国内养殖废水为何排放不达标？原来根源在这里！
国内大多数猪场的废水处理都是以台湾的三段式废水处理为主。也遭遇到和台湾一样的问题：硬件设备虽然完善,但由于操作管理不当,养殖废水导致排放不能达标。为此，我把台湾曾经发生或目前仍在发生的问题的解决方法与大家讨论。
台湾畜牧业以养猪产业为主，养猪户的数量逐年由94791(1984年)户,减至17072(1998年12月)户,再逐年递减到12793(2005年12月)户。在养头数曾由656万多头(1984年)增加到1050万多头(1995年10月底),再递减到653万多头(1998年12月底)。2002~2005年12月,在养头数皆维持在680万头左右。由于养猪业的发展，污染问题开始凸现，1991年台湾订立《养猪政策调整方案》,积极辅导养猪农场从事废水处理及其他污染的防治工作。
在猪场排放水标准方面分两阶段实施：第一阶段为缓冲期(1998年1月-1999年12月31日),标准为BOD80mg/L，COD400mg/L，SS150mg/L;第二阶段时标准变得严格(1999年12月31日以后)，为BOD80mg/L，COD250mg/L,SS150mg/L。目前标准修正为BOD80mg/L,COD600mg/L,SS150mg/L。
01三段式废水处理设施
调节槽的作用是把整个场的废水平均分摊到24h,即如果一个场一天的废水是240m3,则每小时排放10m3。为什么要平摊呢?因为我们采用的是生物处理法,就像人吃饭一样,需要不间断地补充废水,微生物的生物活性才会好,效果才能稳定。
目前国内使用的表面式曝气机，我认为并不适合处理养猪场的废水，因为猪场废水的有机质含量非常高，氮和磷的含量也很高，所以在使用微生物细菌处理的时候，需要的溶氧量非常高,而一般表面曝气机只在表层达到气液平衡，处理效果不好。
三段式废水处理设施中,厌气槽的水力停留时间是10d以上,目前调整到4~6d。原因是水力停留时间越长，BOD降得越多，当水力停留时间为10d时,BOD降到80~100mg/L，但COD在600~800mg/L，导致曝气槽里活性微生物培养不起来。以前错误的操作方法是当曝气槽里的微生物数量不够时,还将固液分离的废水排到曝气槽里,由于没有充分处理,因此排放水很难达标。所以通过调节槽把废水分24h排进来，而不是只有冲洗猪舍时才有废水流进来。调整池的水力停留时间是1.3d,它的容量为至少能装一天的废水(表1)。
废水处理槽水力停留时间(HRT)计算:
HRT=废水处理槽有效容积(m3)/每日进流废水量(m3/d)
例如：有一个废水处理池,长度为6m,宽度为5m，深度为3.5m(实际建废水处理槽时为4~4.5m，尤其是曝气槽,因为冬天会产生很多气泡)。处理池的长、宽、深均是指内径。
假如每天废水量是10.5m3,则HRT=6×5×3.5/10.5=10d,水力停留时间为10d。如果畜牧场的在养头数固定不变,每日废水量维持稳定,当水力停留时间越长，废水处理的有效容积越大，表示废水处理槽的槽体越大。我们建议养猪场在设计废水处理槽的时候占地面积尽量小，处理槽不要埋得太深，曝气槽的水深不要超过3.5m，否则鼓风机所需要的功率会非常大，会非常耗电。养猪场废水厌氧处理槽一定要加装一个恒压装置,因为在台湾夏天温度达到30℃，气体热胀，所以要有一个恒压装置平衡内外的压力。厌氧恒压装置的入水口一定要在水面下，出水口在水面上，高度根据厌氧池内维持的压力而定，高度越大厌氧槽内的压力越大(图2)。
三段式废水处理设施
02三段式废水处理设施的操作管理实务
三段式废水处理设施的第一段是固液分离槽，第二段是厌氧槽，第三段是曝气槽加最终沉淀池。为什么设备刚建好时排出的废水能够达标，几年后就无法达标了呢?这就是操作管理过程中出现了问题。
