《精编》畜禽养殖废水处理技术的研究与应用

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1、畜禽养殖废水处理技术的研究与应用 湖南农业大学农业环境保护研究所 CompanyLogo Contents 畜禽养殖废水处理技术 畜禽养殖粪便处理技术 畜禽养殖污染系统控制理念与原则 畜禽养殖污染防治现状 畜禽养殖废水处理技术的应用示范 CompanyLogo 1 1畜禽养殖污染现状 畜禽养殖污染排放量大第一次污染源普查资料显示 我国主要污染物排放量中 农业源占大部分 其中COD排放量占总量的46 以上 达到1300万吨 氮占50 以上 磷占60 以上 而畜禽养殖污染物排放量占整个农业源的95 以上 危及全国饮用水源畜禽养殖业已使我国水环境污染呈现全面漫延势态 农业污染已成为影响我国水环境 尤

2、其是威胁饮用水源安全的首要因素 1 畜禽养殖污染防治现状 CompanyLogo 1 畜禽养殖污染防治现状 1 2传统畜禽养殖污染防治传统畜禽养殖以生产为主导 污染控制技术大部分仅指产后治理 主要方法有 物理法 沉淀 脱水 干燥 化学法 混凝 氧化 消毒 生物法 厌氧 好氧 兼氧 生态法 氧化塘 湿地 生态沟渠 资源化利用 堆肥 有机肥 饲料化 CompanyLogo 1 畜禽养殖污染防治现状 1 3畜禽养殖污染防治现状现有技术对COD处理达到国标不存在技术问题 对氮 磷的处理仍存在技术和经济上的问题 现有技术处理成本与养殖低利润 高风险之间矛盾突出 运行管理与操作人员素质低 已有设施没有正常

3、运行 生物有机肥推广应用力度不够 导致粪便肥料化循环利用不畅 CompanyLogo 2 畜禽养殖污染系统控制理念 源头控制 过程控制 循环利用 末端治理 优良品种合理的饲料供应量合理的营养配比 干清粪优势菌 解决种植业营养需求与养殖业废物产生在时空上的不协调 水 气 渣 CompanyLogo 2 畜禽养殖废弃物处理的原则 综合利用优先 运行费用低廉化 减量化 无害化 CompanyLogo 2 畜禽养殖废弃物处理技术 还田模式 自然处理模式 工业处理模式 目前国内外所采用三种主要处理模式 CompanyLogo 3 畜禽养殖粪便处理技术 畜禽粪便减排主要方法 农业利用 直接农用 干化后储存

4、农用 简单堆肥后农用 水产养殖 食用菌种植等生产有机肥 指有专用有机肥生产设备 生产产品作为商品销售 生产沼气 必须是粪 污水分离后粪便厌氧发酵生产沼气 CompanyLogo 3 畜禽养殖粪便处理技术 畜禽粪便直接农业利用要求 粪便农业利用减排原则要求 保证畜禽养殖连续产生的粪便有足够的干化场 发酵池 储存场 其中发酵池 储存场必须防雨防渗 干化场必须防渗处理 农业种植用地与养殖规模匹配 且减排项目要求对应的农业用地必须是连片的集中种植区 CompanyLogo 3 畜禽养殖粪便处理技术 畜禽粪便农业利用基本技术 1 干燥技术 太阳能大棚自然干燥 直接农业利用的主要干燥方法 充分利用自然条件

5、 成本较低 干燥的速度慢 且占地面积较大 高温快速干燥 主要用于专业有机肥生产 干燥速度快 可批量生产 杀菌 除臭熟化快 但能耗高 投资大 烘干膨化干燥 应用较少 干燥过程中易产生恶臭气体 从目前掌握的情况看 畜禽粪便干燥处理尚无较完善的技术 各规模化养殖场 尤其是养鸡场只能根据自己的资金情况及所拥有的土地面积 选择相应的干燥技术 CompanyLogo 3 畜禽养殖粪便处理技术 畜禽粪便农业利用基本技术 2 堆肥技术 自然堆肥法 直接农业利用的主要使用方法 无需设备和耗能 但占地面积大 腐熟慢 效率低现代堆肥法 主要用于专业有机肥生产 利用发酵罐 塔 等设备 效率高 堆制时间短 便于控制 自

