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IATS工艺处理养猪污水的研究与实践(2)

发布时间:2016-11-20 来源:调查报告 手机版
摘要:本文针对规模化养猪场粪污处理的难度和运行管理的复杂性,研究与实践了一套简便安全科学的工艺系统,阐述了新工艺的特点和运行效果以及能源回收效益,指出了一种适合本国国情的处理方法。
关键词:iats无动力填料去除率
近年来,国内大中型规模化,集约化养猪场发展迅速,生产规模从年出栏千头发展到数十万头。这种过度集约化,工厂化的养殖模式,由于业主为了追求经济效益,采用全封闭的漏逢养殖工艺,粪污混合,使用大量的清水来冲冼猪舍。笔者在福建的数家大中型养猪场的观察统计,年出栏万头商品猪的猪舍日排污水量均在140t左右,夏天大在150t,冬天在130t。这些高浓度有机污水难以有效地处理,随意排放。特别是本省的沿海地区,农业的面源污染已大大超过了工业与生活污染,严重破坏了农村生态环境,制约了国家经济特别是农业经济的可持续发展。养猪行业属于微利企业,受到自然与市场的双重风险,企业经济效益差。由于历史原因,大部分养猪场建时均未留有治污场地。更未考虑场内污水能资源化利用,使之“变废为宝,化害为利”,形成良性循环的经营模式。况且目前尚无一套“技术合理,管理方便,经济合算,安全可靠”的污染治理技术。
笔者针对各养猪场的地理、环境、气候的实际与特点,认真了解各养猪场的不同饲养方式。特别是全冲水式冲洗时间和冲水量的不稳定性,对污水处理的水力负荷产生影响。各个时期的疫情与防疫状况以及和各猪场的水质不同,都要求制定不同的治理工艺。不能以一种工艺来解决各种养殖模式的粪污水处理,而应因地制宜。利用生物学与生态学原理,笔者在实践中参考了uasb、ubf、pad技术工艺与中国沼气的建造工艺进行有机地结合,“取其之长,补已之短”,设计建造了造价低廉,无动力安全运行,故障少,易操作管理,经久耐用,能源回收利用好,用户满意等特点的处理设施,简称iats工艺。1997年以来,这种工艺应用在福清市十几家大中型养猪场,均取得满意的效果。
一、工艺流程
为适应各种模式的养猪的粪污处理工艺要求,工艺流程如下:
①能源利用--猪舍--沉沙井--酸化固液分离器--简易厌氧--脱硫--贮气柜--阻火器--能源利用。
②能源利用--猪舍--沉沙井--酸化固液分离器--简易厌氧--iats污泥滤床--氧化塘--排放或回收。
③能源利用--猪舍--沉沙井--酸化固液分离器--浮渣--农业用肥。
④能源利用--猪舍--沉沙井--酸化固液分离器--简易厌氧--浮渣--农业用肥。
二、工艺设计说明:
笔者所设计的养猪场均为未采用人工清扫猪粪的排污方式,即粪污混流冲洗的养殖方法,用水量较大。冲洗猪舍时难免会带有沙、石、土等,考虑沙、石、土清理方便,务必要建一口较浅适合人工清捣的深沙井。全冲洗的养猪场悬浮物多,一般ss:3000~6000mg/l不等。这些高悬浮物必须在酸化过程中应予以清除,因此,必须设计滞留污水数小时的三格酸化固液分离池。保证高悬浮物的污水入酸化池过程中,受到温度、细菌的作用升浮在池面,用人工清捣装车运走。从而解决了这部分的浮渣。让大部分被酸解液化粘稠的污水流入简易厌氧池中继续液化、产酸、部分降解。大量细微的悬浮物和污泥在简易厌氧中发酵,污泥进一步水活化,随甲烷菌群的增多,促使简易厌氧池相应产出大量的沼气,在转化过程中同时产生部分沼渣,经排渣孔排至检查口,以便清捣出去,污水在此滞留24h,沉降的污泥随着产酸活化、降解,部分混合在污水中流到斜流式遂道厌氧污泥滤床(inclined--flowanaerobictunnelsludgefiltratedblanket。iats)在iats处理中由于设计了布水器,同时安装了特殊半软性填料,将粘稠污水中的有机物大部分截留。填料表层生长着大量的微生物膜,微生物能理想地附着半软性填料表层,繁殖生长,促使基质被加速吸收至生物膜内转化降解。沉降的污泥被进一步活化,滤床内污水翻滚蒸腾,厌氧出水犹如茶水色,清澈透明。笔者已在福建福清等地设计建造10余座大中型能源环保工程,经当地环境监测站多次采样监测,均取得理想的效果,详见附表。[!--empirenews.page--]项目进水厌氧出水氧化塘出水
