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1、一、规模化猪场废水处理技术背景工厂化生产已成为国内外生猪生产的必然发展趋势，近年来，养猪规模不断扩大，与此同时，大量猪场废水的产生已超过环境的消纳量，成为一种主要的农业污染。 养猪场废水主要由尿液、部分残余或全部的粪便和饲料残渣和冲洗水组成。二、养猪废水的特点养猪废水的水质特征与猪舍结构、清粪方式、冲洗水的使用、饲料营养、猪的消化功能、生产管理等有关。而主要的影响因素为清粪方式和冲洗水的使用。一般养猪废水都有如下特征：（1）有机污染物含量高，排水量大；（2）废水排放时间相对集中，冲击负荷大；（3）废水固液混杂，悬浮物浓度高，且粘稠度很大；（4）B:C比值较高，可生化性较好。 （5）色度深，并含
2、有大量的细菌。 （6）因含有大量动物的屎尿而使NH3-N浓度很高。三、国内外规模化猪场废水处理的常用技术目前规模化猪场废水处理应用最广泛的为生物处理法，即利用微生物生命过程中的代谢活动将有机物分解为简单的无机物从而去除废水中的有机物。（一）好氧性生物处理好氧处理的基本原理是利用微生物在好氧条件下分解有机物，同时合成 自身细胞 (活性污泥 )。在好氧处理中，可生物降解的有机物最终可被完全 氧化为简单的无机物 、H2O、CO2、NO3-、SO42-、PO43+等。目前采用好氧生物处理养猪废水研究最多的工艺为SBR、氧化沟、AB活性污泥法等。SBR工艺，亦称序批式活性污泥法或间歇性活性污泥法，是一种
3、利用微生物在反应器内按照一定的时间顺序间歇性操作的污水处理技术。1.SBR工艺SBR工艺，亦称序批式活性污泥法或间歇性活性污泥法，是一种利用微生物在反应器内按照一定的时间顺序间歇性操作的污水处理技术。SBR工艺具有许多优：（1）工艺简单，占地面积小，工程造价底；（2）时间上具有理想的推流式反应器的特性；（3）运行方式灵活，处理效果好，具有良好的脱氮除磷功能；（4）具有良好的污泥沉降性能；（5）对进水水质水量的波动有较好的适应性 但是，SBR在工艺养猪废水处理过程中存在一定的局限性。猪场废水中氮磷含量较高，所以在用SBR处理废水过程中需要进行适当的改进。目前由SBR工艺演变而来的有：ICEAS（
4、间歇式循环延时曝气活性污泥法）、CASS（循环活性污泥法）、DAT-IAT（连续进水间歇曝气法）、UNITANK（一体化活性污泥法）、MSBR（改良式序列间歇反应器） 其中ICEAS与传统的SBR相比，最大的特点是在反应器的进水端加了一个预反应区，使其运行方式由SBR的间断进水和间断出水变为连续进水间断出水，其没有明显的反应阶段和闲置阶段。ICEAS工艺ICEAS的运行方式：将SBR反应池沿长度方向分为两个部分，前部为预反应区，后部为主反应区。预反应区可起调节水流的作用，主反应区是曝气、沉淀的主体。污水进入预反应区后，通过隔墙底部的连接口以平流流态进入主反应池，在主反应池中进行间歇曝气和沉淀滗
5、水，成为连续进水、间歇出水的SBR反应池。ICEAS工艺特点：（1）反应池内能进行好氧、厌氧、缺氧多种生物反应过程；（2）无污泥回流及混合液回流；（3）工艺流程简单、布置紧凑；（4）占地面积少，能耗省；（5）污泥泥龄长，沉降性能及脱水性能好，污泥量少；（6）无污泥膨胀，出水SS底。 CASS工艺的前身为ICEAS工艺，在SBR池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水)，间歇排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌。它的特点是在反应器中活性污泥过程按曝气和非曝气阶段不断重复，防止发生污泥膨胀。CASS工艺CASS的特点如下：（1）工艺流程简单，不需设
6、置初沉池、终沉池及回流泵站；（2）运行简单、可靠、灵活；（3）因有生物选择器，能控制丝状菌繁殖，所以不存在污泥膨胀；（4）进水水位、水质缓冲性能好；（5）脱氮除磷易于控制，出水水质优于传统活性污泥法；（6）基建费用少，能耗省，处理费用低。DAT-IAT工艺连续进水-间歇出水式活性污泥曝气池（DATIAT）是由DAT反应池和IAT反应池串联组成的。DAT反应池：连续进水，连续曝气，也可间歇曝气运行，视工艺需要而定；IAT反应池：连续进水，间歇曝气，间歇出水运行；运行时，废水从DAT反应池的首端进入池内，与池体的混合液及回流污泥充分混合；而后，经两池间的导流墙入IAT反应池，由于流速较小，不会影响
7、IAT反应池中的沉淀过程，也不会扰动沉淀污泥。废水在二池中历经生化反应、沉淀、滗水、排泥、闲置等过程，完成一个循环后重新开始下一个循环，周而复始，不断循环。UNITANK工艺集合了SBR系统的主要特点，还可像传统活性污泥法那样在恒定的水位下连续流运行，具有稳定的水力负荷，其为连续进水连续出水。UNITANK又称交替式生物处理池，其基本单元是由三个矩形池组成(A，B，C池)，相邻通过公共墙开洞或池底渠连通。三个池中都安装有曝气系统，可以是微孔曝气头、表曝机或潜水曝气机：外侧两个池(A和C池)设有固定式出水堰及剩余污泥排放装置，他们交替作为曝气池和沉淀池，中间的池子 (B池)只能作为曝气反应池。另
