添加原水对处理粪污水 脱氮效率的中试研究

张 冲

（福州北环环保技术开发有限公司，福州 350000）

添加原水对处理粪污水 脱氮效率的中试研究

张 冲

（福州北环环保技术开发有限公司，福州 350000）

以SBR工艺为例，研究实际工程中添加原水对SBR处理猪场粪污水中氨氮效率的影响，结果发现：当超越的原水与厌氧出水混合后，其COD/氨氮比值在3～4范围，处理系统趋于稳定，废水的可生化性得到了提高，同时增强了硝化、反硝化作用，由于原水的高pH使得处理系统的碱度得到回补，提高了脱氮效果。

猪场废水;SBR;COD/氨氮;脱氮效率;原水

规模化养猪场粪污水属于高氨氮、高COD和高SS类的“三高”有机废水，有关研究资料表明[1，2]，该类废水中的氨氮、COD和SS分别处于500～2000mg/L、8000～50,000mg/L和8000～50,000mg/L的范围内。针对规模化养殖场粪污水的主要处理模式是前处理+厌氧处理+好氧处理，其中好氧处理工艺主要采用活性污泥法、A/O工艺和SBR工艺[3-7]。但规模化养猪场的粪污水经过上述前处理和厌氧处理后的出水COD降解了60%～85%，而氨氮由于氨化作用不仅没有降低甚至会出现升高的现象，这就造成了厌氧出水C/N仅有0.2～0.3[8]，并且其可生化性也比较差，最终影响后续好氧工艺的脱氮效果。邓良伟等[9]研究实了验室条件下，添加原水对SBR工艺处理规模化养猪场粪污水厌氧消化液中氨氮的效率发现，添加原水后，规模化养猪场粪污水厌氧消化液的BOD5/COD比值从0.19上升到0.54，BOD5/TN比值从0.28上升到2.04，增加了微生物生长和反硝化所需的碳源，强化了反硝化作用，不仅提高了总氮去除效率，而且通过回补碱量，维持了处理系统pH值稳定。但由于该研究是在实验室进行的，而实际工程存在环境、水质的差异，因此其确定的参数就不一定适合于每个实际工程。另外，实验室中多是以BOD5/TN的最佳比例来确定原水与厌氧出水的配比，而实际工程的检测多以COD和氨氮为主，因此，确定COD/氨氮的值更适于实际工程的调试运行操作。

本文以SBR工艺为例，研究了实际工程中添加原水对SBR处理猪场粪污水中脱氮效率的影响，为规模化养猪场粪污水厌氧消化液的后续好氧脱氨氮处理提供稳定、高效技术基础。

1 基本情况

本次中试研究以山东鲁光利畜牧科技有限公司污水处理工程为例，对该工程近半年的调试运行和监测的COD及氨氮数据进行分析比对。由于规模化养猪场粪污水的SS浓度很高，如果直接超越至SBR池，会增加SBR池污泥负荷及污泥中非生物污泥的量而影响污泥的处理效果。 因此，该工程的超越原水是指经过前处理固液分离、初级沉淀处理过的粪污水（以下简称“原水”）。该工程原水和厌氧出水的水质指标情况下表。

养猪废水原水和厌氧出水水质一览表

2 实际监测数据分析

该工程SBR运行采用2个周期形式，即在一个周期内搅拌进水2h、曝气8h、沉淀1.5h、排水0.5h。

2.1 超越原水对pH值的影响

在运行中发现，厌氧出水处理效果差，其中一个原因是pH过低，而pH严重偏低是由于厌氧出水低C/N导致反硝化作用减弱，硝化作用所消耗的碱量不能得到回补，这就直接导致了活性污泥中微生物性能恶化，进而导致硝化反应不能正常进行，脱氮效果变差。为了提高SBR池内的pH，采取了加大量的碱（NaCO3）来补充所消耗的碱，但加碱量太大，导致处理费用过高（加碱费用1.5～2元/t废水）。而采用超越原水来改善其水质后，大大降低了废水处理的成本。通过长期监测一个周期内pH变化，取平均值，最终得到SBR池一个周期内pH变化的情况（见图1）。

图1 超越原水前后一个周期内pH值的变化规律

由图1可知，超越原水前后在一个周期内SBR池pH变化规律大致相同，pH都是在硝化作用下先下降后在反硝化作用下上升，在反硝化作用结束后pH达到最大值。经原水的加入混合及反硝化作用后，SBR池内的pH会上升至7.5左右，而且超越后的pH相对没超越前有所提高，均在5.5以上。在没超越时硝化反应结束pH降到5.0左右，反硝化结束后pH也只上升到6.5左右。这主要是由于原水的超越使得厌氧出水的可生化性得以改善，提高了废水的C/N比，反硝化作用加强，产生的碱量弥补了硝化阶段消耗的部分碱量，这样碱量充足，缓冲作用强，以至于pH随着硝化反应的进行持续下降得较少。