ph7.2~7.67.1~7.37.0~7.3
codcr(mg/l)1.2~1.5×104,525~917107~298
bod5(mg/l)4.5~6.8×103,249~35238.4~92
nh3-n(mg/l)523~875238~35243.4~52.8
ss(mg/l)3.8~4.7×103,252~36168~112
本技工艺在处理污水中产生了大量的沼气,常温下池容产气率均达1m3/m3.d以上。年出栏万头猪场经用贮气柜测量每天累计可产气1200~1400m3的沼气。沼气大部分用于在柴油发电机组发电供本场饲料加工,抽水,猪舍控温设备的用能。少部分用场职工食堂、澡堂生活用能。经测算与用户管理运行计算,年出栏万头猪场污水处理系统的投资,可在3.5年左右回收。
三、斜流式遂道厌氧污泥滤床(lats)的特点:
iats工艺在处理养猪污水中起到了较长时间的有机物滞留、降解作用,高效产甲烷,主要特点说明如下:
1.根据地形高差,iats设施,用钢筋混凝土现浇成形,设置于地下,可以不耗动力运行,同时,可进行必要的污水循环;
2.根据地形状况,iats的形状与结构可以任意组合与调整,便于施工,安全性能高(采用了陕西“藏龙”牌密封剂作为密封材料),造价低廉且坚固耐用,每m3造价约400元人民币;
3.利用设施埋设地下,设施上表面可以当成水压池和污泥沉淀池,节省占地面积,节约投资,每万头猪场实际厌氧处理用地面积为600m2左右;
4.根据生物学与生态学的原理,iats的设施采用的填料具有不易腐烂,且经久耐用,微生物附着适应,生长速率快,在200c启动个需一个月左右。而它具有价格低廉,比表面积大,由于水力与气体的作用蠕动经常,易产生微生物膜,耐水力负荷冲击。同时能很好地截留有机物,污泥滞留时间长,而水力滞留设计(hrt)仅96h天,可使mrt>srt>hrt,达到理想的设计效果;
5.根据水力高差,设计布料器的排水孔使其均匀地在隧道底布水料流,有机污水先与颗料污泥接触并与带气泡的沼气向上升流,在填料层碰撞穿梭不息。有机物被颗粒污泥与微生物膜截留,基质被进一步转化降解;
6.在iats的底部专门设计了污泥回流的装置,由于在使用沼气气体时产生的压力差,装有自动污泥回流装置使次级的部分污泥逐渐返回到初级,第三级的污泥返回到次级,以此类推往返循环,整个系统的布料,污泥返回循环均有规律地运行,只需每半年用泵将污泥抽至酸化池中运走,清污十分方便;
7.由于采用半软性填料,在池内受到气体的作用,填料上下沉浮,悬浮物难以形成结壳,大部分均被降解消化;
8.为防止填料堵塞布料器和气体输送管道,采用了防堵自动排渣的工艺,布料与气体顺畅输送;
9.该工艺由于有较长的污泥龄和生物膜,使有机物污染物降解速率高,容积负荷可达5~6kgcodcr.m-3d-1以上,一般codcr.与bod5去除率达95%,ss可去除率达98%左右;
10.该工艺采用无动力运行,能承受较大的负荷冲击,运行十分稳定,产气率高,气体回收利用率好,污泥量少无故障发生,管理十分方便,设施维护费用极低。
四.建议:
笔者在实践中认为,大中型沼气的商业化,政府应给予业主优惠政策与支持,主要有:
1.在土地的征用上应及时给予规划、减免各种税费;
2.在建设中应给开发商减免设施产品的营业税和所得税,以便弥补开发商在淡季的困难以及实验费;
3.政府在沼气上网或发电自用的能源贴补,有利于沼气产品的合理营运。
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