1.废水固液分离的重要性
(1)避免粪尿废水在储粪池中分解成粪泥，降低固液分离效率。
(2)减少现有废水处理设施的负荷，可获得较好的放流水水质。
(3)可将废水中难处理的化学需氧量(COD)问题，转变成固体废弃物处理问题(堆肥处理)。
(4)可依现有猪场的情况，自行设计修改成可分离粪尿与废水的设施或是处理流程，以达到粪尿与废水分离的目的。装2部固液分离机作2次固液分离是有必要的，过滤网的网孔直径是0.3~0.5mm，有的甚至为0.15mm，其中一部固液分离机的滤网孔径比较小。原则上猪场废水处理设备的有效容积都是固定的，如果能让进入曝气池和厌氧池里的水的有机质越低，脏东西越少，则处理的效果就越好。厌氧池里的厌氧微生物和曝气池里的好氧性微生物都是靠吃水里的有机质(即BOD)生长的，微生物数量越多，清理污泥的成本会越高。
2.厌氧槽的管理重点
污泥要定时抽出以维持厌氧槽的有效容积。如果是新建的废水处理设施，建议每半年抽1次，每次抽1/3~1/4的污泥。如果是已经建好的废水处理设施，当发现出流水中已经夹带污泥时,表示厌氧槽内的污泥量已经淤积到出流口高度，应及时抽出污泥，并记录日期以推算厌氧槽清除污泥的频率。污泥量的控制方法：每周或每月定时抽除定量的厌氧槽污泥,以污泥脱水机处理,再送堆肥场。各个猪场,甚至同一个猪场每一天的废水的BOD和COD的含量都是不一样的。
3.曝气槽的管理重点
(1)污泥量(SV30):15%~30%(即150~300ml)。每日定时定量回流与废弃少量污泥。判断曝气槽内适当活性污泥量的方法(图3、4):
量筒里静置沉淀30min，沉淀的污泥量达到150~300ml为合适。根据BOD值判断可以培养多少的污泥量,有多少BOD就有多少的活性污泥量。新的废水处理设施污泥量比较少,当污泥培养到一定量时，SV达到180~190ml，如果没有废弃污泥，SV就会开始往上飚，达到200~210ml。一般曝气槽污泥量维持在180ml，每个场的情况不一样，需要每天测量，最后测出猪场污泥量一个维持量。
如何分辨正常与不正常的污泥?不合格的污泥沉降性不好,像细沙一样呈现松散,上清液是暗红褐色。合格的污泥呈大的颗粒状比较扎实,上清液是浅黄褐色。
(2)溶氧量：最好在1mg/L以上，绝不可以低于0.5mg/L。否则微生物的消耗作用将不进行。判断溶氧量的方法：一是氨气的味道;二是水色为黑色。
(3)pH：正常值为7.0~8.0。管理不当的猪场放流水pH值会达到8.5以上。一个简单的了解pH值的方法:当你闻到水里有氨气的味道时,这时的pH值一定超过8.5以上,表示曝气槽的消化作用不完善。pH值变高有时是由于污泥量不够,厌氧槽太大,BOD太低。
4.曝气槽与终沉淀池的操作方式
最终沉淀池和曝气槽之间一定要做一个污泥回流，因为污泥不溶于水悬浮在曝气槽里，所以水流到最终沉淀池的时候，污泥会沉淀下来，排放出比较干净的水。如果不做污泥回流，可能会发生曝气槽里没有污泥的情况。污泥管理的最佳方式：每日废弃定量的污泥至污泥浓缩槽(这些污泥是多余的，需丢弃掉);每日定时回流定量的污泥回曝气槽(指污泥回流)。如何防止曝气槽的污泥老化?曝气槽污泥老化的原因就是没有新的污泥进来。最终沉淀池内加装水泵和定时器,每小时抽15~20min，把污泥回流到曝气槽。水泵把水抽上来后通过阀门流到两边，一边是污泥浓缩池，一边是曝气池，通过阀门调节曝气池和污泥废弃的污泥量，但不能关掉污泥废弃的阀门，一定要让每天有一定的污泥废弃掉(图5、6)。
5.定期清理
