近年來，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的推進(jìn)，規(guī)?；?、集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，由此所帶來環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重。污染源普查動態(tài)更新調(diào)查數(shù)據(jù)表明，2010年，全國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的化學(xué)需氧量和氨氮排放量分別達(dá)到1184萬t和65萬t，占全國排放總量的45%和25%，占農(nóng)業(yè)源的95%和79%。同時，據(jù)國家環(huán)保總局在對全國23個省市調(diào)查發(fā)現(xiàn)，90%的規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場未進(jìn)行環(huán)境評價，60%的養(yǎng)殖場缺乏必要的污染防治措施。畜禽養(yǎng)殖污染已經(jīng)成為繼生活污水和工業(yè)廢水后更大的污染源。

　　養(yǎng)殖廢水主要包括尿液、殘余糞便、圈舍沖洗水及飼料殘渣等，其處理模式可分為: 還田、自然處理以及工業(yè)化三種處理模式。其中工業(yè)化處理模式是目前最受關(guān)注的一種處理技術(shù)?，F(xiàn)階段國內(nèi)外工業(yè)化治理畜禽養(yǎng)殖廢水的工藝大致相同，各工藝組合方式較多，但市場上投入生產(chǎn)運(yùn)行的治理設(shè)施鮮少有總氮、氨氮排放達(dá)標(biāo)的。本文以廣東省某奶牛養(yǎng)殖場為研究對象，介紹一種出水能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的“UASB—兩級AO—化學(xué)除磷—穩(wěn)定塘—人工濕地”氧化塘組合工藝，有效減少養(yǎng)殖廢水對周邊生態(tài)環(huán)境的污染。

　　1 工程概述

　　廣東省某奶牛養(yǎng)殖場存欄奶牛規(guī)模為3000頭，嚴(yán)格實行清潔生產(chǎn)，采用干清糞工藝，即清污分離，將糞便與牛尿、沖洗水分開處理。糞便直接外運(yùn)作為農(nóng)用肥料，牛尿、沖洗水及擠奶洗乳廢水和少量生活污水等統(tǒng)一收集后進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

　　該養(yǎng)殖場污水處理站設(shè)計處理規(guī)模為400 m3/d，每天運(yùn)行24 h，約17 m3/h。出水水質(zhì)參照廣東省《水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)第二時段一級標(biāo)準(zhǔn)和《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 44/613—2009)兩者中較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。具體設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)值如表1所示。

　　2 處理工藝選擇

　　2.1 水質(zhì)分析

　　養(yǎng)殖廢水污染物濃度高，含有大量的病原微生物并有惡臭，屬于難處理廢水，分析該養(yǎng)殖場廢水組成，其具有以下特征：

　　水量水質(zhì)變化較大，沖擊負(fù)荷大;

　　廢水固液混雜，懸浮物多，有機(jī)物濃度高，可生化性強(qiáng);

　　廢水氨氮濃度高，碳氮比易失調(diào)，氣味重，屬難處理廢水;

　　廢水中糞大腸菌群數(shù)高，出水段需進(jìn)行消毒處理;

　　廢水處理過程中產(chǎn)生的污泥、廢氣可綜合利用。

　　2.2 處理工藝選擇

　　國內(nèi)外對于畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢水所用的處理工藝大致相同，即固液分離+厭氧技術(shù)+好氧技術(shù)，其中固液分離技術(shù)一般包括：離心、過濾、氣浮、絮凝、沉淀等工藝;常用的厭氧工藝主要有：上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)、升流式污泥床反應(yīng)器(USR)、厭氧生物濾池以及兩段厭氧消化法等;而好氧處理工藝主要有：氧化溝、序批式活性污泥法(SBR)、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法、厭氧/好氧(AO)以及兩級AO等。

　　根據(jù)本工程的特點，兼顧耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)、處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定等要求，最終定為“沉降固液分離+UASB+兩級AO+化學(xué)除磷+穩(wěn)定塘+人工濕地”+氧化塘聯(lián)合治理工藝。

