摘要: 采用缺氧/好氧/一體式膜生物反應器(MBR) 工藝處理養豬污水，對該工程的調試和運行兩個階段進行跟蹤檢測，發現調試階段通過間歇曝氣可以滿足活性污泥增殖對溶解氧的需求; 正常運行后，該工藝對污水中COD、NH3-N、TN 和TP 的去除率分別可達90%、95%、85% 和72%，出水COD、NH3-N、TN 和TP 分別在100、30、60 和20 mg /L 以下，能滿足沖圈、灌溉等回用需求。

關鍵詞: 缺氧/好氧/一體式膜生物反應器; 養豬污水; 再生回用

 近年來，集約化大中型畜禽場糞便流失污染已成為較為突出的環境問題［1］。規模化養殖場每天排放的污水量大、集中，且COD、NH3-N 和總磷等濃度高［2］，攜帶的病原菌危害大［3］，若不經有效處理，勢必導致周邊水域污染、生態環境惡化。沼氣發酵、新型生物發酵床以及UASB 等厭氧技術被廣泛應用到高濃度的養殖污水處理［4］，但這些技術很難實現達標排放和回用。

 采用缺氧/好氧/一體式膜生物反應器(MBR)工藝對某養豬場污水進行處理，目的是追蹤并優化該處理工藝，使污水處理后能回用于豬圈的沖洗、果園的灌溉以及河塘水產養殖。

1 進、出水設計參數

 根據多次現場調查、實測結果，確定設計污水處理量為100 m3 /d，進水為厭氧沼氣池出水。設計進、出水水質如表1 所示。

表1 設計進、出水水質

2 處理工藝及設計、運行參數

2. 1 工藝流程

 設計采用缺氧/好氧/一體式膜生物反應器處理工藝。缺氧池和好氧池合壁組建，通過溢流孔對污水進行導流。好氧池內安裝液位計，自控系統根據液位高低啟閉潛水泵以調節曝氣池內水量。一體式膜生物反應器為鐵制，將風機、出水離心泵、加藥槽、流量計等設備置于一室，可以提高設備空間利用率。膜反應器膜面積為400 m2，污水處理系統采用人工和自動雙重控制。

污水處理流程如圖1 所示。

圖1 工藝流程示意

Fig．1 Flow chart of treatment process

2. 2 設計參數及運行條件

主要構筑物及設備參數見表2。

表2 主要構筑物及設備設計參數

3 處理效果與分析

3. 1 運行效果與控制

 該工程調試期為35 天，缺氧池調試污泥來自厭氧沼氣池，曝氣池接種污泥來自某造紙廠二沉池。調試啟動階段采取間歇式進水，6～ 10 h 換水一次，換水前停止曝氣，靜止0．5～1 h，排去上清液，持續3 周。曝氣池污泥濃度增加后，對一體式膜生物反應器進行調試，直至整個系統按設計正常運行。調試階段進水溫度為19～23 ℃，pH 值為6～8．5，曝氣池啟動時MLSS 為8 400 mg /L。

 針對調試階段和調試完成后50 天的水質進行跟蹤檢測，取樣周期為調試階段每5 天一次，調試結束后10 天一次，跟蹤了各個工藝單元對COD 和NH3-N 以及整體工藝對TN、TP 的去除效果。

① 缺氧池對COD 和NH3-N 的去除

 缺氧池調試啟動階段，由于污水來自厭氧的沼氣池，臭味大且為深綠色，缺氧池對COD 和NH3-N的去除效果不明顯，去除率分別為17%～21% 和6．4%～13%。調試20 天后，由于污泥的成熟以及膜反應器回流水的混合，使氨氮濃度下降，COD 和NH3-N 的濃度最高降低50% 和70%。正常運行后，缺氧池內COD 和NH3-N 保持在一定的濃度范圍，已處于穩定運行狀態。

