畜牧养殖污水自动化处理工艺

摘要：畜牧养殖的过程产生的污水含有大量的磷、氮等成分，属于高浓度的有机污水。本文采用PLC为控制器，通过污泥处狸、预处理、好氧处狸、深度处理等环节，使处理后的水质能够达到《农田灌溉水质标准》、《畜禽养殖业污染物排放标准》规定的排放标准。

关键词：畜牧养殖;污水处理;自动控制

一、项目要求

本项目合作企业存栏母猪 2000 头、仔猪约 4000 头、保育猪 7000 头、育肥猪约 8000 头;该场实行严格的雨污分流，猪舍采用水泡粪的清粪工艺。

综合考虑养殖场地、运行管理经费、水质要求、系统操作难易程度等诸多因素：（1）畜牧养殖场污水排放是一个波动大且不连续的过程量，因此前期需要增加水质水量调节环节;而且养殖污水中大量含有粪渣等杂物，因此在进行生化处理之前，必须增加过滤环节，给予去除;（2）畜牧养殖污水中含有高浓度的有机污染物，因此需要增加厌氧+好氧的生化处理环节;（3）畜牧养殖污水中含氨氮的浓度高，因此在好氧生化處理过程中必须要具备生物脱氮功能。（4）畜牧养殖污水即使经过生化处理后，还是会有大量的大分子有机污染物，因此一级好氧处理后建议增加二级强化好氧处理。最后，畜牧养殖污水处理难度大，经过二级生物处理后 COD、TP、粪大肠菌群数仍无法稳定达到相关的水质排放指标，有必要进行深度处理工艺。

按照以上工艺路线，考虑原厂现存的污水处理设备，就预处理系统、生化处理系统、深度处理系统选择如下：本养殖污水处理工程预处理系统采用现有的格栅集水池+固液分离机+初沉池+水解酸化池;厌氧处理系统采用现有两级厌氧反应罐;好氧处理系统采用生物脱氮 A/O 系统+臭氧接触+接触氧化工艺;深度处理系统采用臭氧反应池+ 混凝沉淀+接触消毒工艺。该污水处理工艺技术成熟，运行稳定。根据业主要求，本污水处理系统产生的污泥经浓缩后采用叠螺式污泥脱水机和现有带式浓缩脱水一体机进行脱水，脱水后的泥饼进行综合利用或外运处置。

二、污水处理工艺

畜牧养殖污水处理系统工作流程如图1所示。

（一）预处理

1. 格栅：用于过滤畜牧养殖场粪污水中体积较大的杂物：如养殖过程中不慎掉落的垃圾（注射器、塑料袋）、胎衣、猪毛等。

2. 预曝调节池：用于收集畜牧养殖场排出的粪污水，调节水质、水量，降低因水质、水量变化而对后续污水处理系统产生的冲击负荷。池底安装有防堵空气搅拌管，防止污水中的粪渣在池内沉积;池内安装污水提升泵，收集的粪污水通过水泵提升进入固液分离机进行处理。

（二）厌氧处理系统

1. 水解酸化池：利用水解细菌、产酸菌等微生物的共同作用，通过水解酸化池降解畜牧养殖污水中的有机物，将大分子污染物降解成为小分子，同时，将难降解转变成为易降解，从而提高废水的可生化性。池内安装污水提升泵，污水通过水泵抽至一级厌氧发酵罐进行处理。

2. 一级厌氧发酵罐：污水在一级厌氧发酵罐内在水解细菌、产酸菌、产甲烷菌等微生物的共同作用下可在无能耗的条件下将废水中有机物降解，提高废水的可生化性;同时污水中有机物在产甲烷菌的降解作用过程中产生沼气。

（三）好氧处理系统

1. 一级缺氧池：池内安装潜水搅拌机，二沉池 1 回流污泥和一级接触氧化池回流的硝化混合液与进水在此进行泥水混合，在缺氧（DO<0.5mg/L）条件下，反硝化菌通过污水中的有机物碳源，将回流硝化液中的硝态氮，基于反硝化作用，转变成氮气排放，从而实现脱氮。

2. 接触氧化池：采用推流式接触氧化池，在氧化池的池底安装微孔曝气器，鼓风曝气不仅可以供氧气，还可以通过搅拌作用，提高好氧菌的活性，降解掉污水中的有机污染物，与此同时，硝化菌通过硝化作用，使氨氮变成硝态氮。活性污泥中的聚磷菌可以吸收磷酸盐，最后以聚磷的形式积聚沉淀池。最终以污泥的形式排出污水处理系统。一级接触氧化池设置混合液消泡泵，在运行有泡沫时进行消泡;一级接触氧化池末端安装硝化液回流泵，硝化混合液回流至一级缺氧池进水端。

3. 臭氧接触池：猪粪污水经过了猪舍泡粪沟内长时间的浸泡及污水处理设施前期的厌氧、好氧生化处理，一级 A/O 好氧系统出水中仍还含有大量难生化降解大分子污染物质。臭氧接触池的池底安装臭氧钛板曝气盘，并配套臭氧发生器 1 套，在臭氧接触池内通入臭氧，使得难降解物质在臭氧的作用下，大分子有机污染物的变成易生化降解的小分子有机物，有利于后续进一步的生化处理净化，并通过臭氧接触器实现脱色的作用。

三、污水处理自动化控制系统

本污水处理自动控制系统选用中型PLC以及多个小型PLC 搭建整个控制系统，本污水处理自动控制系统可分为五大单元：（1）预处理系统，主要包含格栅集水池潜水搅拌机、固液分离机及水泵、水解酸化池潜水搅拌机、厌氧系统内的进水泵、搅拌设备及中间调节池的搅拌风机控制。（2）好氧处理系统，主要包含高效澄清分离器、加药、潜水搅拌机、曝气系统、混合液回流、混合液消泡、排泥控制。（3）深度处理系统，主要包含加药、溶药池机械搅拌、混凝池机械搅拌控制、回用水池液位安全控制、排泥装置及消毒控制。（4）污泥处理系统，主要包含污泥螺杆泵、带式压滤机、药剂泵、清洗泵、空压机的控制。（5）沼气系统，主要包含贮泥池内排泥泵、滤液收集池清洗水泵、压滤机压滤系统的运行控制。

在此基础上，通过上位机和触摸屏实时动态的监控养殖污水处理的整个过程。而且可以通过历史数据、报表查询等功能对数据进行采集和处理。

参考文献：

[1]潘芳伟.电气控制与PLC技术[M].科学出版社. 2014.

[2]鲁为华，靳省飞.伊犁绢蒿种子黏液提取工艺及对畜禽粪便污水的净化效果[J].农业工程学报. 2018（21）.

[3]石奥，张建淼.北京市规模化畜禽养殖场粪便和污水监测及承载力估算[J].家畜生态学报. 2018（04）.

作者简介：

潘芳伟（1982-），女，汉族，浙江丽水人，硕士研究生，丽水市138第二层次人才;研究方向：电气控制技术。

项目支持：2019市本级公益性技术应用研究计划项目畜牧养殖污水处理的自动控制系统设计（编号2019GYX04）.