8、外，污水通过闸门控制可以进进任意一个池子，采用连续进水，周期交替运行。UNITANK工艺unitank工艺的特点：（1）整个系统一体化，结构紧凑、稳定；（2）集合了SBR工艺、三沟式氧化沟及传统活性污泥法的特点；（3）整个系统在恒定水位下连续运行，降低了一定的成本；（4）不会发生污泥膨胀；（5）可建设在地下，充分利用空间，能防止臭气和噪声，有利于环境的改观。MSBR工艺与UNITANK相同也是在恒定水位下连续运行，它是一个池体分为不同的单元，各单元起着不同的作用，运行过程中分为不同的时段，在同一周期不同时段内一些单元采用不同的运行方式，以达到不同的处理目的。其反应器由三个主要部分组成：曝气格和
9、两个交替序批处理格。主曝气格在整个运行周期过程中保持连续曝气，而每半个周期过程中，两个序批处理格交替分别作为SBR和澄清池。2氧化沟氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。氧化沟的技术特点：（1）氧化沟工艺结合了推流和完全混合两种流态；（2）有明显的溶解氧溶
10、度梯度；（3）处理效果比较稳定，出水水质比较好；（4）工艺简单，基建费用省，运行费用底。（二）厌氧性生物处理 厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，兼性厌氧和厌氧微生物群体将有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程。厌氧处理特点是能量需求低 ，还可以产生能源 一沼气，污泥量低 ，对 pH 、温度等环境因素敏感 ；而且由于处理过程不需要氧，所 以不受传氧能力的限制，因而具有较高的有机物负荷潜力 ，能使一些好氧微生物所不能降解 的部分有机物进行降解。目前国内外常用的厌氧生物处理法反应器中为UASB（升流式厌氧污泥层）反应器和内循环（IC）厌氧反应器。UASB反应器是一种高效低耗的厌氧反应器，UASB由污泥反应区
11、、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。1 UASB反应器UASB反应器运行的稳定性和高效能很大程度上取决于能否培养出具有优良沉降性能和很高产甲烷活性的厌氧颗粒污泥。如果反应器内污泥以松散的絮状体存在，则往往容易出现污泥流失，反应器不可能在高的容积负荷率稳定运行。IC厌氧反应器是为了防止UASB的升流速度太大使悬浮固体大量流失而开发的。IC反应器由第一厌氧反应室和第二厌氧反应室叠加而成，第二厌
12、氧反应室的顶部各设一个气一液一固三相分离器，如同两个UASB反应器卜下重叠串联而成。由下面第一个 UASB 反应器产生的沼气作为提升的内动力，使升流管与回流管的混合液产生密度差，实现下部混合液的内循环，使废水获得强化预处理。上面的第二个UASB 反应器对废水继续进行后处理（或称精处理），使出水达到预期的处理要求。2 IC厌氧反应器IC反应器的技术优点：（1）具有很高的容积负荷率；（2）沼气提升实现内循环，不必外加动力；（3）抗冲击负荷能力强，运行稳定；（4）具有缓冲pH能力；（5）具有自我调节作用；（6）基建投资省，占地面积少。（三）自然处理法 自然处理法是利用稳定塘、人工湿地、土地对养猪废水
13、进行处理或利用废水进行养殖的 。这类 方法投资省 、工艺简单 、动力消耗少 ，但净化功能受自然条件的制约。1 稳定塘生物稳定塘俗称氧化塘，是一种利用天然净化能力的生物处理设施，它的运行主要依靠光合自养微生物与异氧微生物复合生态系统的作用。分为曝气塘、好氧塘、兼性塘和厌氧塘。氧化塘优点：（1）处理成本低， 操作管理容易；（2）能脱氮除磷及病原菌， 重金属及有毒物质；2 人工湿地人工湿地是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。人工湿地的机理：
14、水质中的悬浮物的去除主要靠物理沉淀、过滤作用，对污染物的去除与影响物理沉淀可沉淀固体在湿地中重力沉降去除、过滤，通过颗粒间相互引力作用及植物根系的阻截作用使可沉降及可絮凝固体被阻截而去除。有机物及一些重金属的去除主要靠微生物吸附和代谢作用，代谢产物均为无害的稳定物质。（四） 组合工艺 然而，由于养猪废水水力冲击负荷强、有机质浓度高、色度高、含有较高的氮磷等特点，单纯的选用一种工艺处理养猪废水是不能够达到排放标准的，所以，目前国内外处理猪场废水常采用的是组合工艺。国内外规模化猪场废水处理组合工艺分为如下几种： （1）厌氧塘 - 兼性塘 - 好氧塘工艺 （2）初级沉淀池 - 厌氧消化池 - 厌氧塘
15、工艺 （3）生物固定膜和水生植物系统一体化工艺 （4）中温甲烷发酵 - 稀释 - 淹没式滤池工艺（5）机械分离 - 高速率好氧反应器 - 曝气塘 - 灌溉工艺（6）曝气塘 - 序批操作反应器(SBR)工艺（7）完全混合厌氧处理 - 浓缩池 - 氧化沟工艺（8）两段生物净化 - 农田灌溉工艺（9） 氧化塘与土壤联合净化工艺（10）多段厌氧甲烷发酵与多段氧化沟(池)工艺（11）多级酸化 - 人工湿地处理工艺（12）水压式沼气池 - 上流式厌氧过滤床 - 混凝 - 砂滤 - 水生植物塘工艺（13）沉淀池 - 升流式厌氧污泥床 - 曝气池 - 气浮池- 三级氧化塘工艺（14） 固液分离 - UNITAN K(曝气池 1 - 曝气池 2 -沉淀池) - 絮凝工艺（15） 初沉池 - UASB - 生物接触氧化池 - 二沉池 -缺氧池 - 人工土快滤池工艺