　　UASB反應(yīng)器耐沖擊性能強(qiáng);無需混合攪拌設(shè)備，靠水流和發(fā)酵過程中產(chǎn)生沼氣的上升運(yùn)動，不僅使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài)，而且利于有機(jī)物的降解;采用改良后的氣、固、液三相分離器，能強(qiáng)化顆粒污泥的回流。UASB進(jìn)水中SS需要適當(dāng)控制，以防止對處理效果的影響。由于養(yǎng)殖廢水SS濃度較高，故在進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)之前需采取一定的預(yù)處理措施，本工程采用機(jī)械粗格柵和專用的牛糞廢水固液分離機(jī)去除懸浮固體和糞渣，本工程采用粗格柵和斜篩攔截廢水中粗大的漂浮、懸浮固體和糞渣，而后采用沉淀法將重于水的懸浮物從水中分離出來，濾出的糞渣干化后可作為肥料回收利用。

　　兩級AO，即Bardenpho工藝(前置AO和后置AO)，是一種硝化/反硝化工藝。前置缺氧池利用回流混合液中的硝酸鹽氮和原污水中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行反硝化，出水進(jìn)入前置好氧池后，有機(jī)質(zhì)被氧化、含氮有機(jī)物氨化、氨氮發(fā)生硝化作用，同時前置反硝化產(chǎn)生N2在此好氧池經(jīng)曝氣吹脫釋放。前置好氧池出水進(jìn)入后置缺氧池進(jìn)行內(nèi)源反硝化脫氮，產(chǎn)生的N2在后置好氧池經(jīng)曝氣吹脫，同時內(nèi)源代謝產(chǎn)生的氨氮在后置好氧池得到硝化。如此經(jīng)過多次的碳氧化-硝化-反硝化過程，廢水中的有機(jī)物和氨氮大部分被轉(zhuǎn)化為無機(jī)物從水中去除，小部分則轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì)，通過定期排泥排出系統(tǒng)。由于廢水中碳氮比較低，在運(yùn)行過程中定期添加乙醇以補(bǔ)充碳源，保證工藝的脫氮該工藝脫氮率能高達(dá)90% ~ 95%。

　　經(jīng)生化處理后的廢水中磷和氨氮含量仍然較高，為了達(dá)到穩(wěn)定出水標(biāo)準(zhǔn)，采用化學(xué)除磷強(qiáng)氧化和強(qiáng)氧化化學(xué)除磷來滿足要求，化學(xué)除磷藥劑采用石灰和絮凝劑PAM，出水通過強(qiáng)氧化劑漂白水將污廢水中的NH4+氧化成N2，同時可能殺滅污水中的絕大多數(shù)病原微生物，防止有害微生物的污染。由于除磷后出水呈弱堿性，化學(xué)除磷藥劑采用石灰和絮凝劑PAM，出水需加酸調(diào)節(jié)pH。由于該出水仍不滿足環(huán)保局規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，還需進(jìn)一步處理，根據(jù)業(yè)主單位提供現(xiàn)有場地，將現(xiàn)有的水塘改造成穩(wěn)定塘和人工濕地，穩(wěn)定塘和人工濕地均屬于污水的土地處理系統(tǒng)，一般由菌藻、各種微生物、水生動植物、魚類等部分組成，各部分共同作用，構(gòu)成一個復(fù)雜的自然生物處理系統(tǒng)。污水在該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)通過過濾、吸附、沉淀、植物吸收、微生物降解等途徑進(jìn)一步的物化和生物處理凈化，有效實現(xiàn)了污水站的節(jié)能減排。出水可達(dá)標(biāo)排放或回用來沖洗牛舍等。具體工藝流程見圖1。

　　本工藝固液分離機(jī)和初沉池糞渣輸送至污泥干化場地進(jìn)行干化，作為肥料回收利用。后續(xù)沉淀池產(chǎn)生的剩余污泥通過濃縮加藥調(diào)理后，進(jìn)入污泥脫水機(jī)脫水處理，脫水后的泥餅外運(yùn)處置。具體工藝流程如圖1所示。

