杜皓明

（广州市思创环保工程有限公司广东广州510000）

UASB-SBBR组合工艺处理畜禽养殖废水试验研究

杜皓明

（广州市思创环保工程有限公司广东广州510000）

随着我国畜禽业的大力发展，畜禽业养殖业开始从传统模式开始向规划化转变。规模化畜禽养殖模式虽然具有生产效率高、运行成本低、畜禽的疾病防治能力也逐步提高，但对于畜禽养殖废水的处理始终处于较为落后的地步。究其原因主要是因为我国的畜禽养殖商片面地追求自身经济利益，没有足够的环境保护意识，使得大多数的畜禽养殖废水在没有经过合格的处理就直接排放到环境中，对周围的环境造成了很大的危害。UASB-SBBR组合工艺是同时利用UASB和SBBR技术共同处理畜禽养殖废水。本文主要研究UASB-SBBR组合工艺处理畜禽养殖废水的原理与效果。

UASB；SBBR；畜禽养殖；废水处理

畜禽养殖废水是成分复杂的有机废水，它不仅含有高浓度的有机化合物和高氨磷，对附近的水体、土壤、大气和微生物都会造成不同程度的影响[1]。畜禽养殖废水中的有机化合物在进入地表水中会迅速消耗地表水中的氧气，使地表水变质发臭，对附近的动物活动造成了严重的影响。废水中氮磷会使得水中的藻类大量繁殖，从而破坏了水中生物的生态平衡，废水中的淋溶性强，氮元素容易深入到地下水中，造成下水水质下降。废水会使土壤富营养化，废水中的氮元素若浓度太高会烧坏农作物，长此以往会降低土壤的肥力，滋生大量的病原菌，对人类及畜禽的健康都造成的极大的威胁。因此畜禽养殖废水的处理必须得到重视，必须通过有效手段提升废水的处理效果。

1 UASB-SBBR组合工艺技术简介

UASB-SBBR组合工艺是共同运用UASB和SBBR两组畜禽养殖废水处理法，以有效提升废水的处理效率，降低处理废水的成本；保证废水中的有机物及氮磷元素得到有效去除，从而改善水质与水的色度，提高了排放废水的水质，实现对环境保护及畜禽业的可持续发展。

1.1 UASB反应器处理

UASB全程为上流式厌氧污泥床反应器，是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床，由荷兰学者Lettinga教授与1977年发明[2]。

UASB由污泥反应区、气液固三相分离器和气室三部分组成，其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；需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，从而转化成沼气，由此在污泥床上部形成一个污泥浓度较稀薄的污泥，与水上升进入三相分离器，沼气穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出即可；固液混合液进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大并逐渐下沉，下沉至斜壁上的污泥并沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床[3]。

UASB相较于其他类型的厌氧反应器具有：（1）运行成本与投资成本较低，内部结构简单实用，方便用户后期的维护管理；（2）因UASB的容积负荷大，不仅有效降低的污泥的流失，也保证了污泥的浓度；（3）UASB不仅能有效处理畜禽养殖废水，对生活废水的处理效果也是非常理想；（4）因为UASB不需要搅拌，不必在另外供给氧气，实现了低能耗。

1.2 SBBR反应器处理

SBBR的全程为序批式生物膜反应器，是在SBR反应器内装填不同的填料而发展出来的另一种新型复合式生物膜反应器[4]。SBBR中的填料为污水中的微生物提供了更好的生长环境，有利于实现SRT与HRT的分离，从而构建出一个具有多营养级别的生态系统。SBBR主要不仅多用于处理畜禽养殖废水，对于非常难降解的有机物废水也有很好的处理效果。SBBR主要是由周期控制系统和填料组成：周期控制系统通过进出水系统和曝气系统的联合协作，能根据每个阶段水质的需求灵活调节进出水的水量；SBBR的填料主要是由生物填料组成，所以才能有效的为反应器构造一个良好的微生物生长环境[5]。

SBBR的调料为SBBR反应器提供了一条生物丰富的生物链，从而有效降低了污水中的有害物质、pH值及周遭环境温度对微生物的危害；SBBR耐冲击复合能力强，在经历氨氮或SS等有毒物质破坏后仍可以很快的恢复并继续使用；相较于常规的好氧活性污泥法处理，SBBR所产生污泥量更小；SBBR的脱氮除磷的效果也是在同类处理法中最为理想的，其系统在操作的过程中本身就具备良好的脱氮效果，而其丰富的生物群使得即便是在好氧阶段也存在局部厌氧环境，为吸磷提供了良好的条件与环境；SBBR在操作过程中不需要处理污泥回流及污泥膨胀的问题，也不需要特别去调整其反应器，因此操作非常简单[6]。

2 UASB工艺处理养殖废水的实验研究

2.1实验过程

UASB的处理污水的过程主要分为污泥驯化期、负荷提高期和稳定运行期，保持UASB工作温度在35℃左右。污泥驯化期一般为15天，采用高负荷连续进水，在UASB处理污水初期进水COD不宜超过2500mg/L，HRT为24h，负荷量控制在2.0kg-CODm3/天。进水用的是混合废水，在污水驯化期的头五天需要加入人工配制的营养液促进反应器中的微生物快速生长，五天后开始渐渐加入原水。这段期间要注意进水口出现局部酸化的现象，并注意防止污泥过量流失导致水利符合过高的现象出现。