定期清除养猪场废水处理设施中的污泥厌氧槽与曝气槽的污泥应定期清理,以免因长期污泥累积使废水处理槽的有效容积减少,而直接影响到处理效果。在台湾有2种污泥处理方法:一是污泥晒干,由于受到天气的影响,最好不要使用;二是污泥脱水,污泥脱水前先污泥浓缩。建议猪场内设置污泥脱水机或污泥晒干床,先将废弃污泥的含水率降低,再送至堆肥场处理。
如何降低养猪场放流水中的悬浮固体?见图7。
最终沉淀池内污泥挡板装置的作用:(1)阻挡污泥;(2)减慢流速。
溢流堰装置的作用:(1)阻挡更细的污泥;(2)更加减慢流速。终沉淀池的池底是斜面的,并做抽除污泥的装置。
6.改善放流水COD的建议方法
COD：化学需氧量。废水里的所有有机物质的量,包括微生物可以分解利用的和不能分解利用的有机质,所以COD>BOD。
BOD：生化需氧量。废水里能被微生物分解利用的物质。
SS：悬浮固形物。与COD有密切关系。
(1)厌氧槽水力停留时间大于10d,厌氧处理后的BOD较易符合标准。
(2)厌氧槽水力停留时间小于10d,厌氧处理后需要配合适当的曝气槽才能符合标准，曝气槽的水力停留时间不得少于1.5d。
7.改善放流水COD的建议方法
(1)为避免放流水中亚硝酸氮干扰COD的检测值，养猪场的三段式废水处理设施的曝气槽必须维持足够的污泥量与溶氧，尤其避免使用间歇曝气(表2)。
(2)如果养猪场空间许可将放流水先蓄留一段时间再放流，可以减少SS和COD。如果放流水中氨氮低于30ml/L(闻不到氨的气味),则可以尝试使用水生植物协助降低COD(表3)。
△COD=CODi-CODr
COD:一般分析的化学需氧量
CODr:已去除亚硝酸氨的干扰
(3)选择增设其他效率较高的处理系统,例如分批式自动化废水处理系统或其他较经济有效的三级处理方式(例如光触媒溶凝胶法等)。
03堆肥的制作方法
1.足够的氧气
堆肥发酵关键在送风系统的好气发酵,利用送风供氧,将粪肥中蛋白质、氨基酸的氨基发酵分解形成硝基,作为植物营养成分氮源。故送风系统的设计充足供氧为堆肥发酵关键所在,适当的送风量为每吨每分钟0.2m3。
2.适当水分
适当的含水量是65%。水分低于30%,微生物被抑制;水分高于70%,空隙率低空气不足,变成厌氧发酵,产生恶臭,发酵停止。
水分调整的方法:①添加稻壳、木屑等有机纤维物;②机械脱水;③塑胶干燥房干燥;④添加已经腐熟的堆肥。
3.温度
堆肥发酵温度可达70~80℃,高温时放线菌繁殖,中温时真菌类繁殖,真菌分解纤维素、木质素的能力约为细菌类及放线菌类的10~100倍。真菌生长的温度上限为62℃,故适当的温度应维持在65℃以下。
4.碳氮比
非常重要,微生物增殖活动的能源是堆肥成分中的碳供给，如细胞的形成由氮供给，因此调整碳氮比是堆肥良好发酵的关键。适当的碳氮比为20∶1，猪粪大约是(10~14)∶1。
5.酸碱值
堆肥发酵微生物喜好碱性,pH值7~8。一般制作堆肥不必调整pH值,禽畜粪储存时间久pH值会降低,可用生石灰调整pH值。发酵3d后pH值可达8~9。
6.混合均匀
改善发酵槽上、中及下层发酵温度不均情形,调整水分并均质化,可通过混合机与翻堆机调整混合。
7.堆积高度
适宜的高度为不超过1.5m，机械翻堆则以1~1.2m最适宜。在堆积高度0.5、1.0及1.5m时每立方米的容积分别为610、600及710kg。堆积越高，容积重越大，孔隙越小，供氧困难。堆积太薄，发酵温度不易达到,，水分蒸发快。
8.发酵时间
猪粪安全发酵时间约40d。如添加木屑、稻壳等调整碳氮比及提高堆肥有机质成分,则发酵时间更长,堆肥须经过充分发酵腐熟后才可上市。
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