奶牛场废水处理技术方案

■ 丁海军 张皓文 河南力欧环境优化集团

奶牛场的废水主要由粪便水、冲洗水等组成，具有浓度高、悬浮物高等特点，如不处理将对周围环境造成严重污染，因此必须对废水进行综合治理。本文提出以下污水治理工程技术实施方案。

1 概述

每头奶牛产生废水150L，按5000头奶牛计算，该奶牛养殖场日处理污水量为750吨。根据奶牛养殖场提供的废水水质水量报告，确定污水的水质指标为：COD 20000mg/L，SS 10000mg/L。奶牛场负责人设定的处理目标为COD≤300mg/L。由于奶牛场的废水有机物浓度高，无毒，其可生化性BOD5/COD大于0.45，属高浓度可生化有机废水，故应采用以生物处理为主的废水治理工艺。考虑到废水COD=20000mg/L，SS=10000mg/L，为了减少处理系统能耗和占地，采用河南力欧环境优化集团在现有先进成熟的厌氧、好氧生物处理工艺基础上开发出来的UASB＋CASS处理工艺。技术方案包括污水处理厂内治理工艺、土建工程、管道工程、设备及安装工程、电气工程、自控工程、厂内给水排水工程及消防。其中，污水及给水进口从污水处理厂界区边线开始计算，动力线从污水处理厂配电柜进线开始，排水至污水处理厂界区止。设计原则是：采用技术先进，运行可靠，操作管理简单的工艺，使先进性与可靠性有机地结合起来；利用高效节能的治理工艺，极大地降低工程运行费用；采用成熟的先进技术工艺，有效控制工艺造价；除考虑去除有机物外，同时考虑N、P的去除；强化除臭和噪音防治措施，避免二次污染；加强消防设施，减少隐患。

2 处理工艺

UASB＋CASS工艺是由高效UASB及CASS组成的，其功能分别如下。

2.1 UASB系统

高效UASB的有机负荷高，COD去除率高；布水面小，容易做到布水均匀，能保证微生物与基质的充分接触；抗冲击负荷能力强；容积产气率高，能耗很低；整个系统完全自控，设置全自动防酸化保护系统，不会出现酸化现象；系统占地小，为其它厌氧系统的40%左右。

2.2 CASS系统

CASS系统的运行稳定，处理效果好，管理简单；由于采用静止沉淀，出水水质比其它处理方式更好；好氧微生物富集简单，系统启动容易；除对有机物有很好的作用外，对N、P的去除率也较高；氧的利用率高，能耗较其它处理低15%左右；完全自动控制，管理容易；不易出现污泥膨胀现象。

3 工艺流程

3.1 水处理区

3.2 泥处理区

来自一沉、CASS污泥→带式压滤机 →污泥外运。

4 处理工艺参数及说明

4.1 机械转筛

转筛作为污水处理中的预处理方法，应用广泛。采用转筛可以有效去除奶牛养殖场污水中的牛毛、牛粪等较大的悬浮物，保护后续处理的稳定运行，提升泵的正常运转。设计采用转筛2台，宽500mm，一用一备。

4.2 一沉池

由于奶牛养殖场废水中含有大量的悬浮物，因此需要通过沉淀加以去除。以保证后续处理系统的正常运行。设计采用平流式沉淀池一座，钢混结构，水力停留时间4.0h，尺寸为（17.0×3.0×3.0）m。

4.3 调节池

调节池的作用是调节废水的水质水量，从而避免对后续生物处理造成较大的负荷变化，避免生物处理的正常运行受到影响。设计采用调节池一座，有效池容476m3，钢混结构，尺寸为（17.0×7.0×4.5）m。采用污水泵2台，1用1备。流量40m3/h，扬程15m。

4.4 高效UASB反应器

厌氧系统采用中温，蒸汽加热，设计有机负荷为6.0kgCOD/m3·天。通过该处理工段可去除废水中85%以上的有机物，同时所降解的有机物在厌氧细菌（产酸和产甲烷菌）的作用下转化为沼气，沼气中CH4含量在65%左右。沼气通过集气罩收集,不会对周围环境带来气味，沼气通过水封后经燃烧锅炉再处理。高效UASB反应器有效容积为1500m3，尺寸为（20.0×10.0×8.5）m，钢筋混凝土结构，有机负荷6.0kgCOD/m3·天，水力停留时间48h。

4.5 厌沉池

厌沉池可以去除厌氧出水中所带的悬浮物，减轻后续好氧处理的负荷。设计采用平流式沉淀池一座，钢混结构，水力停留时间4.0h，尺寸为（20.0×2.5×3.0）m。

4.6 CASS好氧段

CASS工艺是“采用间歇反应器体系的连续进水、周期排水、污泥回流、延时曝气好氧活性污泥工艺”的简称，是目前国际上较为先进的生物处理工艺，其流程简单，运行管理方便，耐冲击负荷能力强，处理效果良好。CASS在传统间歇进水的SBR工艺基础上进行改良，在运行时仍旧保证在同一池中周期进行反应、沉淀、排水及空载4个工序，但又避免了间歇进水对前、后处理装置的要求，故CASS反应池不需专设二沉池，从而减少占地，降低造价。同时可根据进水水质水量自动调整运行周期，以利于降低运行费用。内部污泥回流可保证系统内有充足的微生物，使系统运行稳定。

图1 CASS好氧反应池在好氧运行时，有大量的硝化菌进行硝化作用的反应式

CASS反应池采用离心鼓风机和微孔曝气头相结合的方式进行充氧，具有氧利用率高，鼓风机消耗功率低等特点。由于系统自控采用PLC可编程控制器来实现，使得系统在调试阶段可以较容易地对运行周期进行变化和控制，使CASS反应器的实际运行方式更接近实际需要。本方案设计CASS反应池1座，尺寸为（48.0×7.0×5.5）m，钢混结构。内设水下搅拌器2台。曝气采用鼓风微孔曝气，微孔曝气头672个，鼓风机2台，周期为12h，滗水率为25%。

CASS好氧反应池在好氧运行时，有大量的硝化菌进行硝化作用，反应式为如图1所示。

而在缺氧运行时，污泥中的兼性反硝化菌则进行反硝化反应，反应式为：

硝化及反硝化使整个系统具有较高的脱氮效果。

传统的活性污泥法和生物膜法可通过生物体合成去除污水中20%～25%的磷。某些细菌交替地处于厌氧条件和好氧条件时，它们能在厌氧条件下吸收低分子的有机物（如脂肪酸），同时将细胞原生质中聚合磷酸盐异染粒的磷释放出来，提供主要的能量，在随后的好氧条件下，能氧化有机物并提供能量，同时从废水中吸收超过其生长所需的磷并以聚磷酸盐的形式贮存起来。由于系统必须经常排放剩余污泥，被细菌过量摄取的磷也将随之排出系统，因而可获得相当好的脱磷效果。

4.7 综合操作间

为保证污水处理装置的稳定运行，设置综合操作间一座，包括污泥脱水间，水泵房，鼓风机房。