生物活性酶技术处理畜禽养殖污水.docx

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生物活性酶技术处理畜禽养殖污水

生物活性酶技术处理畜禽养殖污水

我国畜禽养殖业已从传统的庭院式养殖向集约化、规模化方向发展，畜禽养殖业的迅猛发展产生了严重的环境问题，其中畜禽粪尿及畜舍冲洗污水的污染最为突出，成为制约全国各地畜禽养殖业发展的重要影响因素。

有关资料表明，一个万头猪场的年产粪便量约为3600吨，年产尿量约5400吨。

此外，还需要耗费约5~10万吨猪舍冲洗水。

畜禽粪尿排泄物及污水中含有大量的有机物、氮、磷、悬浮物及致病菌，是农业面源污染最主要的来源之一[1]。

由此，从环境保护和农业可持续发展角度，畜禽养殖业污水治理工作已成当务之急。

现有的处理方法有：

混凝－脱氨－好氧生化『2』、沼气池－生物塘等大多数处于实验研究阶段。

因为畜禽养殖污水属于高氮磷、高有机物含量污水，且水质不稳定，经常受到消毒剂的冲击等，现有的处理方法多数运行费用高、处理效果不稳定，出水不能达标排放。

上海万业生物环保科技有限公司针对这种情况，研制出了“生物活性酶（降氨除臭净化剂）”，突破传统方法，适应治理畜禽尿液污水的需要，以此药剂为添加剂，通过特定的工艺流程进行污水处理，使治理后尿液及冲棚水水质达到国家排放标准。

2、工程概况

以上海市嘉定曹王养猪场为例，年出栏肉猪1万头，排放污水主要来源于冲棚水和猪尿液水，每日排放两次，日排放量60吨左右，设计水量72吨/天，处理后出水执行《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）。

工程的设计进水水质和排放标准见表1。

3、工艺流程

3.1设计进水水质和排放标准

表1设计进水水质和排放标准

项目

PH

SS（mg/L）

CODCR（mg/L）

BOD5（mg/L）

NH3-N（mg/L）

总P（mg/L）

进水水质

6～9

4000

7000

5000

1200

180

排放标准

6～9

200

400

150

80

8

3.2工艺流程

3.3工艺特点

根据养殖业污水的特点，在添加生物活性酶的基础上本工艺采用了厌氧－厌氧过滤－接触氧系统，养殖场废水的排放是间歇行的，以及受季节性影响，水质水量排放不稳定，设置集水池来均衡水量，均匀水质，保证后续处理设施的正常运行。

污水首先通过固液分离机，把污水中含有的粗饲料和一些纤维类杂质分离掉，分离出水添加生物活性酶反应1.5小时后经板框压滤机过滤，进一步把大颗粒物质和胶质去除，出水进入厌氧池，脱氮除磷降低有机物浓度，以及提高污水可生性，经过生物滤池的污水进入接触氧化池，经过好氧处理后的出水进一步的降低COD、BOD值，沉淀后出水经砂滤池达标排放。

3.4主要装置

（1）细格栅 用来去除废水中的较大的悬浮物和杂质等。

（2）集水池 集水池是该废水处理过程中必须的构筑物，来均衡水量，均匀水质，保证后续处理设施的正常运行，地下式钢砼结构，尺寸为3×3.5×3，有效容积为31.5m3，停留时间3.5小时。

（3）固液分离机用于去除污水中的饲料残渣、猪毛、猪粪以及其他可以堵塞或磨损管道和水泵的物质。

选用LK－60型设备一台。

（4）加药池 在该池添加生物活性酶，曝气半小时，以保证药和污水混合均匀。

其为钢砼结构，尺寸2.5×2.5×3，有效容积18.75m3，停留时间2.08小时。

（5）板框压滤机用于去除水中淀粉状悬浮颗粒以及胶质。

选用大团500型设备一台。

（6）厌氧池 利用厌氧菌的作用，将水中固体物质降解为可溶性物质，将大分子有机物降解为小分子物质，去除大部分有机物，并进行反硝化脱氮除磷，为后续生化法处理打下基础。

