分散式高浓度有机废水处理方法研究

辽宁北方环境保护有限公司 师玉成

随着养殖规模化的高速发展,带来的环境问题也日益严重，集约化畜禽养殖无法避免粪便等污染物大量集中产生,导致畜禽粪便等污染物排放密度加剧、农牧出现严重脱节,严重影响周围环境,制约社会经济可持续发展、危及国家的生态安全，传统处理模式已经不能满足规模化猪场废水处理的需要。为解决养猪废水等高浓度有机污染物严重污染问题，实现分散的高浓度有机废水全过程高效处理和资源化回用，高效的组合式处理模式应运而生，小规模畜禽养殖场污水有机物含量高、具有分散、转运成本高，污水处理设施建设及运行成本高，管理难度大等问题亟待解决。

针对高浓度有机废水的处理，在常用工艺基础上，采用组合工艺“预处理+高级氧化+两级A/O+气升式MBR”对某养猪场废水处理应用进行相关设计、研究。

一、工艺介绍

见图1

图1 工艺流程

（一）进水水质单位（mg/L)

见表1

表1 进水水质指标 单位（mg/L)

（二）预处理模块

针对分散式高浓度有机废水处理的特点，并取实际养猪场化粪池废水进行水质分析得出：养猪场废水有高COD、高氨氮、高SS、低动植物油的特点。通过比选多种预处理的技术，最终选择旋转格栅机作为初级过滤，使用隔油毡对滤液进行隔油处理，最后通过布袋过滤器对废水进行精细过滤，以去除废水中的颗粒物，保证后续膜处理过程的正常运行，形成“旋转式格栅除污机+隔油+布袋式过滤器”的预处理模块。

分散的高浓度有机废水(养猪废水）通过水泵送入旋转格栅机处理，处理后污水流至隔油调节池，栅渣暂存于渣槽中；在调节池中对废水进行均质均量，池内设有隔油毡，用于吸附含油污水中的油污；污水经过一级提升泵送至布袋过滤器中，进一步去除污水中的SS，破解了传统预处理工艺对污水中细微颗粒物去除效果差的问题，提高了油类和悬浮物去除率10-15%。

（三）高级氧化池模块

高级氧化池模块工艺流程

模块分为四个部分：PH调节池、LEM-DF反应器、絮凝沉淀池、PAC/PAM加药系统,其中LEM-DF反应器是模块的核心部分，以废水为电解质进行电解处理。

布袋过滤器出水自流进入LEM-DF反应池中进行电化学氧化，使用LEM氧化剂（LEM参数：含铁量75%，催化剂量5%，含碳量5-15%，孔隙率≥65%，颗粒强度≥600kgf/cm2)，以废水为电解质进行电解处理，降解一部分COD（大约降低40%）、提高废水的可生化性，出水在絮凝沉淀池中，加入絮凝剂进行沉淀，絮凝沉淀存于渣槽中，上清液自流入一级反硝化池中进行下一步生化反应。

（四）两级A/O反应模块

污水经过预处理后，进行两级AO反应。首先进行一级厌氧反硝化反应，然后进入一级好氧硝化反应，一级好氧池中进行曝气处理。一级好氧池内硝化液通过回流泵进行回流，出水进行二级反硝化反应，然后进入二级好氧池.

它的优越性是除了使有机污染物BOD得到降解之外,还具有一定的脱氮除磷功能，污水在好氧段，有机物（BOD5）被好氧微生物氧化分解，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段异养菌将污水的有机物水解为有机酸，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N(NH4+)氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，污水经缺氧段时，活性污泥中的反硝细菌对CODcr进行反硝化，使硝态氮得到有效去除，达到同时去除BOD5和脱氮的很好效果，实现污水无害化处理。

（五）膜处理模块

通过研究膜组件和反应器结构，优化高径比，形成气升式MBR膜生物反应器结构，随后进入MBR反应池（MBR膜引入烟囱效应，优化高径比、曝气方式及曝气量、产水模式及时间等参数，形成独特膜组件结构，同时实现曝气充氧、旋流冲洗和液体循环三功能）,有效解决了传统MBR膜反应器在处理禽畜养殖等废水时膜污染的问题，保证反应器在北方寒冷地区冬季的效果稳定。

