付晶， 韩淇

（1.珠海科技学院 化工与新能源材料学院， 广东 珠海 519000； 2.广东省禹弘膜科技有限公司， 广州 510000）

1 工程概况

某养殖公司以进口品种种猪为父本、 地方优良黑猪品种为母本， 经杂交合成和继代选育培育出瘦肉型黑猪， 每年可出栏成品黑猪约8 000 头。 该公司采用干清粪方法进行集约化养殖， 生猪的干粪定时、 定点进行清掏后外运作为农田肥料， 剩余少量的干粪残渣及粪水采用水冲方式进行清扫， 之后通过猪棚边沟渠流入到集水池中， 在此过程中会产生大量高CODCr、 高SS 和高NH3-N 废水。 公司拟新建1 座废水站， 采用斜筛／调节-UASB-A2／O 工艺处理该废水， 出水各项指标均达到GB 18596—2001《畜禽养殖业污染物排放标准》表5 中标准后，排入下游园区污水厂。

2 设计规模及水质

根据项目环评资料， 结合GB 18596—2001 中生猪集约化畜禽养殖业排水量控制表核算， 废水处理站规模为100 m3／d。 经处理后各项出水指标均须达到GB 18596—2001 表5 中标准， 排入下游园区污水厂。 根据对其他厂区排水取样检测， 确定废水站设计进水和出水水质指标见表1。

表1 设计进出水水质Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 处理工艺流程

因养殖场生产方式和管理水平不同， 用水量和排水量均存在较大差异， 本项目采用干清粪管理模式， 干粪与尿液、 冲洗水分流， 可保持干粪的肥效， 降低粪便中有机污染物溶解入水中， 减少废水中污染物浓度， 同时使得废水产生量较少［1-2］， 废水在猪棚内通过边沟收集后进入猪棚旁的集水池进行汇合， 通过泵提升至废水站。

该项目产生废水主要由尿液、 残余粪便饲料等与冲洗水混合而成， 以及部分办公、 宿舍楼产生的少量生活污水， 废水具有CODCr、 NH3-N、 SS 浓度高， 可生化性较好的特点， 比较适合采用生物处理方法。

部分同类型养猪废水NH3-N 浓度较高， CODCr浓度略低， 均采用厌氧-好氧工艺进行处理［2］。 本项目因废水CODCr浓度较高， 同时有脱氮除磷需求， 故最终考虑采用斜筛／调节-UASB-A2／O 工艺，对废水中悬浮物、 CODCr和NH3-N 进行去除。 具体的工艺流程见图1。

图1 工艺流程Fig. 1 Process flow

猪棚周边集水池内废水通过泵和管道压力流至废水站内斜筛网上， 拦截废水中大颗粒悬浮性干粪颗粒、 饲料等， 肥料定期进行回收。 经过滤后的废水自流入下端调节池， 对废水进行均质、 均量调节， 池内设置潜水搅拌机进行机械搅拌， 防止废水中的细小颗粒性有机物沉积发酵。

废水在调节池末端经泵提升进入UASB 池［3-4］，UASB 池内设置三相分离器， 实现气、 液、 固三相分离， 厌氧污泥被三相分离器截流返回至反应器中继续参与厌氧反应， 利用厌氧微生物的新陈代谢作用将有机污染物去除， 沼气经收集、 净化后， 通过沼气火炬燃烧排放［5-6］。 出水自流入中间沉淀池，底部污泥通过污泥泵回流至UASB 池内， 沉淀池上清液可根据业主需要通过泵不定期抽至厂区内的果蔬大棚， 用作肥料进行浇灌。 中间沉淀池出水自流入A2／O 前段的厌氧区。 在厌氧区， 回流的含磷污泥释放磷， 使得厌氧区磷含量升高， 同时对难降解有机物进行分解， 提高废水可生化性； 在缺氧区，反硝化细菌利用废水中的有机物作为碳源， 将回流的硝化液和回流污泥中的硝态氮转化为氮气， 释放到大气中达到脱氮的作用［7］， 缺氧区水自流入好氧区， 在有氧的条件下利用硝化细菌将进水中的NH3-N 转化为硝态氮， 利用微生物的新陈代谢作用将有机污染物转化为二氧化碳和水， 同时给吸磷微生物提供能量， 过量吸磷后富集在微生物内， 达到去除有机物、 氮、 磷的目的。 生化池的出水自流入二沉池进行泥水分离， 大部分污泥回流至A2／O池前端和UASB 池内， 保证生化系统的污泥浓度，小部分剩余污泥由泵输送至污泥储池， 二沉池出水自流入消毒池， 投加次氯酸钠进行消毒， 杀死废水中的粪大肠杆菌及其他致病菌， 消毒后的出水通过标准排放口达标排放。