② 曝氣池對COD 和NH3-N的去除

 曝氣池有效水深為3 m，底部采用微孔曝氣器。在調試啟動后的10 天內，曝氣池采用連續24 h 曝氣培養方式，對COD 的去除率可達51%，但曝氣池內污泥濃度保持在800～1 100 mg /L，水體溶解氧高達6～8 mg /L。溶解氧過高，有機物含量不足，導致污泥增殖受阻［5］。由于該工程在設計時未預留曝氣排空管，從調試的第11～20 天采用間歇式曝氣(即曝氣1 h，停曝0．5～1 h) 使水中DO 保持在1 ～3．5 mg /L，不僅滿足了微生物生長、繁殖的需要，同時也能抑制厭氧菌的生長，防止水體發臭，還避免了曝氣設備的更換。在此期間，COD 持續下降，污泥濃度增長較快，至第20 天MLSS 為3 860 mg /L。20天后采取連續進水、連續曝氣方式培養污泥，污泥濃度保持在3 450～3 900 mg /L，對COD 和NH3-N 的去除率分別保持在50%～56% 和50%～60%。調試完成后的近2 個月內，對NH3-N 和COD 的去除效果都較為穩定，曝氣池出水COD 和NH3-N 分別保持在300 mg /L 和30 mg /L 左右。

③ MBR 的污泥生長情況及對COD、NH3-N的去除

 膜生物反應器的調試在曝氣池污泥達到一定濃度后啟動，接種污泥來自曝氣池混合液。膜生物反應器啟動后，整個污水處理系統采取全自動連續進水、曝氣運行模式。膜區內的MLSS 在10 天內增長較快，之后通過回流和排泥穩定在7～8 g /L 左右。由于污泥濃度增加，對有機物的去除率提高，污泥負荷穩定在1．7 kgCOD/(kg·d) ，COD 去除率由70%提升至90% 以上。雖然硝化細菌的生長世代周期較長、增殖緩慢，但在MBR 這種能夠實現完全固液分離的反應器中，細菌可以被截留下來，使得反應器內硝化菌數量逐漸積累，對NH3-N 的去除率也由原來的80%提高到95%。

④整個系統對TN 和TP 的去除

 在各單元正式啟動之后，對進、出水TN 和TP進行監測，在調試穩定后定期對膜池進行剩余污泥的排除。

 該工藝對TN 和TP 均具有較好的去除效果，其中TN 最高去除率為87．4%，系統穩定后平均去除率為85．8%; 對總磷的最高去除率為78%，正常運行后平均為72%。隨著系統的穩定和細菌培養時間的增加，世代時間較長的硝化細菌逐漸成熟，硝化能力的加強保證了缺氧池反硝化反應所需的硝酸根離子，促進了脫氮效果的提高。剩余污泥的排除不僅減少了污泥對膜組件的污染，排除了老化的污泥，同時有效地去除了污泥中的磷。

3. 2 項目驗收指標

調試完成后水質指標完全達到設計指標要求。驗收監測數據見表3。

表3 驗收監測出水指標

4 經濟成本分析

 電價按0．6元/(kW·h) 計算，清洗藥劑主要為0．3%的燒堿、2%的檸檬酸或1%的鹽酸(膜孔堵塞、出水量減少時清洗) ，電費和藥劑費合計為1．33元/m3。

經濟分析見表4。

表4 日常電費和藥劑費

5 結論

 ①調試階段是活性污泥的適應和增長期，污水中溶解氧過高會導致活性污泥的自身分解加快，從而達不到污泥增殖的目標。因此，合理的控制曝氣量有利于活性污泥的生長和繁殖。

 ②缺氧/好氧/一體式膜生物反應器工藝運行穩定后，對養殖污水的COD、NH3-N、TN 和TP 的去除率分別可達90%、95%、85．8%和72%，具有較好的處理效果。污水處理成本為1．33 元/m3，具有較強的可操作性。

 ③缺氧/好氧/一體式膜生物反應器工藝的處理出水水質能較好地滿足豬圈沖洗和果園澆灌的需求，但該工藝在TP 的去除上還有待進一步強化。

參考文獻:

 ［1］鄧良偉．規模化畜禽養殖廢水處理技術現狀探析［J］．中國生態農業學報，2006，14(2) : 23-26．

 ［2］魏傳德，陳衛東，曹俊．生豬規模化養殖廢水生物處理技術的應用與啟示［J］．上海畜牧獸醫通訊，2009，(3):40-41．

 ［3］彭里．畜禽養殖環境污染及治理研究進展［J］．中國生態農業學報，2006，14(2) : 19-22．

 ［4］陳蕊，高懷友，傅學起，等．畜禽養殖廢水處理技術的研究與應用［J］．農業環境科學學報，2006，25 (增刊) : 374-377．

 ［5］何圣兵，蔣軼鋒，王寶貞．MBR 中溶解氧和污泥負荷對污泥產量的影響［J］．水處理技術，2005，(9) : 17-20．

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