据相关文献报导，硝化菌能够生长的pH环境在6.0～8.5，SBR池中的pH低于7时，硝化速率明显降低，低于6时整个硝化反应会受到抑制甚至是停止[10]。而在未超越原水前pH多在5.0～6.0，硝化反应比较弱，氨氮降解能力有限。所以超越原水有利于硝化菌的生长，在合适的pH 和BOD5环境下，硝化菌在与异养菌的竞争中会占优势，硝化作用较强，氨氮去除效率也较高。

2.2 COD/氨氮对脱氮的影响

经过几个月的实际运行，该工程SBR池进出水水质情况如图2、图3。

图2 SBR池进水COD及氨氮浓度

图3 SBR池出水COD及氨氮浓度

由图2和3可知，在该工程调试启动前20d左右，厌氧池进水及出水的COD及氨氮均偏高，此时尽管废水的C/N比在6左右，其COD及氨氮仍不达标，这是由于调试初期处在污泥培养阶段，厌氧也处在启动阶段而没有稳定，进水浓度也过高，导致了处理效果不好。在调试至30～100d时，由于厌氧处理的加强，其出水COD浓度开始降低，此时COD/氨氮在3～4，SBR出水COD在200～250mg/L，氨氮在10mg/L以下，说明此时的环境及进水适合硝化菌的生长繁殖，所以脱氮效果明显，COD也得到明显的降低。在接下来的50d内厌氧出水水质稳定，出水COD在1000～2000mg/L，氨氮在1000mg/L左右，COD/氨氮在1～2，这直接导致了出水氨氮的持续升高，当COD/氨氮接近1时出水氨氮在140mg/L以上。此时由于进水COD较低，有机物浓度较适合异养微生物的需要，所以SBR出水COD还是维持在200～300mg/L。在150d后开始超越原水以提高其可生化性及脱氮效果，在第150～165d时通过超越原水量的控制使进入SBR池内的水质COD在2000mg/L，氨氮在1000mg/L左右，从图2、图3可知此时的氨氮虽然有所下降，但是下降得不多且不稳定，氨氮仍在100mg/L以上。第165d开始加大超越的原水量，使进水COD浓度提高至3000～4000mg/L，氨氮仍控制在1000mg/L，经过数天的超越原水运行，氨氮得到了明显的降低，并且在后面的20d内，氨氮开始持续下降并最终趋于稳定达标（氨氮在25mg/L左右）。

在该实际工程中，通过控制超越原水的量，使COD/氨氮比值在3～4时的脱氮效果能得到有效改善。邓良伟[9]在实验过程中发现，添加原水（原水与厌氧消化液比例大约为3:7）后可提高生化性和COD、氨氮的去除率，通过其实验进出水COD及氨氮换算后其COD/氨氮比值大约为4，这跟该工程实际超越时的结果是一致的。所以在实际工程中当氨氮较高、C/N比过低时（尤其是后期厌氧出水稳定后）可以通过控制COD/氨氮在3～4来提高SBR脱氮效果。

3 结论

（1）超越原水能够有效提高SBR池的处理效率并增加其运行的稳定性，主要原因在于添加原水后，提高了猪场废水厌氧消化液的C/N，从而增加了微生物生长和反硝化所需的碳源，强化了反硝化作用，这样不仅回补了消耗的碱量，也能够提高污水的pH，而且提高了氨氮去除效率。

（2）由于实际工程测量COD、氨氮浓度较多，所以若想通过BOD5/TN确定实际工程要超越的水量是比较困难的，在工程中以COD/氨氮比值确定要超越的水量更具有实际意义。而超越原水的量应使其超越后进入SBR池的水质COD/氨氮浓度比值在3～4，这样才能够有效提高SBR的脱氮效果。

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[2] 程文霞.猪粪废水处理中养分分量与能量流通变化规律研究[J].四川环境，2011，17（15）：22-24．

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[10] 娄金生，谢水波，何少华，等.生物脱氮除磷原来与应用[M].北京：中国环境科学出版社，2010：89-90．

Impact of Adding Primary Water on De-nitrogen Efficiency in Treatment of Piggery Wastewater

ZHANG Chong
(Fuzhou Beihuan Environmental Protection and Technica l Development Co., Ltd, Fuzhou 350000, China)

By taking SBR techno logy as anexam ple, the paper sees impact of adding primary water on ammonia-nitrogen effciency in SBR treating piggery wastewa ter. The result shows that after m ixture of primary water and anaerobic water, the ratioof COD/ammonia-nitrogen is under 3-4 range, treatment system goes to stabilization, the bio-chemistry of wastewater enhances and nitrif cation and denitrifcation increase. Due to the high pH of primary water, the alkalinity of treatment system is returned and de-nitrogen eff ciency is increased.

piggery wastewater; SBR; COD/ammonia-nitrogen; de-nitrogen eff ciency; primary water

X703

A

1006-5377（2014）05-0057-03