6、动化控制连续生产 处理量大 对周边无污染 一次性投资大 堆肥法比干燥法具有省燃料 成本低 发酵产物生物活性强 粪便处理过程中养分损失少且可达到去臭 灭菌的目的 处理的最终产物臭气少且较干燥 容易包装 撒施 因此对于畜禽场的干粪和由粪水中分离出的干物质 进行堆肥化处理是最佳的固体粪便处置方式 CompanyLogo 4 畜禽养殖废水处理技术 畜禽养殖废水减排的主要方法 农业利用 包括直接农业利用 厌氧发酵后沼液沼渣农业利用 水产养殖等 不能设置污水排放口 循环利用 废水经处理后全部用于回收利用 包括农用与回用于栏舍冲洗等 不能设置污水排放口 达标排放 采用厌氧 好氧 深度处理的工业化处理方法 外

7、排污水达标排放 CompanyLogo 4 1畜禽养殖废水农业利用 畜禽粪便污水还田作肥料为传统而经济有效的处置方法 可使畜禽粪尿不排往外界环境 达到污染物零排放 既可有效处置污染物 又能将其中有用的营养成分循环于土壤一植物生态系统中 家庭分散户养畜禽粪便污水处理均采用该法 该方法适用于远离城市 土地宽广且有足够农田消纳粪便污水的经济落后地区 特别是种植常年需施肥作物的地区 要求养殖场规模较小 与现代规模化养殖不相适应 对养殖专业户以上的规模养殖很难保证 受气候因素和种植季节性影响 CompanyLogo 4 2 畜禽养殖废水处理技术 畜禽养殖废水处理单元技术分类 厌氧处理技术 UASB AF

8、 UBF USR 两段厌氧法好氧处理技术 活性污泥 生物滤池 生物接触氧化 序批式活性污泥 SBR 生物转盘深度处理技术 氧化塘 人工湿地 土壤净化 CompanyLogo 定义 在隔绝与空气接触的条件下 依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用 对有机物进行生物降解的过程 称为厌氧生物处理法或厌氧消化法 优点 1 应用范围广 2 厌氧生物处理技术可以把环境保护 能源回收以良性循环的形式结合起来 是一种低成本 低能耗的废水处理技术 3 厌氧处理设备负荷高 占地少 4 厌氧方法产生的剩余污泥量比好氧法少得多5 厌氧生物法对营养物的需求量小 6 能被厌氧法降解的有机物种类多 厌氧生物处理技术 Co

9、mpanyLogo 缺点 1 采用厌氧生物处理法不能去除废水中的氮和磷 2 厌氧法启动时间长 3 运行管理较为复杂 如进水负荷突然提高 反应器的pH值会下降 如不及时发现控制 反应器就会出现 酸化 现象 使产甲烷菌受到严重抑止 甚至使反应器不能再恢复正常运行 必须重新启动 4 卫生条件较差 厌氧生物处理技术 CompanyLogo 常用的厌氧生物处理反应器有以下几种 1 化粪池2 厌氧生物滤池3 上流式厌氧污泥反应器 UASB 4 厌氧流化床反应器5 分段厌氧处理法 厌氧生物处理技术 CompanyLogo 化粪池 用于处理粪便污水 兼有污水沉淀和污泥发酵双重作用 粪便污水经化粪池沉淀和厌氧分

10、解 缺点 反应时间相当长 去除效率低 对含悬物多的养殖废水沉积物过多 难于清理 很少用于对养殖废水的处理 CompanyLogo 厌氧生物滤池 优点 滤池内可保持很高的微生物浓度 处理能力较高 不需另设泥水分离设备 出水SS较低 设备简单 操作方便等 缺点 滤料费用较贵 滤料容易堵塞 尤其是下部 生物膜很厚 堵塞后 没有简单有效的清洗方法 因此 悬浮物高的废水不适用 国内有少量应用 但运行效果普遍较差 大部分不能正常运行 主要是悬浮物浓度过高 容易堵塞 CompanyLogo 广泛应用于养殖废水的厌氧处理 能源部门推行的沼气工程主要应用该反应器 UASB反应器 CompanyLogo UASB

11、反应器示意图 CompanyLogo UASB反应器结构形式 CompanyLogo 封闭式UASB CompanyLogo 敞开式UASB CompanyLogo 优点 反应器内的污泥浓度高 有机负荷高 10 20kgCOD m3 d 水力停留时间短 反应器内设三相分离器 污泥自动回流到反应区 无需污泥回流设备 无需混合搅拌设备 污泥床内不需填充载体 节省造价且避免堵塞 缺点 反应器内有短流现象 影响处理能力 难消化的有机固体不宜太高 运行启动时间长 对水质和负荷变化较敏感 UASB工艺的特点 CompanyLogo 低密度载体 无烟煤和塑料物质 减少所需的液体上升流速 从而减少提少提升费用

