养猪污水处理工艺
近年来，集约化大中型畜禽场粪便流失污染已成为较为突出的环境问题。规模化养殖场每天排放的污水量大、集中，且COD、NH3-N和总磷等浓度高，携带的病原菌危害大，若不经有效处理，势必导致周边水域污染、生态环境恶化。沼气发酵、新型生物发酵床以及UASB等厌氧技术被广泛应用到高浓度的养殖污水处理，但这些技术很难实现达标排放和回用。
采用缺氧/好氧/一体式膜生物反应器(MBR)工艺对某养猪场污水进行处理，目的是追踪并优化该处理工艺，使污水处理后能回用于猪圈的冲洗、果园的灌溉以及河塘水产养殖。
1进、出水设计参数
根据多次现场调查、实测结果，确定设计污水处理量为100m3/d，进水为厌氧沼气池出水。设计进、出水水质如表1所示。
2处理工艺及设计、运行参数
2.1工艺流程
设计采用缺氧/好氧/一体式膜生物反应器处理工艺。缺氧池和好氧池合壁组建，通过溢流孔对污水进行导流。好氧池内安装液位计，自控系统根据液位高低启闭潜水泵以调节曝气池内水量。一体式膜生物反应器为铁制，将风机、出水离心泵、加药槽、流量计等设备置于一室，可以提高设备空间利用率。膜反应器膜面积为400m2，污水处理系统采用人工和自动双重控制。
污水处理流程如图1所示。
2.2设计参数及运行条件
主要构筑物及设备参数见表2。
3处理效果与分析
3.1运行效果与控制
该工程调试期为35天，缺氧池调试污泥来自厌氧沼气池，曝气池接种污泥来自某造纸厂二沉池。调试启动阶段采取间歇式进水，6～10h换水一次，换水前停止曝气，静止0．5～1h，排去上清液，持续3周。曝气池污泥浓度增加后，对一体式膜生物反应器进行调试，直至整个系统按设计正常运行。调试阶段进水温度为19～23℃，pH值为6～8．5，曝气池启动时MLSS为8400mg/L。
针对调试阶段和调试完成后50天的水质进行跟踪检测，取样周期为调试阶段每5天一次，调试结束后10天一次，跟踪了各个工艺单元对COD和NH3-N以及整体工艺对TN、TP的去除效果。
①缺氧池对COD和NH3-N的去除
缺氧池调试启动阶段，由于污水来自厌氧的沼气池，臭味大且为深绿色，缺氧池对COD和NH3-N的去除效果不明显，去除率分别为17%～21%和6．4%～13%。调试20天后，由于污泥的成熟以及膜反应器回流水的混合，使氨氮浓度下降，COD和NH3-N的浓度最高降低50%和70%。正常运行后，缺氧池内COD和NH3-N保持在一定的浓度范围，已处于稳定运行状态。
②曝气池对COD和NH3-N的去除
曝气池有效水深为3m，底部采用微孔曝气器。在调试启动后的10天内，曝气池采用连续24h曝气培养方式，对COD的去除率可达51%，但曝气池内污泥浓度保持在800～1100mg/L，水体溶解氧高达6～8mg/L。溶解氧过高，有机物含量不足，导致污泥增殖受阻。由于该工程在设计时未预留曝气排空管，从调试的第11～20天采用间歇式曝气(即曝气1h，停曝0．5～1h)使水中DO保持在1～3．5mg/L，不仅满足了微生物生长、繁殖的需要，同时也能抑制厌氧菌的生长，防止水体发臭，还避免了曝气设备的更换。在此期间，COD持续下降，污泥浓度增长较快，至第20天MLSS为3860mg/L。20天后采取连续进水、连续曝气方式培养污泥，污泥浓度保持在3450～3900mg/L，对COD和NH3-N的去除率分别保持在50%～56%和50%～60%。调试完成后的近2个月内，对NH3-N和COD的去除效果都较为稳定，曝气池出水COD和NH3-N分别保持在300mg/L和30mg/L左右。
③MBR的污泥生长情况及对COD、NH3-N的去除
膜生物反应器的调试在曝气池污泥达到一定浓度后启动，接种污泥来自曝气池混合液。膜生物反应器启动后，整个污水处理系统采取全自动连续进水、曝气运行模式。膜区内的MLSS在10天内增长较快，之后通过回流和排泥稳定在7～8g/L左右。由于污泥浓度增加，对有机物的去除率提高，污泥负荷稳定在1．7kgCOD/(kg·d)，COD去除率由70%提升至90%以上。虽然硝化细菌的生长世代周期较长、增殖缓慢，但在MBR这种能够实现完全固液分离的反应器中，细菌可以被截留下来，使得反应器内硝化菌数量逐渐积累，对NH3-N的去除率也由原来的80%提高到95%。
④整个系统对TN和TP的去除
在各单元正式启动之后，对进、出水TN和TP进行监测，在调试稳定后定期对膜池进行剩余污泥的排除。
该工艺对TN和TP均具有较好的去除效果，其中TN最高去除率为87．4%，系统稳定后平均去除率为85．8%;对总磷的最高去除率为78%，正常运行后平均为72%。随着系统的稳定和细菌培养时间的增加，世代时间较长的硝化细菌逐渐成熟，硝化能力的加强保证了缺氧池反硝化反应所需的硝酸根离子，促进了脱氮效果的提高。剩余污泥的排除不仅减少了污泥对膜组件的污染，排除了老化的污泥，同时有效地去除了污泥中的磷。
3.2项目验收指标
调试完成后水质指标完全达到设计指标要求。验收监测数据见表3。
4经济成本分析
电价按0．6元/(kW·h)计算，清洗药剂主要为0．3%的烧碱、2%的柠檬酸或1%的盐酸(膜孔堵塞、出水量减少时清洗)，电费和药剂费合计为1．33元/m3。
经济分析见表4。
5结论
①调试阶段是活性污泥的适应和增长期，污水中溶解氧过高会导致活性污泥的自身分解加快，从而达不到污泥增殖的目标。因此，合理的控制曝气量有利于活性污泥的生长和繁殖。
②缺氧/好氧/一体式膜生物反应器工艺运行稳定后，对养殖污水的COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别可达90%、95%、85．8%和72%，具有较好的处理效果。污水处理成本为1．33元/m3，具有较强的可操作性。
③缺氧/好氧/一体式膜生物反应器工艺的处理出水水质能较好地满足猪圈冲洗和果园浇灌的需求，但该工艺在TP的去除上还有待进一步强化。
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