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(huán)境問題。規(guī)模化養(yǎng)殖場每天排放的污水量大、集中，且COD、NH3-N 和總磷等濃度高，攜帶的病原菌危害大，若不經(jīng)有效處理，勢必導(dǎo)致周邊水域污染、生態(tài)環(huán)境惡化。沼氣發(fā)酵、新型生物發(fā)酵床以及UASB 等厭氧技術(shù)被廣泛應(yīng)用到高濃度的養(yǎng)殖污水處理，但這些技術(shù)很難實現(xiàn)達標(biāo)排放和回用。

采用缺氧/好氧/一體式膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝對某養(yǎng)豬場污水進行處理，目的是追蹤并優(yōu)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(chǎn)養(yǎng)殖。

1. 進、出水設(shè)計參數(shù)

根據(jù)多次現(xiàn)場調(diào)查、實測結(jié)果，確定設(shè)計污水處理量為100 m3 /d，進水為厭氧沼氣池出水。設(shè)計進、出水水質(zhì)如表1 所示。

 2 處理工藝及設(shè)計、運行參數(shù)

2. 1 工藝流程

設(shè)計采用缺氧/好氧/一體式膜生物反應(yīng)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(dǎo)流。好氧池內(nèi)安裝液位計，自控系統(tǒng)根據(jù)液位高低啟閉潛水泵以調(diào)節(jié)曝氣池內(nèi)水量。一體式膜生物反應(yīng)器為鐵制，將風(fēng)機、出水離心泵、加藥槽、流量計等設(shè)備置于一室，可以提高設(shè)備空間利用率。膜反應(yīng)器膜面積為400 m2，污水 處理系統(tǒng)采用人工和自動雙重控制。

污水處理流程如圖1 所示。

 2. 2 設(shè)計參數(shù)及運行條件

主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)見表2。

 3. 處理效果與分析

3. 1 運行效果與控制

該工程調(diào)試期為35 天，缺氧池調(diào)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(diào)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(xù)3 周。曝氣池污泥濃度增加后，對一體式膜生物反應(yīng)器進行調(diào)試，直至整個系統(tǒng)按設(shè)計正常運行。調(diào)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(diào)試階段和調(diào)試完成后50 天的水質(zhì)進行跟蹤檢測，取樣周期為調(diào)試階段每5 天一次，調(diào)試結(jié)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(diào)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(diào)試20 天后，由于污泥的成熟以及膜反應(yīng)器回流水的混合，使氨氮濃度下降，COD 和NH3-N 的濃度zui高降低50% 和70%。正常運行后，缺氧池內(nèi)COD 和NH3-N 保持在一定的濃度范圍，已處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。

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(diào)試啟動后的10 天內(nèi)，曝氣池采用連續(xù)24 h 曝氣培養(yǎng)方式，對COD 的去除率可達51%，但曝氣池內(nèi)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(dǎo)致污泥增殖受阻。由于該工程在設(shè)計時未預(yù)留曝氣排空管，從調(diào)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(fā)臭，還避免了曝氣設(shè)備的更換。在此期間，COD 持續(xù)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(xù)進水、連續(xù)曝氣方式培養(yǎng)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(diào)試完成后的近2 個月內(nèi)，對NH3-N 和COD 的去除效果都較為穩(wěn)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(yīng)器的調(diào)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(yīng)器啟動后，整個污水處理系統(tǒng)采取全自動連續(xù)進水、曝氣運行模式。膜區(qū)內(nèi)的MLSS 在10 天內(nèi)增長較快，之后通過回流和排泥穩(wěn)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(wěn)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?qū)崿F(xiàn)*固液分離的反應(yīng)器中，細菌可以被截留下來，使得反應(yīng)器內(nèi)硝化菌數(shù)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(tǒng)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(jiān)測，在調(diào)試穩(wěn)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 zui高去除率為87．4%，系統(tǒng)穩(wěn)定后平均去除率為85．8%; 對總磷的zui高去除率為78%，正常運行后平均為72%。隨著系統(tǒng)的穩(wěn)定和細菌培養(yǎng)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(yīng)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(biāo)

調(diào)試完成后水質(zhì)指標(biāo)*達到設(shè)計指標(biāo)要求。驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)見表3。

 4.經(jīng)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(jīng)濟分析見表4。

 5. 結(jié)論

①調(diào)試階段是活性污泥的適應(yīng)和增，污水中溶解氧過高會導(dǎo)致活性污泥的自身分解加快，從而達不到污泥增殖的目標(biāo)。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(yīng)器工藝運行穩(wěn)定后，對養(yǎng)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(yīng)器工藝的處理出水水質(zhì)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。