膜生物技术在猪粪废水处理中的应用.doc

1 膜生物技术在猪粪废水处理中的应用摘要: 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。关键词: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[1, 2 2] ,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废水处理设施设计水量为 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污染物名称 3 污染物浓度( mg/L ) 排放标准要求[3] ( mg/L ) 化学耗氧量( CODCr ) 10000 400 生化耗氧量(BOD5) 4 5000 200 固体悬浮物(SS) 1000 150 氨氮( NH3-N ) 500 5 100 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。该工 6 艺流程如图 1。 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 μ m, 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[4] , 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***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 。 7 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 调试及运行状况该废水处理站 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(见表3)。通过表 3 可以看到, 随着时