其为钢砼结构，尺寸4.0×4.0×4.5，有效容积72m3，停留时间24小时。

（7）厌氧生物滤池 截流厌氧池出水携带的污泥，并继续发挥厌氧作用。

其为钢砼结构，尺寸4.0×4.0×3.0，有效容积48m3，最短停留时间3.5小时。

（8）接触氧化池 大部分有机物通过本处理单元去除，其为钢砼结构，尺寸4.0×4.0×4.0，池容积81m3，内设生物活性酶填料，采用打孔曝气管。

最短停留时间6小时。

（9）沉淀池 沉淀接触氧化池的出水，钢砼结构，尺寸2.5×2.5×4.0，有效容积25m3，停留时间2.8小时。

（10）污泥浓缩池 用于浓缩各处理单元排出的污泥，其为半砖式结构，2.5×4×3，有效容积30m3。

（11）污水提升泵两台，选用WQD5－15－1.1

（12）污泥回流泵一台，选用WQD6-12-0.55

（13）鼓风机2台，选用HSR型

4运行调试及效果

该工程于2003年3月开工建设，2003年6月建成运行。

工程调试经历了：

负荷提高期和满负荷运转期两个阶段。

启动初期，厌氧池满负荷运转，厌氧滤池的进水COD控制在2500以下，启动效果良好，负荷逐渐提高和满负荷运转期流量逐渐增加。

经过2个月的试运行，上海市环境监测中心对该工程进行了验收监测，监测结果见表2。

从表2可以看出污水经处理后，外排水质能够达到国家《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）。

表2 监测结果（2003年8月27日）

项目

SS（mg/L）

CODCR（mg/L）

BOD5（mg/L）

NH3-N（mg/L）

总P（mg/L）

大肠杆菌（个/mL）

蛔虫卵（个/L）

处理前水质

3540

5940

2940

455

36

1.3×106

ND

处理后水质

182

49

6

0.43

0.86

2×103

ND

处理前水质

1270

4900

1530

503

21

2.3×106

ND

处理后水质

94

27

14

0.83

0.98

5×103

ND

5运行成本

本工程造价为85万元，设计处理能力为72吨/天，装机功率17KW,运行成本为1.8元/m3。

6结论与展望

生物活性酶配套处理工艺系统处理畜禽养殖污水，经过两年多的运行，处理系统运行稳定，处理效果好，各项出水水质都符合国家标准。

具体特点如下：

1.性能稳定、处理效果好 

生物活性酶（降氨除臭净化剂）是由中草药提取，药性稳定，对有机物降解力强，不怕各种消毒剂攻击，不受气温变化影响，对污水水质变化适应性强，只要根据污水浓度掌控好药剂的添加量，即可保证治理后的水质达到国家允许的排放标准。

2.运行费用低  

用生物活性酶（降氨除臭净化剂）治理畜禽尿液污水，主要是依靠药剂的催化、降解作用消除有机物质及氮磷等，无须大量耗氧，能耗大大降低。

据多家养猪场实际运行测算，处理每吨污水运转费用（人工、能耗、药剂）只需1.8元左右（每头猪的费用约为4-5元），比其他处理方法的费用下降了一半多。

3.一次性投资少  

用生物活性酶（降氨除臭净化剂）治理畜禽尿液污水，治污设施装置占地少、造价低。

以上上海市万头规模的养猪场为标准测算，新建一座治污工程项目，总投资约需85万元左右，比前几年上海同类工程的投资额可节省20%以上。

4.工艺简单，易于操作及维护  

用生物活性酶（降氨除臭净化剂）治理畜禽尿液污水，操作比较简便。

在治污设施装置正常运转中，只要根据每天排放尿液污水的水质、水量掌控调整药剂的添加量即可。

养猪场一般工作人员，经上岗培训一至两周，即可掌握运转要领，自行操作和维护。

5.废水可以回用，有利于循环经济的建设 

经生物活性酶（降氨除臭净化剂）治理后的畜禽尿液污水已经达到国家允许的排放标准，水质较清，无臭、无毒，如果再经适当消毒后，可以用作畜禽场的冲棚用水或水产养殖等，有利于节省水资源、降低处理费用。

鉴于以上的几个特点，本工艺可在较广的范围内使用，具有较高的推广价值。

畜禽养殖污水属于高浓度有机物和高氨氮废水，如果沿袭“先污染后治理”的老路会造成两种严重后果：

一是污染给正常的水产养殖和自然水生生态系统造成严重的损失，如富营养化造成的海水赤潮、湖泊蓝藻大爆发等；二是处理这些污染投资巨大，而效果甚微，如滇池国家已投入大量的资金治理，仍未见明显效果。

所以，从这个意义上讲，本技术所带来的无形的经济、社会及生态效益是非常巨大的。

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　生物活性炭工艺在废水处理中的应用

1.活性炭吸附净水原理

活性炭是一种非极性吸附剂。

外观为暗黑色，有粒状和粉状两种。

近几年又发展了球状活性炭，浸透型活性炭和高分子涂层活性炭等新的品种。

主要成分除炭以外还含少量的氧、氢、硫等元素，以及水分、灰分。

其具有巨大的比表面积（通常比表面积高达500～1700m2/g）和特别发达的微孔，吸附性能和化学稳定性良好，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。

