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行业新闻

膜生物技术在猪粪便废水处理中的应用

关键词:污水处理

集约化畜禽粪便废水的污染量已经超过工业废水及生活污水,逐渐成为上海市地面水主要污染源。奉贤芦泾饲养场猪粪废水具有典型的高浓度、高SS、高NH3-N等特点,采用膜生物技术作为主要处理工艺,不仅避免了常规厌氧处理方法操作管理不便、系统酸化以及存在沼气爆炸安全隐患等弊病,而且从调试结果看,以膜生物反应器为主的整套废水处理设施处理能力大、净化功能好、脱氮效果稳定,且不会出现污泥膨胀等影响正常运行的现象。膜生物技术作为处理该类废水的一种有效方法值得进一步推广。

    关键字:畜禽粪便 废水生物膜 有效处理

1前言

    近年来,随着上海市畜禽养殖业的发展和"菜篮子工程"的实施,集约化、规模化畜禽养殖业迅速崛起。据估算,全市畜禽废弃物年排泄量相当于1700万人口的排泄量之多,若按BOD5估算,全市畜禽BOD5的排泄量相当于3000万人口的排泄规模。为了减轻市郊水环境日趋严重的污染问题,畜禽粪便废水的处理显然极其必要。畜禽粪便废水有机物浓度高、氨氮浓度高、恶臭严重,对其处理目前尚缺乏成功的经验。该类废水的处理难度较高,常规的厌氧—好氧处理难以实现氨氮达标排放。本文介绍膜生物技术处理某养猪场排放废水,取得了很好的效果。

2处理设施概况

    奉贤芦泾饲养场设施设计水量为60m3/h,经实地取样分析,进水水质如表1。

                表1奉贤芦泾饲养场废水处理设施进水水质和排放要求

          

3工艺选择及工艺流程

    畜禽粪便废水是一种高COD和高NH3—N的废水,要实现去除COD和去除NH3—N的目的,达到排放的要求,必须采用具有硝化-反硝化功能的生物脱氮系统,理论上来说采用生化厌氧+好氧处理较适合。但以下几点因素限制了厌氧处理技术在畜禽粪便废水处理中的应用:1)厌氧处理对温度、pH等环境因素很敏感,对操作人员要求高,不适用于畜牧场;2)畜禽粪便废水氨氮浓度高,实际操作中容易造成系统酸化;3)厌氧处理会产生一定量的沼气,由于沼气收集系统造价高、操作要求高,若直接排放存在安全隐患。

    因此,厌氧+好氧处理不是最合适的选择。而单一的好氧处理对氨氮没有很好的处理效果。为了达到稳定脱氮的效果,设计采用处理能力大、净化功能高的膜生物废水处理技术。废水首先经过螺旋式固液分离机预处理后,清液进入调节池,均衡水质水量后用泵打入处理池,处理后通过膜分离单元的水排放,处理过程产生的污泥排入污泥干化池。

4工艺原理及特点

    生物处理池中关键的膜分离单元,以一定间隔放置在池后端,池内的活性污泥对废水中的有机物进行降解。降解后的水通过中空丝状膜排放。膜孔孔径为0.1μm,颗粒性物质及活性污泥不能通过该膜孔而被分离。

    细菌等不会通过膜孔而流失,而是附着后形成生物膜,随着时间的增加,生物膜上能生长世代时间较长、增殖速度慢的硝化菌。由于微生物附着生长并使生物膜具有较少的含水率,单位处理池容积内的生物量可比普通活性污泥高5~20倍,因而具有较大的处理能力。又由于硝化菌的生产繁殖,使处理池不仅能有效地去除有机污染物,且具有一定的硝化脱氮功能。

    生物处理池采用微孔曝气器曝气,部分污泥回流至池前端,回流比最高可达到9:1。在膜分离装置前,高浓度活性污泥与废水充分混合,有机物在被微生物降解的同时,NH3—N也被亚硝酸菌氧化成NH3-,再回流至池前端利用进水的有机物碳源进行反硝化,最终使NH3-还原成为N2,达到脱氮的作用。在正常运转后,处理池中活性污泥浓度可达8000~12000mg/L。

    采用膜生物技术的处理工艺与普通活性污泥法相比较,膜生物处理池通过膜分离单元将清水直接抽出,不参加回流的部分污泥可直接被分离,不需要再设置二沉池进行固液分离。这样池内的活性污泥及微生物不会流失,可保持高浓度的微生物菌类,这样保证了稳定的有机物降解率和NH3—N去除率,同时由于处理池中的活性污泥浓度是普通活性污泥法污泥浓度的3~4倍,使其占地面积只有普通活性污泥法处理池的1/4~1/3。

5调试及运行状况

    该2000年3月开始调试,取松江张泽养猪场好氧活性污泥进行接种、驯化。进水量在驯化过程中渐次放大,维持2周后投入使用。分4个阶段进行水质监测。通过表2可以看到,随着时间的推移,池中的硝化作用逐渐增强,NH3-N指标逐渐达到标准,其间有由于NO3-N累积引起CODCr超标、最后完全达标的过程。膜生物技术脱氮作用是通过硝化菌的不断繁殖实现的。

    根据各阶段调试的出水水质监测,2000年8月出水水质分析结果显示,CODCr=150mg/L、BOD5=40mg/L、SS=70mg/L、NH3-N=1mg/L,都大大低于设计标准。

    上述排放指标达到了《上海市畜禽粪便综合处理工艺技术方案征集任务书》规定的排放标准,而且达到了合流污水接管标准。整套处理设施占地面积200m2,能耗9.6kW,主要为水泵、鼓风机动力消耗,每日开启时间在8h左右,每日耗电量在80kWh。本工艺无需投加药剂,因此日常运行费用主要由电费、人工费组成。

            

6结论

    本处理设施证明了膜生物膜技术在针对高COD、高NO3-N的畜禽粪便废水处理是非常有效的。我们将膜生物处理技术的特点总结如下:

    1)处理出水水质稳定;

    2)处理设备占地面积小;

    3)处理效率高,抗有机负荷冲击能力强;

    4)动力消耗低;

    5)由于活性污泥不会流失,因此不会出现污泥膨胀影响正常运行的现象;

    6)操作管理简单。

 

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