规模化猪场粪污处理工艺的研究(2)

2、猪场污水水质的确定 规模化猪场使用配合饲料的成年猪，每天每头排有机物量为：COD含量，0.45 kg；DOD含量，0.11～0.18 kg；TS，0.44 kg；SS，0.35 kg；VS，0.33 kg。

　　目前，猪场有两种清粪方式：一是水冲清粪方式，主要广东等省；二是人工清粪为主、水冲为辅方式，主要在四川、湖北和湖南等，而且还有进一步扩大的趋势。后一种方式是本项目研究的对象。

　　鉴于地区和气候的不同，采用水冲方式的猪场，每头猪的排污量分别为40，30和25 L/d。相对应的万头猪排污量分别为200，125 m3/d。其粪水水质见表1。

　　据我们在2010年底对四川、湖北两省以人工清粪为主的猪场粪污排放情况的调查：猪粪尿的收集率为75%，每头猪每天排污量为10 L，故该粪水中的有机物含量，与表1中“40 L/d”所列数值相当。所以该项目猪场粪水水质确定为该值。

　　由于各猪场的污水在排放时，先经过原有的化粪池和排污沟再进入污水处理单元，因此在污水处理工程进入处实测的COD值一般只有6000～7000 mg/L。所以上述确定值，留有一定余量，作为本项目设计参数是可行的。
                　　
　　3、猪粪水粒度和沉降性能的测试 对鲜猪粪、水冲粪和人工清粪水进行测试，结果如下。
                　　
　　1)鲜猪粪含水率：70%左右。                 　　
　　2)猪粪颗粒粒度的分布见表2。 用40目的筛网进行筛分可将猪粪中82%—85%的颗粒去除，效果很好。                　　
　　3)沉降性能测试。将筛分后的粪水经15min的沉降，其COD去除率如表3。                
　　虽然静态试验与动态试验的结果有误差，但结果表明，猪粪水特别是新鲜粪水的沉降性能很好。
                　　
　　4、猪粪水的气浮试验
               
　　为了验证气浮对粪水的处理效果，我们将猪场原粪水和经厌氧处理后的上清液进行了气浮试验。其结果如下：                　　
　　1)猪场原粪水不加药气浮试验，COD去除率10%。                 　　
　　2)厌氧出水不加药气浮试验，其结果如表4。                　　
　　3)原粪水加药气浮试验，结果见表5。                
　　可见，采用加药气浮法处理高浓度猪粪水效果较好，但处理成本高；不加药气法处理厌氧出水效果也不高，所以气浮法在工艺中暂不予考虑。
               
　　5、猪粪水处理工艺流与参数的确定
                　　
　　1）工艺流程设计方案 根据上述试验，以人工清粪方式的猪场粪水处理工艺流程如图1所示。                 　　
　　2）工艺流程中各工序的参数设计 其中括号中的数值为去除率。                
　　a. 原粪水水质 COD＝11 250 mg/L，BOD＝4 500 mg/L，SS＝8 750 mg/L。               
　　b.原粪水经固液分离和沉淀池后的水质 COD＝6 750 mg/L(40%)，BOD＝3 300 mg/L(25%)，SS＝4 800 mg/L(45%)。                
　　c.上述污水再经酸化调节池和厌氧池处理后的水质 COD＝1 000 mg/L(85%)，BOD＝330 mg/L(90%)，SS＝480 mg/L(90%)。厌氧池HRT＝3 d，酸化调节池HRT＝0.5，厌氧出水水质与现有大型猪场污水处理工程厌氧出水水质基本相同。               
　　d.上述污水再经SBR处理后的水质 COD＝350 mg/L(70%)，BOD＝70 mg/L(80%)，SS＝145 mg/L(79%)。SBR的停留时间为0.5 d。至此，处理后的污水已达到了所研究的技术指标。如果再经小面积的水生植物塘深度处理，其结果将会更佳。
　　e.如果其猪场周围有一定的水面可供利用，则厌氧出水经预曝气池充氧后进入水生植物塘被过滤吸咐，也可达到排放指标。经计算，人工清粪的万头猪场，排污量为50 m3/d，只需0.5 hm2的水生植物塘。
               
　　三、结论
                　　
　　1)根据实验和以往实际工程中的经验，新鲜的冲洗粪水的沉降性能很好。即使在北方猪场，污水在猪舍粪沟沟沉积7—10 d，其沉性也较好，但沉降时间大约要延长到2—3 h，近一半的SS和COD可被去除。所以，在该工艺流程中，固液分离和沉淀是必不可少的，也是一种省投资、去除效果好的办法。
               
　　2)根据徐洁泉等同志的小试结果，采用UASB、UBF和折流式厌氧反应器对猪粪水进行处理，对它们的有机物去除率进行比较。其结果表明：进水10 000 mg/L左右，在10，15和25℃发酵温度下，有机负荷分别为2.29，2.59和5.59gCOD/(L·d)时，三种厌氧装置差异很小，均在91%左右。由于折流式池的运行管理比UASB简单，对高悬浮固体废水的适应必较强，没有三相分离器，工程投资较省，所以选用折流式池型是可行的。

　　3)由于粪水处理量很小，只有50m3/d，所以好氧处理采用间歇序批式完全混合的活性污泥法较为适宜。这样不仅节省基建投资，而且可在保证污水排放达标的前提下，根据进水负荷的大小，调节曝气时间，降低能耗。

　　4)由实际运行的效果来看，水生植物对粪水的深度处理十分有效。只要有足够的水面，达到BOD≤50mg/L应没有问题。即使没有足够的水面，在地区，作为好氧处理工艺的补充也是值得的。
                　　
　　5)溶气气浮工艺处理猪场粪水的试验结果表明，不加药的有机物去效果较差；加药的有机物去效果较好，但处理成本较高(大约0.4元/m3)，猪场难以接受，而且气浮也可采用共它工艺取代：所以在该工艺流程中不予采用。如果有低价高效的絮凝剂时，是否可取代厌氧节艺是今后进一步探讨的课题。

　　总之，针对人工清粪方式的猪场粪水处理设计的该工艺流程方案，在目前情况下，是比较先进可靠、投资较省、运行管理方便的，是适合于我国国情的。