活性炭吸附水中溶质分子是一个复杂的过程，是几种力综合作用的结果，包括离子吸引力、范德华力、化学杂和力。

根据吸附的双速率扩散理论认为，吸附是一个由迅速扩散和缓慢扩散两阶段构成的双速过程，迅速扩散在数小时内即完成，发挥了60%－80%活性炭的吸附容量。

迅速扩散是溶质分子在碳粒内沿径向均匀分布的阻力小的大孔隙中扩散的过程。

这些大孔隙产生径向的扩散阻力。

当分子从大孔进一步进入与大孔相通的微孔中扩散时，由于受到狭窄孔径所产生的很大阻力，从而极为缓慢。

微孔也是在碳粒内均匀分布，但不构成径向的扩散阻力。

影响粉末活性炭吸附的因素涉及溶质分子极性、分子量大小、空间结构，这一点取决于水源水质的特征。

活性炭对不同的物质分子具有选择吸附性。

投加粉末活性碳后，水体相当部分有机物得到去除，水体中胶状物质含量减少，表面粘度下降。

粉末活性碳吸附在絮凝物上，有利于絮体的架桥，能改善絮体的结构。

除有良好的去除有机污染能力，同时还具有良好的助凝作用，使出水CODcr、色度、浊度大幅度下降。

同时活性炭对水中的致癌物与致突变物及其含酚化合物均有良好的去除效果。

粉末活性炭对人工合成化学物的吸附去除主要取决于该化合物的类型。

在选择投加点时，要有充足的搅拌条件，使粉末活性炭能快速与处理水有良好的混合接触；尽量延长粉末活性炭与水体接触吸附时间，充分利用粉末活性炭的吸附能力，提高吸附率；选取粒径小和中孔较发达的木质粉末活性炭，使同等重量的活性炭吸附面积相对大，提高活性炭对有机物的吸附效能；尽量减少水处理药剂对吸附的干扰（如氯、高锰酸钾、混凝剂等）；根据投加量的多少、场地条件选取干式或湿式投加。

2.粉末活性炭活性污泥法在印染废水处理中的应用

某企业印染产品以化纤织物和棉布染色为主，废水中含有纤维、浆料、染料、助剂、油、漂白剂以及等。

废水排放方式为半连续，具有色度深、水温高、悬浮物高、瞬时排放浓度高、水质变化大、难降解有机物比例高，可生化性差等特点，属于较难处理的工业废水之一。

日排放织物染色废水500～1200m3/d，采用物化预沉—生物接触氧化—物化二沉工艺，出水要求达到国家纺织染整工业水污染排放标准（GB4287-1992）中的一级排放标准。

经物化和生化处理后，其色度等指标已能达标，但CODcr在150mg/l左右。

经小试后在生化池末段投加少量活性炭，对生物处理进行强化，最终做到达标排放。

工艺流程如下：

该工艺中冷却塔根据水温情况选择性使用，确保进生化池水温在30℃左右，一般冬季基本能满足要求，勿需开启。

粉末活性炭投加品种及量由水样小试确定，首次投加量为100mg/l，以后视出水水质补加少量，循环使用周期约为一周。

初沉所用混凝药剂为石灰和硫酸亚铁，控制PH在7.5～8.5间；生化后使用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，主要为确保絮凝沉淀效果，用量很少。

表一 主要构筑物设计说明

编号

构筑物

说明

1

调节池

地下钢砼结构；30m×20m×2m，有效容积1000m3，停留时间19h

2

初沉池

地上钢制；多斗重力排泥；5m×10m×5m，有效停留时间2h；表面负荷1.0m3/m2.h

3

生物接触氧化池

半地上式钢砼结构；15m×18m×3.3m，有效容积约800m3，停留时间16h；风机（Q=13.8m3/min P=0.35kg/cm2 W=15kw）；内置弹性填料

