微生物强化-A_O-絮凝沉淀工艺处理畜禽养殖废水

235

微生物强化-A/O-絮凝沉淀工艺处理畜禽养殖废水

李园成1　孙　宏1　汤江武1∗　章林丽2　吴逸飞1　姚晓红1　王　新1　沈　琦1

(1.浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所,杭州310000;2.富阳区富春街道办事处,杭州310000)

摘要:针对当前我国规模化畜禽养殖场污染排放物的特点,以实际工程为例,研究了微生物强化+A/O+絮凝沉淀工艺处理猪场养殖废水的启动过程和运行情况。结果表明,经过该组合工艺处理后,COD、氨氮和TP去除率分别是98.8%,99.8%和98.9%,出水指标优于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596—2001)的要求。该处理工艺稳定可

靠,实现了碳氮磷高效处理,具有较高的推广应用价值,为我国规模化畜禽养殖废水处理提供参考。关键词:畜禽养殖废水;微生物强化;A/O工艺;絮凝沉淀

APPLICATIONOFMICRIBIALENHANCED+A/O+FLOCCULATIONANDSEDIMENTATION

PROCESSFORTREATMENTOFLIVESTOCKWASTEWATER

(1.InstituteofPlantProtectionandMicrobiology,ZhejiangAcademyofAgriculturalSciences,Hangzhou310000,China;

LiYuancheng1　SunHong1　TangJiangwu1∗　ZhangLinli2　WuYifei1　YaoXiaohong1　WangXin1　ShenQi1

2.FuchunSub-districtOfficeofFuyangdistrict,Hangzhou310000,China)

Abstract:Accordingtothecharacteristicsofpollutantsdischargedfromlarge-scalelivestockandpoultryfarmsinChina,theactual

processistakenasanexampletostudythestart-upprocessandoperationofmicrobialenhanced+A/O+flocculationand

sedimentationprocesstotreatpigfarmwastewater.Theresultsshowedthatafterthecombinedtreatment,theCOD,ammoniaofthePollutantEmissionStandardforLivestockandPoultryIndustry(GB18596—2001).Thetreatmentprocessisstableand

nitrogenandTPremovalrateswere98.8%,99.8%and98.9%,respectively,andtheeffluentindexwasbetterthantherequirementsreliable,andthehigh-efficiencytreatmentofcarbon,nitrogenandphosphorusisrealized,whichhashighpopularizationand

applicationvalue,andprovidesreferenceforthetreatmentoflarge-scalelivestockandpoultrybreedingwastewaterinChina.

Keywords:livestockwastewater;microbialenhancement;A/O;flocculationandsedimentation

0　引　言

畜禽养殖业是我国农业的支柱产业,在维持畜产品稳定供给、活跃农村经济、提高人民生活水平方面发挥着重要作用[1-2]。但随着畜禽养殖业的不断发展,畜禽养殖业的污染问题日益突出,畜禽养殖排放污水中COD、总氮和总磷分别占面源污染的95.78%、37.89%和56.30%,畜禽养殖废水已成为我

养殖废水工艺普遍存在出水稳定性差、脱氮效率低等问题[10-11]。因此,针对我国畜禽养殖废水水质特点,高效经济去除污染物是猪场养殖废水处理的难点之一[11],亟需开发一种处理效率高、稳定性强的污水处理工艺,有效治理畜禽养殖废水污染问题。本研究以规模化猪场养殖废水为对象,探讨微生物强化+A/O+絮凝沉淀工艺处理猪场废水的可行性,以期为畜禽养殖废水处理应用提供参考。1　实验系统和方法1.1　实验系统

实验系统位于浙江省衢州市龙游县某养猪场,该

国农业面源污染之首[3-4]。

畜禽养殖废水含有高浓度COD、氮、磷、悬浮物

等污染物,典型处理工艺主要有UASB工艺[4-6]、A/O工艺[5-6]、SBR工艺[7-10]等。现阶段国内外处理畜禽　　　　　-　05　-09　收稿日期:2020

基金项目:浙江省“三农六方”科技协作项目(2018SNLF020)。

第一作者:李园成(1989-),男,硕士,主要从事饲料资源开发与利用及养殖废水处理方面的研究。849151914@qq.com∗通信作者:汤江武(1971-),男,硕士,研究员,主要从事环境及饲用微生物方面的研究。tangjiangwu@sina.com