负荷提高期为60天，这段时期HRT仍为24h，但需将COD的浓度提高。将梯度出水达到pH＞6.8，COD去除率＞75.0%，VFA＜300mg/L，之后逐渐降低进水中污水的比例，增加原水的比例，当负荷为3.9kgCODm3/天是则进水全部为原水。因为负荷在不断提升，所以反应器中的微生物所产生的气体也会逐步增加，悬浮层内的气体则会产生非常明显的搅拌效果。

当容积符合降低为8.1kgCODm3/d后开始进入稳定运行期。将外循环流比调至5:1，94天后，反应区内的污泥浓度在MLSS1=40460mg/L，MLVSS1=29576mg/L，VSS1/SS1=73.1%，悬浮成污泥浓度为MLSS2=17914mg/L，MLVSS2=11584mg/L，VSS1/SS1=64.7%，负荷为8.0kgCODm3/天即可。

2.2实验效果研究

实验中随着USAB的不断运转，废水中的COD去除率逐步上升。而氨氮去除的效果就并不稳定并且理想：当UASB进入到稳定运行期后，其氨氮的去除率一直在-15%～13%，并随着后期出水高于进水的情况，氨氮去除率也在逐步下降。对于畜禽养殖废水中的正磷酸盐、聚合磷酸盐和有机磷的去除率当部分污泥处于厌氧环境下，去除率会在短时间内升高，但随着UASB开始进入稳定运行期后，正磷酸盐、聚合磷酸盐和有机磷的去除率开始降至6.5%左右。

3 SBBR工艺处理厌氧沼液的实验研究

3.1实验过程

SBBR的工艺处理过程主要分为进水、厌氧、好氧、排水、静止等五个阶段，每天每12h进水2L，HRT为2.5天。在进水期阶段，需要采用瞬间进水模式；厌氧期间，将经由UASB处理过的废水排入SBBR中开始为期3h的厌氧；在完成反硝化和释磷后，开始进入8h的好氧阶段；随着进入曝气阶段，曝气极端需采用现在曝气，这样就能保证当曝气结束时溶解的氧浓度控制在2.0mg/L以下，从而实现短程硝化-反硝化；最后静置1h即可。

3.2实验结果研究

SBBR前期，COD的去除情况与成逐步上升的状态，当开始进原水后，COD的去除率则开始下降。但随着SBBR中的微生物逐渐适应原水的水质环境，COD的去除率都开始升高，当COD的去除率达到88.7%后，COD的去除率没有出现明显的变化。通过分析可以得出废水中大量的有机物经过UASB分解后酸化，降低了SBBR中好氧处理的难度，这也是后期COD去除率趋向稳定的重要原因。

SBBR前期，氨氮去除率也是呈现逐步上升现象；但随着进水开始变为原水，因为SBBR中的微生物还没有适应原水水质的环境，氨氮的去除率出现了短时间的下降，但SBBR中的微生物开始适应原水水质环境后，氨氮去除率则呈现出逐步上升的情况。由此可见，SBBR对氨氮的处理效果极佳。

SBBR初期正磷酸盐、聚合磷酸盐和有机磷的去除率逐步增长至63.5%后开始急速下降，原因是微生物在这一阶段得到快速繁殖，磷元素逐步被微生物的细胞组织通话，为了保证微生物中反硝化细菌的丰富性，故在50天后才开始正常排泥。但正磷酸盐、聚合磷酸盐和有机磷的去除率并没有得到明显的上升。随着SBBR不断工作，正磷酸盐、聚合磷酸盐和有机磷的去除率仍然较低。由此可见聚磷菌没有进行释磷，导致其整个成长繁殖的过程的受到压制，从而无法实现高效的去除正磷酸盐、聚合磷酸盐和有机磷。

4结语

通过实验我们可以得出UASB-SBBR组合工艺能够有效的去除畜禽养殖废水中的COD和TN，但对于正磷酸盐、聚合磷酸盐和有机磷的去除率则因为缺乏足够的碳源则难以实现高效的去除率。并且UASB的启动时间过长，若是未来能实现其快速启动，则可提高颗粒污泥的形成速度。未来对于UASB-SBBR组合工艺的研究可以主要放在对其颗粒污泥中的微生物群变化，及利用出水回流进入厌氧阶段为反硝化提供足够的碳源，以提升正磷酸盐、聚合磷酸盐和有机磷的去除率。

[1]梁进,李袁琴,杨平.畜禽养殖废水处理技术探讨[J].四川环境, 2011,06（13）:139-143.

[2]王亮,陈重军,陈英旭,吴伟祥.规模化猪场养殖废水UASB-SFSBR-MAP处理工艺中试研究[J].环境科学,2013,03（24）:979-985.

[3]张强,刘彬.畜禽养殖废水处理方法研究与应用[J].中国饲料, 2013,17（19）:8-11.

[4]王刚,海热提,王晓慧,李媛.UASB/SBBR处理禽畜养殖废水的启动和稳定运行[J].中国给水排水,2014,09（21）:21-26.

[5]白晓龙,杨春和.农村畜禽养殖废水处理技术现状与展望[J].中国资源综合利用,2015,06（33）:30-34.

[6]陈金发.改装UASB处理畜禽养殖废水的效果[J].江苏农业科学,2013,10（39）:340-342.

杜皓明（1978—），男，广东广州人，广东工业大学2001年环境工程本科毕业，广东工业大学2010年环境工程工程硕士毕业，工程师，研究方向为环境工程。