膜生物技術在畜禽糞便廢水處理中的應用
摘要：集約化畜禽糞便廢水的污染量已經超過工業廢水及生活污水，逐漸成為上海市地面水主要污染源。奉賢蘆涇飼養場豬糞廢水具有典型的高濃度、高SS、高NH3-N等特點，采用膜生物技術作為主要處理工藝，不僅避免了常規厭氧處理方法操作管理不便、系統酸化以及存在沼氣爆炸安全隱患等弊病，而且從調試結果看，以膜生物反應器為主的整套廢水處理設施處理能力大、凈化功能好、脫氮效果穩定，且不會出現污泥膨脹等影響正常運行的現象。膜生物技術作為處理該類廢水的一種有效方法值得進一步推廣。
關鍵字：畜禽糞便 廢水生物膜 有效處理
1前言
近年來，隨著上海市畜禽養殖業的發展和"菜籃子工程"的實施，集約化、規模化畜禽養殖業迅速崛起。據估算，全市畜禽廢棄物年排泄量相當于1700萬人口的排泄量之多，若按BOD5估算，全市畜禽BOD5的排泄量相當于3000萬人口的排泄規模。為了減輕市郊水環境日趨嚴重的污染問題，畜禽糞便廢水的處理顯然極其必要。畜禽糞便廢水有機物濃度高、氨氮濃度高、惡臭嚴重，對其處理目前尚缺乏成功的經驗。該類廢水的處理難度較高，常規的厭氧—好氧處理難以實現氨氮達標排放。本文介紹膜生物技術處理某養豬場排放廢水，取得了很好的效果。
2處理設施概況
奉賢蘆涇飼養場廢水處理設施設計水量為60m3/h,經實地取樣分析，進水水質如表1。
 |
3工藝選擇及工藝流程
畜禽糞便廢水是一種高COD和高NH3—N的廢水，要實現去除COD和去除NH3—N的目的，達到排放的要求，必須采用具有硝化－反硝化功能的生物脫氮系統，理論上來說采用生化厭氧+好氧處理較適合。但以下幾點因素限制了厭氧處理技術在畜禽糞便廢水處理中的應用：1）厭氧處理對溫度、pH等環境因素很敏感，對操作人員要求高，不適用于畜牧場；2）畜禽糞便廢水氨氮濃度高，實際操作中容易造成系統酸化；3）厭氧處理會產生一定量的沼氣，由于沼氣收集系統造價高、操作要求高，若直接排放存在安全隱患。
因此，厭氧+好氧處理不是最合適的選擇。而單一的好氧處理對氨氮沒有很好的處理效果。為了達到穩定脫氮的效果，設計采用處理能力大、凈化功能高的膜生物廢水處理技術。廢水首先經過螺旋式固液分離機預處理后，清液進入調節池，均衡水質水量后用泵打入處理池，處理后通過膜分離單元的水排放，處理過程產生的污泥排入污泥干化池。
4工藝原理及特點
生物處理池中關鍵的膜分離單元，以一定間隔放置在池后端，池內的活性污泥對廢水中的有機物進行降解。降解后的水通過中空絲狀膜排放。膜孔孔徑為0.1μm,顆粒性物質及活性污泥不能通過該膜孔而被分離。
細菌等不會通過膜孔而流失，而是附著后形成生物膜，隨著時間的增加，生物膜上能生長世代時間較長、增殖速度慢的硝化菌。由于微生物附著生長并使生物膜具有較少的含水率，單位處理池容積內的生物量可比普通活性污泥高5～20倍，因而具有較大的處理能力。又由于硝化菌的生產繁殖，使處理池不僅能有效地去除有機污染物，且具有一定的硝化脫氮功能。
生物處理池采用微孔曝氣器曝氣，部分污泥回流至池前端，回流比最高可達到9：1。在膜分離裝置前，高濃度活性污泥與廢水充分混合，有機物在被微生物降解的同時，NH3—N也被亞硝酸菌氧化成NH3-，再回流至池前端利用進水的有機物碳源進行反硝化，最終使NH3-還原成為N2，達到脫氮的作用。在正常運轉后，處理池中活性污泥濃度可達8000～12000mg/L。
采用膜生物技術的處理工藝與普通活性污泥法相比較，膜生物處理池通過膜分離單元將清水直接抽出，不參加回流的部分污泥可直接被分離，不需要再設置二沉池進行固液分離。這樣池內的活性污泥及微生物不會流失，可保持高濃度的微生物菌類，這樣保證了穩定的有機物降解率和NH3—N去除率，同時由于處理池中的活性污泥濃度是普通活性污泥法污泥濃度的3～4倍，使其占地面積只有普通活性污泥法處理池的1/4～1/3。
5調試及運行狀況
該廢水處理站2000年3月開始調試，取松江張澤養豬場好氧活性污泥進行接種、馴化。進水量在馴化過程中漸次放大，維持2周后投入使用。分4個階段進行水質監測（見表2）。通過表2可以看到，隨著時間的推移，池中的硝化作用逐漸增強，NH3-N指標逐漸達到標準，其間有由于NO3-N累積引起CODCr超標、最后完全達標的過程。膜生物技術脫氮作用是通過硝化菌的不斷繁殖實現的。
根據各階段調試的出水水質監測，2000年8月出水水質分析結果顯示，CODCr=150mg/L、BOD5=40mg/L、SS=70mg/L、NH3-N=1mg/L，都大大低于設計標準。
上述排放指標達到了《上海市畜禽糞便綜合處理工藝技術方案征集任務書》規定的排放標準，而且達到了合流污水接管標準。整套處理設施占地面積200m2，能耗9.6kW，主要為水泵、鼓風機動力消耗，每日開啟時間在8h左右，每日耗電量在80kWh。本工藝無需投加藥劑，因此日常運行費用主要由電費、人工費組成。
 |
6結論
本處理設施證明了膜生物膜技術在針對高COD、高NO3-N的畜禽糞便廢水處理是非常有效的。我們將膜生物處理技術的特點總結如下：
1）處理出水水質穩定；
2）處理設備占地面積小；
3）處理效率高，抗有機負荷沖擊能力強；
4）動力消耗低；
5）由于活性污泥不會流失，因此不會出現污泥膨脹影響正常運行的現象；
6）操作管理簡單。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
