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畜禽养殖废水处理技术探讨

返回列表发布人:tianrenhn   发布时间:2019-07-24  14:47:39

近年来,随着我国经济的不断发展和农业结构的调整,规模化畜禽养殖业发展迅速,并已成为我国农村经济发展中的重要支柱。规模化畜禽养殖具有许多优点,它可以缩短畜禽养殖的生长周期、提高产量、节约成本、便于管理;但是,规模化畜禽养殖产生大量畜禽废水,带来一系列的环境污染问题,且污染相对集中,处理困难。

畜禽养殖废水的直接排放不仅会污染地表水体,引起水体 河南发酵废水处理 富营养化,还会对地下水和农田生态系统造成破坏,甚至危害人体健康。国内外已开发出多种禽养殖废水处理技术,对这些技术进行分析和总结,对于推动我国畜禽养殖废水处理技术的进步非常重要。

1畜禽养殖废水特点与污染现状

畜禽养殖废水处理难度大。其特点主要如下:(1)COD、SS、NH3-N含量高;(2)可生化性好,沉淀性能好;(3)水质水量变化大;(4)含有致病菌并有恶臭。畜禽养殖业发展迅速。仅以四川省为例,据相关资料显示,2010年四川省生猪等主要畜禽规模化养殖比重达到45%,预计2020年将提高到80%以上。

目前,我国每年产生畜禽粪便约45亿吨,其化学需氧量(COD)超过我国工业废水和生活污水之和。因此畜禽养殖污染已经是继工业污染、生活污染之后的第三大污染源。而畜禽养殖废水的处理则是其中的重点。

2畜禽养殖废水处理技术

为控制畜禽养殖废水直接外排对环境的破坏,目前畜禽养殖废水 河南发酵废水处理 的处理技术可分为物化处理技术和生物处理技术两大类。

2.1物化处理技术

常用的物化处理技术有吸附法、磁絮凝沉淀、电化学氧化、Fenton氧化等。

(1)吸附法。该法的关键是吸附介质的选取,目前常用沸石等作为介质。钱锋等采用吸附-过滤法对实际养猪废水进行预处理,以稻草-沸石双层滤料为过滤介质,在5m/h的滤速下,COD、NH3-N和磷的最高去除率分别达47.9%、72.9%和50.1%,还能去除一定量的小分子有机物和臭味,同时附着有大量固体有机物的稻草和吸附有氨氮、磷的沸石,经过处理后可作为土壤改良剂或肥料,但该法对于吸附饱和的过滤介质必须严格处理,避免造成二次污染。

梁文婷等采用氧化镁改性沸石,在最佳作用时间4h下,得到猪场废水中NH3-N、总磷的去除率分别为88.6%和76.2%,该法的改性沸石使用微波制成,能耗和技术要求较高,且吸附剂达到饱和时必须脱附,故只能间歇处理废水。

(2)磁絮凝沉淀。崔丽娜等通过投加磁种和絮凝剂 河南发酵废水处理 进行磁絮凝分离反应,处理猪场废水,实验条件下,COD为3232mg/L的猪场废水样,去除率最高可达61.02%。该技术工艺流程简单、沉降性好、处理周期短,但会产生大量的化学污泥。

(3)电化学氧化。电化学氧化对氨氮的去除率较高。欧阳超等对实际养猪废水进行电化学氧化处理,在180min内,NH3-N的去除率可达98.22%,但COD的去除率仅14.04%。

(4)Fenton氧化。HyunheeLee等采用Fen-ton氧化法处理5000~5700mgCOD/L的畜禽废水,当H2O2投加浓度为废水初始COD浓度的1.05倍,Fe2+投加浓度4700mg/L,H2O2与Fe2+摩尔比为2,pH值控制为3.5~4,反应30min后,COD和色度的去除率分别高于80%和95%。

KaanYetilm-ezsoy等采用Fenton氧化法处理经UASB消化的畜禽废水,厌氧出水(1750±200)mgCOD/L,色度1500Hazen。当pH值控制为3~4,Fe2+投加浓度100mg/L,H2O2投加浓度1200mg/L时,COD和色度的去除率分别高于95%和96%。

Fenton氧化技术对于COD和色度的去除率较高,可作为畜禽废水深度处理技术,但该技术Fe2+用量大、H2O2的利用率不高。

物化处理技术对畜禽养殖废水的COD、NH3-N、色度等有一定的去除率,可作为畜禽养殖废水的预处理或深度处理工艺,但工程经验不足,目前大多还停留在实验阶段,需要进一步的研究和实践。

2.2生物处理技术

生物处理技术是目前处理畜禽养殖废水的常用技术,包括厌氧处理法、好氧处理法和厌氧-好氧联合处理法等。

(1)厌氧处理法。厌氧处理法适用于处理含高浓度有机物的畜禽养殖废水。常见的有厌氧折流板反应器(ABR)、上流式厌氧污泥床(UASB)、微生物燃料电池(MFC)等。这些畜禽养殖废水厌氧处理技术及参数见表1。