236

环　境　工　程2020年第38卷增刊

养猪场采用干清粪模式,废水主要来源于猪舍冲洗水、猪尿及生活污水。根据现场监测及业主方提供资料,确定本系统设计日处理量为50m3,一天24h运

菌属的氨氧化细菌AOZ1,由浙江省农业科学院酶与

发酵工程室从活性污泥或环境污水中筛选获得并保藏,枯草芽孢杆菌BSK9购市场。3种菌均能够有效

1.2　进水水质

行,每小时约2.1m3。

降解污水中的COD和NH4-N。

+

菌剂经LB液体培养基发酵后,离心收集菌体,

对基地废水进行连续一周取样测定,水质检测结果及设计排放标准见表1。

并参照闫秋月等[12]中W-capsule胶囊的制备方法制备固定化复合菌剂ZH14-AOZ1-BSK9,其中3种菌的表1　水质及排放标准

项目COD+

猪场废水5000cr~/(13000mg/L)NH6004-N/(mg/L)

TP70/(mg/L)7.2pH

排放标准

≤150

1.3　实验流程

≤45

~1800≤~7

1206.0~~7.9.60

针对该猪场废水的特点及排放要求,采用微生物强化+A/O+絮凝沉淀处理方法对猪场废水进行集中处理,其方法流程如图1所示。

图1　废水处理工艺流程

猪场废水经格栅去除大颗粒漂浮物后进入集粪池,通过水泵提升到振动筛进行固液分离,液体进入集水池。再通过水泵提升至一级强化池,并逐步进行生化处理。好氧池混合液和二沉池部分剩余污泥回流至一级强化池和缺氧池;上清液流入二级强化池,并在池内通过固定化微生物进一步生化处理;后续通过高效复合净水剂和PAM共同作用,去除废水中的悬浮物、色度和总磷,达到合格出水。

系统内剩余污泥和加药絮凝沉淀物外排至污泥浓缩池储存,后经机械脱水制成泥饼,外运或者发酵处理,脱水滤液则回流至系统。1.4　污泥接种

接种污泥来自周边市政污水处理厂,将污泥、清水和过筛后的废水按一定比例混合均匀,使混合液水位达到系统的一半水位,污泥接种浓度MLSS为2000~2500mg·L-

1;同时在一级强化池内加入1‰

1.(m5　/v)试验菌株及固定化复合菌剂

固定化微生物;

试验采用的菌株是施氏假单胞菌ZH14和肠杆

质量比约1.6　实验系统的启动调试及运行1∶1∶1。

1.6.1　系统的启动调试

将污泥、清水和过筛后的废水按一定比例混合均匀后,开启闷曝,溶解氧(DO)控制在2~3待一级强化池、mg缺氧池和/L,2后,每天补加一定量的废水,d

好氧池相连通(缺氧池混合液来自好氧池),水流入二沉池,开启硝化液回流和污泥回流,硝化液回流比1连续进水模式∶5~1∶7,污泥回流比,分别补加至一级强化池和缺氧池1∶1~1∶2,同时进水方式改成,并逐步增加进水流量至设计要求。1.6.2　系统的运行

系统经过调试后,各处理单元水质稳定,达到稳定运行状态。缺氧池(A池)的溶解氧(DO)控制在

0.系统内污泥5mg/L,好氧池的溶解氧浓度MLSS控制(在DO)4000控制在~45002~5mg/L,

统水力停留时间(HRT)为12d,污泥龄(mgSRT/L,)系

30d。

为

1.7　检测方法

水样中氨氮含量采用《水质氨氮的测定水杨酸分光光度》(HJ哈希COD检测试剂盒测定536—2009),TP标准进行测定采用哈希总磷检测试,COD采用

剂盒测定,溶解氧采用梅特勒2　结果与分析

SG98型溶氧仪测定。

2.1　系统的启动调试

该实验系统于2018年12月5号至2019年1月7后进行启动调试,活性污泥颜色由黑色变成黄褐色,共耗时约33d,经过、泥水界面清晰污泥驯化调试

,各处理单元水质稳定。

2.1.1　调试阶段各生化池内COD的去除效果

调试期间分别对一级强化池、A池、O1和O3池进行了取样测定COD,测定结果如图2所示。从结果看出,调试初期各池COD变化幅度较大,主要原因可能是活性污泥活性较差,不能有效适应猪场废水的浓度,随着调试的进行各池COD达到相对稳定,主要