　　3 主要構(gòu)筑物與設(shè)計參數(shù)

　　奶牛養(yǎng)殖廢水處理工藝流程如圖1所示。

　　格柵槽：1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為5.0 m×3.0 m×1.0 m，內(nèi)置2臺格柵，柵間隙為5 mm;設(shè)有2臺不銹鋼斜篩。

　　初沉池：1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為5.0 m×6.0 m×4.0 m，表面負(fù)荷0.86 m3/(m2·h);設(shè)有1臺潛污泵，單臺功率0.75 kW。

　　調(diào)節(jié)池：1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為8.5 m×6.0 m×4.0 m，有效容積180 m3，停留時間為10.8 h;設(shè)有1套水下推流器;2臺潛污泵(1用1備)，功率2.9 kW。

　　改良型UASB：2座，鋼砼結(jié)構(gòu)，單池尺寸為10.0 m×10.0 m×6.0 m，有效容積540 m3，設(shè)有32套三相分離器;設(shè)計容積負(fù)荷：5.0 kg COD/(m3·d)，SRT=2.7 d。

　　兩級AO池：2座，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為15 m×10 m×4.0 m，有效容積525 m3;設(shè)有4套水下推流器，單臺功率0.85 kW;900套微孔曝氣器;3臺AS16-2CB混合液回流泵，功率1.6 kW;設(shè)有2臺BR200羅茨鼓風(fēng)機(jī)，單臺功率：22 kW，風(fēng)壓：10 kPa，分量：22.66 m3/min。

　　二沉池：1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸4.5 m×4.0 m×4.0 m，表面負(fù)荷約為1.0 m3/(m2·h)，采用豎流式;設(shè)有1臺污泥回流泵，功率1.1 kW。

　　除磷反應(yīng)池：1座，包括反應(yīng)池和終沉池，其中反應(yīng)池尺寸2.5 m×4.0 m×4.0 m，設(shè)有1套除磷加藥裝置，1套PAM加藥裝置和混合攪拌裝置;終沉池尺寸6.0 m×4.0 m×4.0 m，設(shè)有2臺污泥泵，功率0.75 kW。

　　強(qiáng)氧化池：1座，尺寸2.76 m×2.5 m×4.0 m，配消毒裝置1臺。

　　pH回調(diào)池：1座，尺寸2.0 m×4.0 m×4.0 m，設(shè)有1套混合及加藥裝置，1套在線pH儀。

　　污泥處理單元：濃縮池，2座，尺寸4.0 m×3.0 m×3.0 m，有效停留時間t≥12 h;污泥脫水機(jī)，1臺。

　　自然生物處理系統(tǒng)：穩(wěn)定塘，1座，面積6000 m2;潛流式人工濕地，1座，面積3000 m2。

　　4 處理效果

　　本組合工藝24 h運(yùn)行。出水能滿足廣東省《水污染排放限值》(DB 44/26—2001)指標(biāo)要求，并通過相關(guān)部門的驗收。各單元的平均處理結(jié)果如表2所示。

　　5 運(yùn)行成本估算

　　該養(yǎng)殖廢水處理工程運(yùn)行成本估算如表3所示。由表可知，直接運(yùn)行成本為每噸廢水5.32元，在全國典型養(yǎng)殖廢水處理設(shè)施中處于中等偏下偏低水平。

　　6 結(jié)語

　　采用“沉降固液分離+UASB+兩級A/O+化學(xué)除磷+氧化塘穩(wěn)定塘+人工濕地”聯(lián)合工藝處理奶牛場養(yǎng)殖廢水，具有良好的處理效果，且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行成本約為每噸水5.32元，在經(jīng)濟(jì)上可行。按正常運(yùn)行達(dá)標(biāo)排放，每年可減少COD排放量約3640 t，氨氮排放量約100 t，能有效減少了對生態(tài)環(huán)境和周邊水體的污染;解決了厭氧+好氧組合工藝處理過程中，氨氮達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)的問題，具有較高的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益，值得推廣。