｈａｒｉｋｉｓｈａｎ，Ｓｈｉｈｗｕ Ｓｕｎｇ．Ｃａｔｔｌｅ ｗａｓｔｅ ｃｒｅａ们ｅｌｌｔ ａｎｄ Ｃｌａｓｓ Ａ ｂｉｏｓｏｌｉｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ—ｐｈａｓｅｄ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｅｒ［Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｒｅａｓｅｒｃｈ，２００３，７：７０１—７０６． 济的发展，用于消纳或处理粪便污水土地将越来越少， 加之还田与自然处理模式均带来二次污染，工业化处理 模式必将受到更广泛关注，并成为今后的研究重点。现 阶段国内外工业化治理畜禽养殖废水的工艺大致相同， 各工艺组合方式较多，但市场上投人生产运行的治理设 施总氮、氨氮排放鲜有达标。因此本文介绍一项能稳定 达标排放的Ｏ／Ａ／Ｏ组合工艺处理规模化畜禽养殖废水 ［５］宋炜，付永胜，王磊等．ＡＢＲ处理猪场废水试验研究［Ｊ］．农业环境科学学 报。２ＯＯ６。２５（增刊）：１７２—１７５． ［６］董海山．杨敏．水解酸化＋ＳＢＲ工艺处理小规模养殖屠宰废水［Ｊ】．环境污 染治理技术与设备，２００５，６（６）：６１—６３． ［７】邓良伟．畜禽养殖场废水处理技术评析［Ｊ］环境经济，２００５，５（１７）：５４— ５６． ［８］李震宇，等．规模化畜禽养殖小区替代分散养殖模式污染物减排核算及建议 ［Ｊ】．环境与可持续发展，２０１２，３７（６）：５６—５９． Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ Ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｂｙ Ｏ／Ａ／Ｏ Ｐｒｏｃｅｓｓ ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉｈａｏ （Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌ Ｐｒｏｔａｅｃｔｉｏｎ ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｕｎａｎ，ＣＨＮ，４１００００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｒｅｐｌａｃｅｄ ｂｙ ａ ｎｅｗ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ“Ｏ／Ａ／Ｏ＋ＣＣＡＳ”ｉｎ ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｍｊｅｃｔ．Ｔｈｅ ｎｅｗ ｐｒｏｃｅｓｓ ｈａｓ ｐｒｏｖｅｎ ｔｏ ｂｅ ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｅｆｉｃｉｆｅｎｔ ｉｎ ｔｒｅａｔ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．Ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ（ＣＯＤ），ａｍｍｏｎｉａ ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄｓ（ＳＳ），ｔｈｅ ￣ｅｍｏｖａｌ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｗｅｒｅ ９６．７％，８４．４％，９８．１％，ｅｖｅｒｙ ｉｆｎｄｅｘ ｈａｖｅ ｍｅｔ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ＧＢ１８５９６—２００１． ｎ１ｅ ｎｅｗ ｐｒｏｃｅｓｓ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｌｏｗ ｒｕｎｎｉｎｇ ｃｏｓｔ，ｗｈｉｃｈ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ２．０９ Ｙｕａｎ ｐｅｒ ｔｏｎ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，Ｃａｎ ｓｈｏｗ ｇｒｅａｔ ｓｏｃｉａｌ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；０／Ａ／Ｏ ｐｒｏｃｅｓｓ；ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｏｊｅｃｔ