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养猪场废水使用什么污水处理工艺?

2022/5/16 10:27:59 / 作者:污水处理设备公司 / 来源:山艺环保

常见的养猪场废水处理方法:

对于猪场废水,常见的治理方法分3类:物理法、化学法、生物法,其中物理法去除率低,化学法存在二次污染风险,所以生物法是目前最经济有效的处理方法,生物法主要分为以下4种:

1)厌氧处理:能耗低、有机负荷高、污泥产量低、可生能源沼气,但出水未达到排放标准;

2)好氧处理:处理污水彻底、能耗高、资金消耗大;

3)自然处理:工艺简单、投入少、受自然条件约束大;

4)综合处理:以厌氧处理为主,结合好氧处理和生态处理,是目前大部分猪场使用的方法,综合处理分为两种:能源环保型模式和能源生态型模式。

能源环保型模式:指将畜禽污水处理达标后直接排入自然环境或者回收利用。该工艺一般采用厌氧消化技术与后处理技术相结合的工艺技术路线,其中常用的后处理技术包括生态处理(氧化塘、人工湿地等)和好氧生物处理(SBR等),工艺流程如图1。该工艺可以使最终出水达标排放,防止二次污染,但工程沼气产量较低,投资成本和运行费用高,适用于周边没有土地消纳沼液的养猪场。我国沿海地区大中型集约化猪场周边耕地有限,沼液无法在附近农地还田利用,所以大多数猪场都必须选择经过后处理达标排放的能源环保型模式。

能源生态型模式:能源生态型模式是将畜禽污水经过厌氧发酵后产生的沼渣和沼液直接农灌还田,此模式在猪场周围必须有足够的农田、鱼塘等用于消纳沼渣和沼液,工艺流程见图2。这一模式可将沼气及其发酵副产物(如沼液、沼渣)等进行综合利用:沼气可用于炊事、照明、保暖以及水果的保鲜等;沼液可以用于浸种、叶面喷洒、生物农药等,有利于生产无公害果蔬;沼肥可用作蔬菜和果蔬的基肥和追肥,提高农产品的产量和质量。该模式的优点是可将养殖业和种植业有机地结合起来,实现畜禽粪便的资源化循环利用,最终达到“零排放”,具有良好的生态与经济效益。

综上,两者在前期处理方式上区别不大,主要区别在于后期对于沼渣和污水的处理方式,能源环保型模式适用于采用干清粪方式的大型和超大型猪场,能源生态型适用于采用水冲粪或水泡粪方式的小型和中型猪场。

单元环节技术

1、前期处理技术

1.1 格栅

格栅一般倾斜安装在粪便污水的入口处,用以截留污水中的粗大悬浮物和杂质(猪粪污水中通常含有树枝、药品和塑料袋等杂物),防止后续处理设备堵塞或损坏。格栅的间距设置和污水的性质决定了所能截留污染物的数量,栅条间距一般为16~25 mm,最大不超过40 mm,倾斜角45°~70°。

1.2 固液分离机

采用水冲粪或水泡粪这两种清粪方式产生的粪便污水含有大量的有机污染物和悬浮物,需要通过固液分离后再分别处理固形物和污水,从而有效降低污水中的污染物浓度,同时可确保后续的厌氧处理工艺稳定、有效运行。

1.3 初沉池

初沉池的作用主要是去除悬浮固体中的可沉降固体物质,在一定程度上还可起到调节池的作用。但是,在废水中COD浓度特别低,而SS又不是很高的情况下,为了避免碳源不足影响后续处理,通常不设初沉池。

猪粪污水经固液分离后,其悬浮物的比重较大且颗粒度较小,因此更具沉降性。研究表明,固液分离后的粪便污水经沉淀处理,对悬浮物的去除率可达30%~35%,其沉降效果与污水水温密切相关,冬天水温低,沉淀效果好,而夏天水温高,容易发酵而不易沉淀。

2、厌氧处理技术

2.1 隧道式沼气池

该沼气池具有占地面积小、结构简单、操作方便等优点,大大提高了产气率,克服了旧式水压式沼气进出料难、占用有效建造容积等缺点,并在畜牧场内建立养猪场废水循环利用系统,使沼气、沼液、粪渣全部得到充分的利用,实现“零排放”。该工艺适用于中小型养猪场污水处理,可处理高浓度、高悬浮物的猪场废水,运行效果显著。

2.2 升流式厌氧污泥床反应器(UASB)

UASB是目前国内运用最多的反应器,其工艺特征是在上部设置气、液、固三相分离器,下部为污泥悬浮层区和污泥床区,废水从底部流入,向上升流至反应器顶部流出。由于混合液在沉淀区进行固液分离,污泥可自行回到污泥床区,使污泥床区能保持很高的污泥浓度和生物活性。该反应器优点是结构简单、占地面积少、处理效果好、处理成本低、投资少等,对高浓度有机废水有较好的适应性,设备材质采用碳钢防腐,使用寿命达十多年。

2.3 升流式厌氧固体反应器(USR)

USR是一种简单的反应器,是参照UASB原理开发的,是目前最有发展前途的结构类型。原料从底部进入消化器,消化器内不需要搅拌装置,不需要污泥回流,也不需要安置三相分离器,能自动形成比HRT较长的SRT与MRT,未反应的生物固体和微生物靠自然沉淀滞留于反应器内。该反应器具有消化效率高、无短流现象、不易结壳等优点,可处理含固率较高(5%~10%)的废水,近年来多用于处理高浓度、高悬浮物的养殖废水。

2.4 IC(内循环)厌氧反应器

IC厌氧反应器是一种高效能多级内循环反应器,1986年由荷兰某公司研究成功并用于生产,是目前世界上效能最高的厌氧反应器。该反应器利用反应器内沼气的提升力实现发酵料液的内循环,废水在反应器中自下而上流动,污染物被细菌吸附并降解,净化过的水从反应器上部流出。与第二代厌氧反应器相比,具有容积负荷高、抗冲击负荷能力强、抗低温能力强、具有缓冲pH值的能力、出水稳定性好、节省投资和占地面积小及内部自动循环无需外加动力等优点。该工艺具有较高的处理效率,更适用于有机高浓度废水,但对悬浮物较多的物料并不适用。


图6. IC厌氧反应器示意图

2.5 膨胀颗粒污泥床(EGSB)

针对UASB反应器内混合强度不够和容易形成短流等缺点,第三代厌氧处理工艺——EGSB应运而生。EGBS可提高反应器水力负荷,同时采用出水回流的方式可降低污染物对微生物的毒害作用。该反应器除了具备UASB所具有的特征以外,还具有另外一些优点,比如:上升流速高、COD 去除负荷高;厌氧污泥颗粒粒径较大,反应器抗冲击负荷能力强;反应器为塔形结构设计,具有较高的高径比,占地面积小等[。EGSB可用于SS含量高的和对微生物有毒性的废水处理,该反应器不但在处理低浓度污水时具有UASB无法比拟的优越性,而且对于处理中高浓度污水同样能取得良好的效果,具有广阔的应用前景。

图7. IC膨胀颗粒污泥床示意图

厌氧发酵工艺对不同清粪方式的适用性 对于水冲粪或水泡粪清粪方式的混合污水,其COD浓度通常在5 000~20 000 mgL-1范围,同时SS浓度也较高,适宜采用塞流式或全混合的厌氧发酵工艺,比如隧道式沼气池、IC内循环反应器等。有研究表明利用以隧道式沼气池为主要处理单元的生物处理工艺处理清粪方式为水冲粪的养猪场废水,其污水中COD含量从8350 mgL-1降到400~450 mgL-1,达到《粪便无害化卫生标准》(GB7959-1987)。干清粪后的污水浓度通常较低,其COD浓度一般为1 000~7 600 mgL-1,可以采用发酵水力负荷较高的UASB或USR等工艺。利用UASB为主要处理单元的生物处理工艺处理清粪方式为干清粪的养猪场废水,结果表明:该反应器对COD具有高效的去除率,COD从6 000 mgL-1降低至200~400 mgL-1。

3、后期处理技术

厌氧工艺虽具有众多优点,但毕竟是一种不彻底的处理方式,厌氧出水的COD一般仍高达1 200~1 500 mgL-1,因此必须对出水进行进一步的后续处理。

3.1 人工湿地处理

人工湿地是由碎石构成碎石床,在碎石床上栽种耐有机物污水的高等植物,这在一定程度上净化污水,并能给生物滤床增氧,降解矿化有机物。另外,人工湿地碎石床也是一种过滤悬浮物的结构,能够进一步去除污水中的悬浮物质。此技术能够高效地去除BOD、COD、SS、N、P等污染物,提高含氧量,并消除异味、细菌和病毒。人工湿地系统作为一种兼有水体修复、园林绿化和景观效果的水处理设施,其处理费用较低,且具有较高的应用价值。

3.2 生物氧化塘

生物氧化塘不仅能有效地处理高浓度有机物水,也可以处理低浓度污水,按照塘内微生物的类型和供氧方式来划分,可以分为好氧塘、厌氧塘、兼性塘以及曝气塘。氧化塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、能有效去除污水中的有机物和病原体、耐冲击负荷能力强、污泥产量低,以及可美化环境形成生态景观等优点。养猪场废水氮磷含量高,将生物氧化塘作为生猪养殖废水的后续处理工艺,在沼气厌氧发酵基础上因地制宜采用水生物氧化塘工艺进行深度脱氮除磷,可对污水起到进一步的净化作用。

图8 生物氧化塘示意图

3.3 回田利用

沼液中含有农作物生长所需的N、P、K等矿物元素,同时还含有各种生理活性物质及微量元素,如果能够合理利用必定能带来一定的经济价值。根据不同地区的实际情况,在不超过耕地消纳能力的前提下开展沼液耕地安全利用研究,种植牧草、蔬菜、果树等,既能消纳沼液解决环境污染问题,又可增加农产品的产量和质量,增加农民收入,促进当地经济发展,可谓一举多得。

3.4 SBR好氧曝气处理

SBR反应器集进水、反应、沉淀、出水于一体,具有不需要二次沉淀池和污泥回流系统,占地面积小,运行管理方便,耐冲击负荷能力高等优点,非常适合用于养猪场废水处理以及现有工艺的改造,结合厌氧发酵或其他工艺可取得良好的处理效果,是目前较为常用的后处理措施

4、实际生产中的应用

4.1 水冲粪法

即学习国外的方法,采用高压水枪、 漏縫地板, 在猪舍内将粪尿混合,排入污沟,进入集污池,然后用固液分离机将猪粪残渣与液体污水分开,残渣运至专门加工厂 加工成肥料,污水通过厌氧发酵、好氧发酵处理。在猪舍设计上的特点是地面采用漏缝地板,深排水沟,外建有大容量的污水处理设备,这种方室在我国80年代、90年代特别是南方广州、深圳较为普遍,是我国学习国外集约化养猪经验的第一阶段;这种方室虽然可以节省人工劳力,但它的缺点是很明显的,主要是:①用水量大,一个600头母猪年出栏商品肉猪万头的大型猪场,其每天耗水在100~150吨,年排污水量5~7万吨左右。②排出的污水COD、BOD值较高,由于粪尿在猪舍中先混合,再用固液分离机分离,其污水的COD在13000~14000mg/L,BOD为8000~9600mg/L,SS达134640~140000mg/L,污水难以处理。③处理污水的日常维护费用大,污水泵要日夜工作,而且要有 备用。④污水处理池面积大,通常需要有7~10天的污水排放储存量。⑤投资费用也相对较大,污水处理投资通常达到猪场投资的40~70%,即一个投资500万的猪场, 需要另加200~350万投资去处理污水。显然,这个技术路线不适合目前的节水、节能的要求,特别对我国中部和北方地区。

4.2 干清粪法

即采用人工清粪,在猪舍内先把粪和尿分开,用手推车把粪集中运至堆粪场,加工处理,猪舍地面不用漏缝地板(或用微缝地板,缝隙5mm宽),改用室内浅排污沟减少冲洗地面用水。 这种方案虽然增加了人工费,但它克服了“水冲粪法”的缺点,表现在:①猪场每天用水量可大大减少,一般可比水冲粪法减少三分之二:②排出污水的COD值只有前法的75%左右,BOD值只有前法的40-50%,SS只有前法的50-70%,污水更容易处理。③用本法生产的有机肥质量更高,有机肥的收人可以相当于支付清粪工人的工资。④污水池的投资少,占地面积小,日常维持费用低。

对一个有600头母猪年产10000头肉猪的场来说,干清粪法比水冲粪法平均每天可减少排污水量100吨左右,年减少污水36500吨,每吨水价以2.3元计,一年可节省8.4万元,每吨污水的处理成本约 3元(污水设备投资100万元,15年折旧,每年运行费1 0万元,年污水量以547500吨计),可节省污水处理成本10.95万元。两项台计约20万元。

4.3 猪粪发酵处理技术

近年来,这种模仿我国古代“填圈养猪”的发酵养猪"技术正由日本的一些学者与商家传入我国南方一些地区试验。该法将切短的稻草、麦秆、木屑等秸秆和猪粪 、特定的多种发酵菌混和搅拌, 铺于地面,断奶仔猪或肉猪大群(40-80头/群)散养于上,同时在猪的饲料中加入0.1%的特定菌种。猪的粪尿在该填料上经发酵菌自然分解,无皇味,填料发酵,产生热量,地面温软,保护猪蹄。以后不断加填料,1-2年清理一次。所产生的填料是很好的肥料 。只是在夏天, 由于地面温度较高,猪不喜欢睡卧填料处,需另择他处睡同时要喷水,目前该方式还在小规模试验养殖阶段,如效果理想,可大大节省人工、投资和设备。


 

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