环　境　工　程2020年第38卷增刊

237

原因可能是活性污泥经过驯化后能够适应猪场废水的水质浓度并有效去除。

3　讨　论

畜禽养殖废水因含有高浓度COD、氮、磷、悬浮物等污染物,为了降低污染物负荷,一般先采用厌氧系统去除大部分COD等污染物,例如颜智勇等[3]、万金保等[6]采用UASB进行预处理,再进行生化处理;但是此种方式容易导致C/N比的失衡,增加生化难度,会导致出水水质变差以及系统的不稳定。本研究采用微生物强化+活性污泥共同作用的方式进行处理,能够有效—○—一级强化池;—●—A池;—△—O1池;—▲—O3池。

图2　各池COD的去除效果

2.1.2　调试阶段各生化池内NH+

调试期间各池NH+

4-N的去除效果

4由图可知,在调试初期,水质变化幅度较大-N的去除情况如图,随着调试3所示。

的进行,水质逐步稳定并呈下降趋势;氨氮含量在调试进行20过20天的驯化后硝化细菌开始恢复活性d后开始快速下降,并趋向稳定,[13]可能是经

并逐渐成为优势菌群,同时发生硝化反应,将NH4+

为NO-

-N转化

x-N,从而使得废水中的得以去除快速下降。

—○—一级强化池;—●—A池;—△—O1池;—▲—O3池。

图3　各池NH4+

-N的去除效果

2.2　系统运行结果

系统经过33运行状态,各单元出水口水质指标均值如表d的调试后,系统进入满负2荷所示稳定

。出水COD为84mg/L,NH+

1.0mg/L,去除率分别是98.48%,99.-N为1.8%3和mg标98./L,准9%,TP》(GB

出

为

水指标优于《畜禽养殖业污染物排放18596—2001)表的要求2　各单元出水口水质指标

。

mg/L处理单元CODNH+进水

7140820.4

-6N

93.TP

7一级强化池618115.773.6缺氧池末段43351.862.8好氧池末段2211.731.7二沉池

1981.830.4二级强化池1801.225.4加药絮凝池861.51.2出水

84

1.3

1.0降低水中污染负荷,减轻对后续A/O生化系统的影响。所用的微生物菌剂来自活性污泥或环境中,能够快适应高浓度污水并能有效去除污染物负荷。同时硝化液的回流一部分起到降解总氮的目的,另一方面也起到稀释养猪废水,降低其对系统冲击的目的。

猪场养殖废水经过微生物强化+A/O+絮凝沉淀工艺处理后,出水水质指标优于GB禽养殖业污染物排放标准》的要求18596—2001《,同时优于陈畜

凤祥[5],张之浩[7]的研究结果,分析原因可能是本研究中HRT水力停留时间(HRT)为288得活性污泥能够更为充分的利用和消耗水中的污染d,时间较长,使

物,保持较高的去除效率[13-14]在絮凝阶段,采用了高效复合净水剂和。

PAM,能

够有效的去除COD、色度以及TP,尤其对TP的去除效果较好。万金保等[6]采用的是PAC和PAM混凝剂,去除TP效率低于本研究结果,主要原因是选用的絮凝剂种类不同,同时也和使用方法、水质情况以

及絮凝剂的使用量有关。4　结　论

采用微生物强化+A/O+絮凝沉淀工艺对猪场养殖废水进行处理,运行结果表明,经过该组合工艺处理后,COD、氨氮和TP去除率分别是98.8%,99.8%和98.9%,出水指标优于GB该处理工艺稳定可靠,实现了碳氮磷高效处理18596—2001的要,具有求。

较高的推广应用价值。

参考文献

[1]　刘丽,常亮,肖杰,等.禽养殖废水处理工程设计[J].工业用

水与废水,[2]　赵鹤谦设计与分析,傅金祥2017(,6)苏扬:74-77.

,等.高浓度畜禽养殖废水处理工程的

[J].广东化工,[3]　颜智勇,吴根义,刘宇赜,等2015,.养猪废水[J].中国给水排水,UASB43(/SBR15)/:化学混凝工艺处理

159-161.

[4]　王亮,陈重军,陈英旭,等.2007,规模化23(猪14)场养:66-68.

殖废水UASB-SFSBR-MAP处理工艺中试研究[J].环境科学,979-985.

2013,34(3):

(下转第249页)