UASB 池和二沉池的剩余生化污泥排放至污泥储池进行预浓缩。 浓缩后的污泥经叠螺脱水机进行减量化处理， 压滤污泥定期直接在厂内绿化场地内堆肥处理。

4 主要工艺单体设计

（1） 筛网／调节池。 设计尺寸为9.0 m×6.0 m×4.0 m， 有效水深3.5 m， 筛网置于调节池上， 倾斜角度为65°， 调节池停留时间为45.4 h， 搅拌功率为6 W／m3。 调节池设置提升泵2 台（1 用1 备），潜水搅拌机2 台。

（2） UASB 池。 成套厌氧反应器1 套， 采用碳钢防腐结构。 设计尺寸为φ9.0 m×9.0 m， 有效水深8.5 m， 反应区停留时间为114 h， 污泥浓度为8 000 mg／L， 有效容积负荷为3.5 kg［CODCr］／（m3·d）， 上升流速为0.8 m／h（脉冲平均值）， 内循环回流比为100%。 设置脉冲布水器1 台， 内循环泵2 台（1 用1 备）。

（3） 中间沉淀池。 采用竖流沉淀池， 设计尺寸为3.0 m×3.0 m×5.0 m， 有效水深为4.5 m， 设计表面负荷为1.0 m／h（脉冲瞬时出水）， 泥斗角度为60°。 设置污泥回流泵2 台（1 用1 备）。

（4） A2／O 池。 设计尺寸为30.0 m×3.5 m×4.5 m， 总停留时间为108 h， 其中厌氧池24 h， 缺氧池35 h， 好氧池49 h， 污泥浓度为3 500 mg／L， NH3-N负荷为0.07 kg［NH3-N］／（kg［MLSS］·d）， 污泥负荷为0.1 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）， 总 磷 负 荷 为0.014 kg［TP］／（kg［MLSS］·d）， 设计混合液回流比为400%， 污泥回流比为100%， 气水比为80 ∶1。采用旋流曝气器， 单套通气量为0.15 m3／min， 氧利用率为18%。 设置旋流曝气器36 套， 潜水搅拌机4 台， 混合液回流泵2 台（1 用1 备）。

（5） 竖流二沉池。 设计尺寸为3.0 m×3.0 m×4.5 m， 表面负荷为0.46 m3／（m2·h）， 泥斗角度为60°。 设置污泥回流泵2 台（1 用1 备）。

（6） 消毒池。 设计尺寸为3.0 m × 1.0 m × 2.0 m， 停留时间为1 h， 设计次氯酸钠（10%）投加量为100 mg／L。

5 调试及运行情况

该项目于2017 年3 月开始运行调试， 半年后进水稳定， 废水站平均进水量可达80 m3／d。 废水站进水CODCr、 NH3-N、 TP 及SS 的质量浓度分别为10 000、 550、 60 和1 500 mg／L 时， 出水分别为300、 60、 6 及100 mg／L 左右， 满足设计出水要求。 目前废水站运行效果稳定， 人工操作方便。

6 投资及经济分析

项目直接工程费用约230 万元， 其中土建部分费用110 万元， 设备及安装等其他费用120 万元，吨水投资2.3 万元。 项目直接运行成本为2.8 元／m3， 其中人工费0.95 元／m3， 电费1.6 元／m3， 药剂费0.2 元／m3， 生产水费0.05 元／m3。

7 结语

该工程实践表明， 采用斜筛／调节-UASB-A2／O 工艺处理生猪养殖废水， 出水ρ（CODCr）≤300 mg／L， ρ（NH3-N）≤60 mg／L， ρ（SS）≤100 mg／L，出水各项指标均达到GB 18596—2001 表5 中标准，达标排入下游园区污水厂。 该工艺对于养殖废水具有较好的处理效果， 出水水质稳定。

斜筛对于悬浮性的猪粪类物质拦截效果较好，能有效控制厌氧进水悬浮物浓度， 但是在实际运行过程中， 人工清渣量较大。 建议后续在类似水量较大的养殖废水处理工程中， 前端尽量设置能自动清渣的圆网过滤机或固液分离机， 以便减轻人工劳动强度。

该工程因进水前端未设置初沉池， UASB 进水悬浮物偏高， 在UASB 池后端设置中间沉淀池， 这对于厌氧跑泥及运行控制有极大帮助， 具有较强的抗冲击负荷能力， 同时对于维持厌氧污泥浓度也起到很好的保障作用。