4

斜板二沉池

地上钢制；多斗污泥泵排泥；2.5m×6.5m×2.5m；表面负荷3.0m3/m2.h

表二 各构筑物实际平均处理效率

序号

指标

单位

调节池

初沉池

去除率

生化池

去除率

二沉池

去除率

标准

1

CODcr

mg/l

1500～3000

700

69%

150

78%

100

33%

100

2

色度

倍

500～2000

150

90%

60

60%

35

40%

40

3

pH

6～7

8

/

6～7

/

6～7

/

6～9

4

水温

0C

70～80

30～35

/

25～30

/

20～25

/

/

3.颗粒状活性炭在玻璃纤维废水深度处理中的应用

某玻璃纤维生产企业主要产品是IT行业用电子一级玻璃纤维纱、增强型玻璃纤维纱和短切毡等五大类九个品种，近百个不同规格的产品。

生产污水主要来自玻璃纤维表面处理工序，水中的污染物质主要是“浸润剂”组分（环氧乳液、PVAC乳液、聚氨酯乳液、润滑剂及抗静电剂、各种偶联剂等）以及微细玻璃纤维等悬浮物。

除溶剂外大部分是些热稳定性高、难溶于水的高分子有机物，具有比重轻、颗粒细、可生化性差等物点。

设计日排放废水量800吨，采用气浮—接触氧化—炭砂过滤工艺，出水排放执行国家《污水综合排放标准》（GB8978—1996）的一级排放标准。

工艺流程如下：

该工艺中：

由于废水表面活性物质较多，悬浮物疏水性较强且质量轻，预处理特别适合采用气浮工艺。

气浮技术采用进口气液混合泵，较传统气浮溶气水气泡粒径在10～30微米，效果稳定，浮选效率高，操作管理简便；炭砂过滤器承托层采用石英砂，内装￠2～3mm、h=6mm的柱状活性炭，其进水CODcr（控制<150mg/l）及悬浮物已近达标，反冲洗根据过滤器内压力控制（正常运行为0.02～0.06Mpa），一般周期为3～5天，原水浓度较低时，终沉后已能达标，可跨越生物炭床直接排放；自动控制化程度较高，气浮及过滤器前提升泵均采用Key牌液位计自动控制，气浮反应池投加的PAC、NaOH（PH计自动控制PH值在7～8间）、PAM都与提升泵一起联锁控制，大大节约了劳动力；污泥脱水采用带式压滤机，该机滤布应用进口方向性立毛纤维技术（滤布宽度1.5m），脱水后污泥含水率低，易剥离，滤布较清洁易冲洗。

表三 主要构筑物设计说明

编号

构筑物

说明

1

调节池

半地上式钢砼结构；8.0m×7.5m×3.5m，容积210m3，停留时间约6h；环状穿孔管曝气

2

气浮池

地上钢制成套；2.5m×4.5m×2.5m，停留时间0.8h；表面负荷3.1m3/m2.h；不锈钢链轮刮泥机

3

生物接触氧化池

半地上式钢砼结构；15m×13m×3.5m，有效容积约600m3，停留时间18h；内置立体填料

4

二/终沉池

半地上式钢砼；中间进水周边出水；周边传动刮泥机；￠8m×4.1m；表面负荷0.7m3/m2.h

5

炭砂过滤器

钢制，数量两个；￠3m×3.5m，炭层有效高度1.2m，石英砂0.3m；滤速2.5m/h，气水比为3：

1，连续供气；采用气水联舍反冲洗方式（反冲气强度为10L/m2.s,反冲水强度为3.2L/m2.s）；每年补充反洗损失活性炭

表四 各构筑物实际平均处理效率

序号

指标

单位

调节池

气浮池

去除率

生化/二沉

去除率

终沉池

去除率

炭滤器

去除率

标准

1

CODcr

mg/l

1200～1900

350～550

71%

150

67%

100～120

27%

60～80

36%

100

3

pH

5～6.5

7.5～8.0

7.2～7.8

7.0～7.5

6.8～7.0

6～9

4.工程应用中应解决的问题

（1）粉尘飞扬的污染问题。

由于粉末活性炭在诸多环节如装卸、拆包、配制、投加过程中劳动强度大、容易引起粉尘飞扬，造成工作环境恶劣，成为制约粉末活性炭技术应用的一个关键的、实质性的问题。

（2）投资、成本控制。

粉末活性炭作为一种有效的强化或废水深度处理方法，必须确保待处理废水水质较好，尽量延长其循环使用周期，以减少活性炭用量，节约运营费用。

（3）对于生物活性炭池，由于炭床空间中生长的微生物总量有限，因此只有当炭床在单位时间内从废水中吸附截留下来的有机物总量小于炭床微生物的最大分解再生能力时，才能维持动态平衡，确保长期稳定运行。

一般设计时应控制进水CODcr在200mg/l以下，同时考虑设置跨越管，以免事故排放时对炭床造成不易恢复的损害。

（4）加强生物炭池的操作管理，制定相关操作规程。

加强反冲洗并控制好强度，防止活性炭流失；运转时保证连续曝气，不进水或水量少时可适当减少供气量。