由表1可知,ABR的COD容积负荷较高,水力停留时间较长,能实现含高浓度有机物废水的处理。它是McCarty和Bachmaann等于1982年提出的一种新型高效厌氧反应器,对冲击负荷有很好的适应能力;

UASB是废水厌氧处理 河南发酵废水处理 的常用技术,工程实践多,运行稳定且效果好,反应器内含颗粒污泥,处理畜禽养殖废水具有高效、经济、占地面积小等特点;MFC的概念是Potter于1910年提出的,MFC可在实现处理污水的同时,将污水中的化学能转化为电能,是目前研究的热点。MFC对于有机物的去除率也较高,适用于含高浓度有机物废水的处理。

厌氧处理技术在处理含高浓度有机物废水的领域应用广泛,如制药、化工、养殖废水的处理,COD去除率高且占地少。但厌氧处理出水不能达标,若反应器不密闭常有臭味产生,因此厌氧出水需进一步处理,常采用好氧处理技术。

(2)好氧处理法。常见的畜禽养殖废水好氧处理技术包括SBR、SBBR、生物膜法、生物滤池、MBBR、MBR及A/O法等。这些技术及参数见表2(表中列出COD和NH3-N去除效果)。

由表2可见,序批式活性污泥法(SBR)有良好的脱碳、脱氮效果,COD和NH3-N去除率均达到90%以上,它可实现自动化控制,占地面积少,有多种变型工艺,如ICEAS工艺、CAST工艺、DAT-IAT工艺等,是畜禽养殖废水处理的常用工艺;序批式生物膜反应器(SBBR)反应器具有生物量高,占地少,脱碳、脱氮效果好等优点;

好氧颗粒污泥沉降性能好,生物量高,能承受高有机负荷,脱碳、脱氮效果较好,适用于畜禽养殖废水的处理,但在理论和实际应用中的具体工艺技术需要进一步研究;生物滤池需要选择适宜的填料,脱氮效果较好;MBBR工艺是一种新型高效的污水处理方法,兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点;

MBR具有较长的污泥龄和较高的污泥浓度,脱碳、脱氮效果较好,但如何减缓膜污染仍是MBR发展和实现工程应用的瓶颈,研究表明:投加适宜的载体,以及培养颗粒污泥都是减缓MBR膜污染的有效途径;A/O法工艺流程简单、装置少、不需要外加碳源,技术成熟。

以上各种好氧工艺对COD、NH3-N等均有较高的去除率,在实践中要充分考虑各自的适用条件,如SBR、SBBR具有占地小的特点,适合用地紧张情况下高浓度有机废水的处理;膜法技术中膜的污染是个难点,需要经常清洗、更换,投资和运行费用较高,中小型养殖场不易承受。

(3)厌氧(缺氧)-好氧联合处理技术。

单独的厌氧或好氧处理无法实现畜禽养殖废水 河南发酵废水处理 的达标外排,结合它们各自的优势,大多数畜禽养殖场采用厌氧(缺氧)-好氧联合处理工艺。

厌氧-好氧联合处理法既克服了好氧处理能耗大和占地面积大的不足,又克服了厌氧处理达不到要求的缺陷,具有投资少、运行费用低、净化效果好、能源环境综合效益高等优点,特别适合于规模化畜禽养殖场污水的处理。

在小试和中试研究中,部分学者采用厌氧-A/O、升流式多层反应床(upflowmulti-layerbio-reactor,UMBR)-好氧、升流式厌氧滤床-膜生物反应器(AUBF-MBR)[27]、上流式厌氧污泥床-活性污泥反应器(UASB-AS)等处理畜禽养殖废水,这些组合工艺COD负荷高,对COD、NH3-N有较高的去除率,出水能达到排放要求。其处理技术及相关参数可见表3。

而在实际工程中,畜禽养殖废水的处理也常采用厌氧-好氧组合工艺,其部分国内外应用情况见表4。由表4可知,对于含高浓度有机物的畜禽养殖废水,厌氧-好氧联合处理法能较好的实现有机污染物和氨氮的去除,COD去除率90%以上,且处理费用相对较低,对于畜禽养殖这种受自然与市场双重风险影响的微利行业,尤其适用。

其中厌氧消化阶段去除大部分的COD;好氧过程进一步去除COD、NH3-N、SS。好氧出水再经过如人工湿地、絮凝沉淀、电化学氧化等的处理可达标外排。

但是,厌氧消化的各阶段处理效果很难同时达到最佳,有学者提出用水解酸化代替传统的厌氧消化。畜禽废水厌氧-好氧组合工艺应用的难点在于:厌氧或缺氧出水COD低,无法满足后续好氧处理系统中微生物脱氮的需求,外加碳源量不容易控制。而这些也是未来研究的重点。

3结语

畜禽养殖废水污染控制是目前环保行业关注的重点,应从“防”、“治”两方面着手,关闭小型养殖场,建立集约化、规模化畜禽养殖场,建成有效、经济的畜禽养殖场废水 河南发酵废水处理 处理系统,加大政策的推行和实施力度,促进高效低耗的厌氧-好氧组合处理技术的应用,为解决畜禽养殖废水污染提供有效可行的途径。来源:四川环境 梁进


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