在气升式MBR中，集水管、出水管、进气管对膜丝起支撑作用，利用抽吸力从出水口得到净化水；内曝气管，保证膜丝充分抖动，强化气水擦洗效果；活性污泥去除水中污染物，减缓膜堵塞、膜污染的问题，被膜分离得到净化水；膜组件两侧设置隔板加速内循环，形成“烟囱效应”，加强气、水混合流速，实现冲氧、冲洗和液体循环三大作用；反应器内同时形成好氧、缺氧、厌氧区，实现对氮磷的去除，此方式具有以下优势：固液分离效果好，出水水质优质稳定；大幅减缓膜污染，延长使用寿命；厌氧与好氧共存，脱氮除磷效果好；剩余污泥产量小，无二次污染；设备设施结构紧凑，占地面积小，运行成本小；克服了传统工艺中出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足，自动化控制，操作和维护管理简单；模块化设计，可根据需要与其他工艺组合联用。

（六）紫外消毒模块

合格产水使用管式紫外消毒器对出水进行消毒，病菌消杀率≥99%，经紫外消毒后暂存于清水池，膜浓缩液进行回流至一级反硝化池中。

二、养猪场废水设计

根据组合工艺“预处理+高级氧化+两级A/O+气升式MBR”，对养猪废水进行如下设计。

（一）某养猪场废水处理规模：5m3/d

（二）主要设备及非标设备设计

1.预处理部分

（1）污水提升泵：用于污水不具备自流进入隔油调节池时，将污水提升至调节池内。流量0.5m3/h，H=5m，功率0.37kw，一用一备。

（2）旋转格栅机：对污水进行初步过滤，用于去除0.1-0.5mm以上粒径的SS。设计处理量0.5m3/h，尺寸L*W*H为1.2*0.6*0.8m，功率：0.75kw。

（3）隔油调节池：用于调和水质水量及去除污水中油类物质。设计调节池污水停留时间20h，有效容积为4m3，尺寸L*W*H为1*1.6*2.8m，材质：碳钢。

（4）隔油毡：用于吸附污水中的油类物质。尺寸1*1m，厚度5mm，吸油量3.5L/m2。

（5）渣槽：用于存储旋转格栅机中产生的栅渣。有效容积0.4m3，尺寸L*W*H为 1*0.4*1.3m。

（6）二级提升泵：将调节池中的污水提升至布袋过滤器。流量0.5m3/h，H=5m，功率0.37kw，一用一备。

（7）布袋过滤器:用于对污水进一步过滤,设计处理量5m³/h，尺寸L*W*H为0.15*0.15*0.7m。

2.高级氧化池

内分四区，包括pH调节、LEM、DF、絮凝沉淀池，有效容积6m³，污水总停留时间30h。尺寸L*W*H为1.2*2*2.8m

3.生化处理

（1）一级缺氧池:有效容积9m³，污水停留时间45h。尺寸L*W*H为1.8*2*2.8m。

（2）一级好氧池:有效容积9m³，污水停留时间45h。尺寸L*W*H为1.8*2*2.8m

（3）硝化液回流泵:流量1m3/h，H=5m，功率0.37kw。

（4）二级缺氧池:有效容积9m³，污水停留时间45h。尺寸L*W*H为1.8*2*2.8m

（5）二级好氧池:有效容积9m³，污水停留时间45h。尺寸L*W*H为1.8*2*2.8m

4.气升式MBR反应器

有效容积2.5m³，污水停留时间6h。尺寸L*W*H为0.7*1*3.8m

5.出水、出泥和消毒部分

（1）污泥回流泵:流量0.5m3/h，H=5m，功率0.37kw。

（2）清水池:用于储存合格出水,尺寸L*W*H为1*0.65*2.8m

（3）污泥池:用于储存剩余污泥,尺寸L*W*H为1*0.65*2.8m

（4）出水消毒

使用管式紫外消毒器对出水进行消毒，病菌消杀率≥99%。

三、结论

经过对养猪废水的调试运行得出以下结论：“预处理+高级氧化+两级A/O+气升式MBR”工艺在以养猪场废水处理中程序是这样的：预处理部分，提高浮油和悬浮物去除率10%-15%；高级氧化部分，以废水为电解质进行电解处理，降解一部分COD（大约降低40%）；两级A/O工艺一部分去除大部分的有机物，达到同时往除BOD5和脱氮的效果，实现污水无害化处理；膜处理部分，含气升式MBR处理单元降低膜污染，提高膜寿命6%-8%，脱磷脱氮率提高3%-5%，处理后出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准。“预处理+高级氧化+两级A/O+气升式MBR”工艺对今后处理分散式高浓度有机废水项目起到一定的指导作用。