好氧循环流化床膜生物工艺（ACMBR）处理畜禽养殖废水

石耀威　张洪鹏　魏晓明　罗红梅　赵洪叶

(北京联合创业环保工程股份有限公司,北京 100161)

好氧循环流化床膜生物工艺（ACMBR）处理畜禽养殖废水

石耀威张洪鹏魏晓明罗红梅赵洪叶

(北京联合创业环保工程股份有限公司,北京 100161)

本文设计了一套新型的畜禽养殖废水处理工艺——ACMBR工艺。ACMBR工艺实现了好氧、缺氧和厌氧污水处理的一体化，综合利用好氧、厌氧和兼氧等菌种的协同作用，科学、高效地处理畜禽养殖废水。ACMBR对高浓度CODcr和高浓度氨氮有很强的耐受能力，去除效率高，CODcr平均去除率高达97.31%，氨氮平均去除率高达96.47%。ACMBR工艺具有占地面积小，处理效率高，建设费用低，结构简单，操作简便，适合远程自动化控制等优点。

ACMBR工艺畜禽养殖废水一体化协同作用

1 畜禽养殖业污水排放量

畜禽养殖废水主要包括有尿液、残余的粪便、饲料残渣和冲洗水等组成。据2010年《第一次全国污染源普查公报》数据显示，畜禽养殖业主要水污染物排放量：化学需氧量1268.26万t，总氮102.48万t，总磷16.04万t。历年《全国环境统计公报》显示：2013年仅规模化养殖场COD排放量达312.1万t；氨氮排放量31.3万t；2014年规模化养殖场COD氨氮排放量分别为289.4万t、28.7万t。

2 养殖废水特点及处理现状

养殖废水的具有高氨氮、高COD、高含固率典型的“三高”特点（见表1），处理费用高、难度大。

表1　养殖废水水质变化范围

据统计，我国70%的养殖场无污水处理设施，80%有设施无运营，90%出水不达标。养殖废水处理不达标或未处理的原因：①成本高；②养殖废水具有典型的“三高”特点，处理难度大；③排放量大，冲击负荷大；④固液混杂，收集与处理困难。

3 ACMBR工艺结构特点

针对我国目前养殖废水现状，为了快速高效的处理高负荷，高氨氮的畜禽养殖废水。本公司设计了一套ACMBR反应器如图1所示。

图1　ACMBR反应器示意图

ACMBR工艺是一种膜生物技术和三相流化床技术相结合的新型污水处理技术，其主要分为好氧区、缺氧（厌氧）区和膜生物反应器组器三大部分。主要特点：（1）独特的结构设计使污水进入反应器后在缺氧区、好氧区循环流动，不但创造了厌氧菌、兼氧菌和好氧菌协同分解有机物的环境，而且增大了微生物和有机物的接触机会。（2）MBR膜的应用，一方面代替了二沉池，减少了占地面积；另一方面截留了微生物，使反应器内污泥浓度保持在较高水平，提高了有机物和氮磷的去除率。

4 实验设计与测试方法

4.1 主要构筑物及设备

本实验日处理污水量为5m3/d。根据《给水排水设计手册（第2版）》污水处理设计标准计算各部分构筑物尺寸大小如表2所示。

表2.主要构筑物尺寸

4.2 测试方法

依据相关国家政策，养殖场所污水排放需达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）中的指标要求，同时为了考察ACMBR对污染物去除效果及运行参数对ACMBR运行效果的影响，实验期间测试指标及测试方法和所需仪器见表3。

表3　实验数据测试方法

4.3 工艺流程

ACMBR工艺分为前处理工艺和核心工艺，前处理包括：竖流沉淀池、中间调节池；其核心是好氧循环流化床膜生物反应器（ACMBR反应器），实验流程如图2所示。

图2　ACMBR工艺流程

5 实验调试运行方法

实验地点在北京市顺义区大孙各庄镇东华山村沼气站，实验原料以养猪场猪粪废水为例，实验接种污泥来自高碑店污水厂，取10m3高碑店污水厂二沉池污泥加入ACMBR反应器中，加入清水至18m3，闷曝（只曝气不进出水）消耗掉污泥中自带的有机物并留下活力强，适应性强的菌种。三天后开始加入少量猪粪废水，培养驯化污泥，每天进水2m3（COD浓度6000mg/L左右），持续两周左右；之后加大进水量，每天进水3m3（CODcr浓度仍为6000mg/L左右）持续两周；测量污泥浓度达到10g/L后，正常运行，并实时监测进出水pH、CODcr、氨氮和反应器内溶解氧变化。

6 结果分析

分数据监测显示，进出水pH值始终在6～8之间，适合于微生物生存，不需要加入任何化学药剂调节。反应器内溶解氧，通过鼓风机流量控制，内筒DO在1～5mg/L，适合好氧菌生存；外筒DO始终保持在0～1.0mg/L之间，适合兼氧菌和厌氧菌生存。

图3　进出水COD浓度变化

实验运行期间进出水CODcr浓度变化如图3所示，实验前期进水CODcr浓度在6000mg/L左右，出水CODcr在100mg/L十分稳定；第39d开始加大COD进水浓度至20000mg/L，出水CODcr仍十分稳定，说明ACMBR对高浓度CODcr有很强的耐受性且对COD去除有很好的效果，平均去除率高达97.31%，第46d去除率达到最高，为99.47%。后期为了考察ACMBR工艺对沼液处理是否仍有效果，从第60天开始进水换成了猪粪厌氧发酵后排出的沼液，但进纯沼液2d后，出水CODcr浓度开始急速上涨（从187mg/L涨到689mg/ L），随后系统崩溃。说明沼液中可能存在某种物质对微生物有毒性，影响微生物正常生长，破坏了系统稳定从而导致系统崩溃。

图4　进出水氨氮浓度变化

图4为ACMBR工艺运行期间氨氮进出水浓度变化，从图中可以明显看出，该工艺对氨氮除去有很好的效果，平均氨氮去除率高达96.47%，最高可达99.50%，当氨氮浓度高达2000mg/L时，出水氨氮仅仅稍微上升，降低浓度后仍能恢复正常状态，说明ACMBR有很强的耐受性，且在不超过一定范围时，具有很强的自我调节能力；但是当加入沼液后，出水氨氮急剧上升，并且不可恢复，直到最后系统崩溃。猜测可能是沼液中存在某种物质，抑制了微生物分解氨氮，导致氨氮积累从而抑制微生物的活性，导致系统崩溃。

7 结论

（1）ACMBR结合了三相流化床和膜生物反应器的优点很好地实现了好氧、兼氧和厌氧污水处理一体化，极大程度的发挥了好氧菌、厌氧菌和兼氧菌的协同作用。

（2）ACMBR工艺对高浓度CODcr有很强的耐受能力，且CODcr去除效率高，平均CODcr去除率高达97.31%，最高可达99.47%。适用于处理猪粪水等富含有机物的养殖污水。

（3）ACMBR工艺对氨氮的耐受能力和去除率非常高，在氨氮浓度为2000mg/L条件下，仍能正常运行，平均去除率高达96.47%，最高可达99.50%。

（4）ACMBR工艺结构简单，占地面积小，运行费用低，非常适合中小型畜禽养殖场污水处理。

[1] 秦伟，郭曦.养殖场废水处理初探[J].四川农机，2006（1）：35-37.

[2] 林选才，刘慈慰.给水排水设计手册（第2版）[M].中国建筑工业出版社，2004.