12、 结构及工作机理 厌氧流化床反应器 CompanyLogo 优点 填料比表面积大 微生物浓度高 有机负荷大 载体处于流化状态 无堵塞现象 对高 中 低浓度的废水均有较好的处理能力 有较高的净化速度 结构紧凑 占地少 基建投资省 缺点 载体重量较大 介质颗粒流化和膨胀需要大量的回流 增加了运行过程的能耗 并且其三相分离特别是固液分离比较困难 要求较高的运行和设计水平 实际应用较少 厌氧流化床反应器 由于生物流化床的高运行费用 在养殖废水的处理中很少应用 CompanyLogo 将厌氧发酵过程分别在两个容器中独立进行 维持各自最佳的环境条件 促进整个厌氧消化过程 第一段 水解和液化固态有机物为有机

13、酸 缓冲和稀释负荷冲击与有害物质 并截留难降解的固态物质 第二段 保持严格的厌氧条件和pH值 以有利于甲烷菌的生长 降解 稳定有机物 产生含甲烷较多的消化气 截留悬浮物质 改善出水水质 分段厌氧处理法 CompanyLogo 优点 耐冲击负荷能力强 运行稳定 避免了一步法不耐高有机酸浓度的缺陷 两阶段反应不在同一反应器内进行 相互影响小 可更好的控制工艺条件 消化效率高 尤其适应于处理含悬浮固体多 难消化降解的高浓度有机废水 缺点 两步法设备多 流程和操作复杂 分段厌氧处理法 CompanyLogo 分段厌氧组合方式 流程尚无定式 根据废水水量和水质的不同而采用不同的组合方式 1 悬浮物含量高

14、 前一段采用厌氧接触系统 后一段采用厌氧接触系统 水量大时 或UASB 水量小时 2 悬浮物含量很少且水量不很大时 可考虑两上流式厌氧污泥反应器串联组合 后段也可采用厌氧生物滤池 分段厌氧处理法 CompanyLogo 好氧生物处理法 常用的好氧生物处理法有以下几种 1 活性污泥2 生物滤池3 生物接触氧化4 序批式活性污泥 SBR CompanyLogo 活性污泥法 活性污泥法的基本流程 CompanyLogo 优点 吸附氧化有机物的能力强 活性污泥的活性较高 调济平衡能力强 回流比达50 100 缺点 吸附时间短 处理效率低 污泥回流量多 增加回流污泥泵的容量 运行过程能耗高 处理费用难于

15、接受 污泥产生量高 活性污泥法特点 CompanyLogo 生物滤池 生物滤池有很多种类 其中又可分为普通生物滤池 高负荷生物滤池 塔式生物滤池等 CompanyLogo 原理 塔式生物滤池由顶部布水 污水沿塔自上而下流动 在供养充足的条件下 好氧微生物在滤料表面迅速繁殖 这些微生物又进一步吸附废水中呈悬浮 胶体和溶解状态的有机物质 并随着有机物被分解的同时 微生物也不断增长和繁殖 生物膜厚度逐渐增加 当生物膜上的微生物老化或死亡时 通过某些蝇类的幼虫活动以及水流的冲刷 失活的生物膜从滤池表面脱落下来然后随废水流出 基本构成 一般高达8 24m 直径1 3 5m径高比为l 6 1 8左右 呈塔

16、状 在平面上塔式生物滤池多呈圆形 在构造上由塔身 滤料 布水系统以及通风排水装置组成 塔式生物滤池 CompanyLogo 优点 占地面积小 净化效率高 塔身高 通风条件好 供氧充足 氧利用效率高 产生的污泥量少 一般为活性污泥处理的3 4左右 对水质 水量的变动有较强的适应性 污泥沉降性能良好 易于固液分离 缺点 当预处理不够充分 或生物膜季节性大规模脱落时 容易导致滤池堵塞 进水的BOD5浓度应控制在500mg L以下 滤池较高 废水提升费用较大 基建投资大 运行管理不方便 产生滤池蝇 恶化环境卫生 布水器布水时 散发臭味等问题 塔式生物滤池的特点 养殖废水处理中基本没有应用 CompanyLogo 生物接触氧化 生物接触氧化流程 CompanyLogo 优点 净化效率高 处理所需时间短 对进水有机负荷的变动适应性较强 不必进行污泥回流 同时没有污泥膨胀问题 运行管理方便 缺点 池内填料间的生物膜有时会出现堵塞现象 填料需定期更换 费用较高 操作难度大 生物接触氧化 随着新型填料的开发 生物接触氧化已大量应用于畜禽养殖污水的处理中 该方法对氮磷的去除较活性污法有较大的提高 Comp