养猪废水氮磷污染及其深度脱氮除磷技术探讨
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28 中国沼气Ch/an Biogas 2003,21(1)
养猪废水氮磷污染及其深度脱氮除磷技术探讨
姚来银,许朝晖
(福建省龙海市环境监测站,福建龙海363100)
摘要:本文通过对规模化养猪场废水氮磷污染监测,揭示氮磷污染现状;指出传统A/O工艺脱氮除磷的局限性;
探讨养猪业废水在沼气厌氧发酵基础上通过水生生物氧化塘工艺进行深度脱氮除磷的可行性。
关键字:养猪废水;氮磷污染;脱氮除磷;氧化塘法
中图分类号:X703,S'216.4 文献标识码:A 文章编号:1000—1166(2003)01—0028—02
1养猪业废水氮磷污染现状
城市“菜蓝子工程”的计划和实施推动了养猪业
的迅猛发展,集约化程度越来越高,养猪业在脱离了
传统饲养方式的同时,养猪场所排放的废水也难于
用传统的还田方式处理。
养猪场废水包括尿污和饲养场地冲洗水,2002
年1~4月龙海市环境监测站对所辖l4家规模化养
猪场(干清粪工艺)监测结果:每百头猪每天污水排
放量为1.75~2.35 t,平均2.15 t;NH3一N浓度范围在
578~1520 nag.L~,平均浓度868 nag.L~;总磷浓度
范围101~245 nag.L~,平均浓度171 nag.L ;养猪废
水(干清粪工艺)中平均每头每天排放氨氮l8.7 g,总
磷3.7 g。含氮磷废水排入水体后将造成诸多危害:
1.有机氮、磷化合物造成水体富营养化;2.还原态
NH3一N因硝化作用耗氧而造成水体发黑;3.化合态
No2一N,NO3一N对人体和水生生物有毒害作用。养猪
废水氮磷含量高,可饮用水源和农业生态造成了危
害,养猪废水深度脱氮除磷刻不容缓。
2含氮磷废水生化转化途径
养猪废水进入生化系统后所含氮、磷在特定条
件下按图l所示途径转化。
从图l可以看出:
(1)生化系统脱氮有三条途径:1.氨化、硝化、反
硝化途径。2.同化、活性污泥吸收并借助重力流沉
淀途径。2.水生生物吸收净化与食物链转化途径。
(2)生化系统除磷有二条途径:1.同化、活性污
泥吸收并借助重力流沉淀转化途径。2.水生生物吸
收净化与食物链转化途径。
I有机质氮、磷
I (蛋白质
尿素)
细菌分解和水解 1重力形式转换
f 、 l (细菌细胞) l植物氧化塘
硝化0: l l氧化、释放 l 生态系统塘
『 亚硝态氮 l食物链营养级生物代谢
I (NO:)
硝化0: 迁移转化
I 硝态氮 反硝化 氮气 动植物蛋白
l (NO,) 1 (N:) (N、P)
有机碳(源)
图1特定条件下氮磷的转化途径
3传统A/O或A2/o脱氮除磷的局限性
养猪废水含氮浓度高,A/O工艺在硝化、反硝化
过程需要2 5倍回流比,在实际工艺中难于承受那
么大处界动力工程投资和运行费月,经济可行性差;
传统A/O或A2/O的除磷作用只能使水中磷及化合
物被活性污泥(积磷细菌细胞胶团)吸收积磷。控制
积磷工艺参数,借助重力流分离积磷污泥,工程技术
难度高。而且A/O深度脱氮除磷工艺要求活性污泥
色泽好、活性强、表面负荷大、过程状态稳定l4],运行
费用高,存在较大经济、技术局限性。
在九龙江流域污染防治和生态破坏综合整治规
模化养猪废水专项中,以除碳(厌氧发酵)沼气工艺
收稿日期:2OO2—08—12
作者简介:姚来银(1967一),男,福建龙海人,工程师,主要从事环境监测和环境工程研究。
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中国沼气Chian Biogas 2003,21(1) 29
为基础的A/O,A2/O处理工艺在去除高浓度COD,
BOD,农业生态开发等方面取得了良好效果,但对脱 氮除磷有很大局限性。监测结果表明:市辖l4家规 模化养猪场废水经沼气池厌氧发酵后,COD 浓度范 围在1 280~3 370 mg.L一,平均浓度2 230 mg.L~, 去除率>60%,NH3一N浓度范围275~1 260 mg.L一, 平均浓度669 mg.L~,去除率22.9%,总磷浓度范围 68.7~232 mg.L~,平均浓度146 mg.L~,去除率仅 为14.6%。在厌氧发酵基础上经生物膜法、氧化塘 (沟)好氧生化或兼性氧化塘等4种典型A/O、A2/O 工艺治理工程运行监测结果见表1,结果表明,COD 浓度范围87.9~386 mg.L~,平均浓度250 mg.L ; NH 一N浓度范围46.0~232 mg.L~,平均浓度183 mg.L~;总磷浓度范围l8.7~67.6 mg.L~,平均浓 度38.0 mg.L。。。NH3一N,PO4.P大大超出GB8978— 1996((污水综合排放标准)一级标准中氨氮、磷酸盐 浓度指标要求,即NH3一N≤15 mg.L~,PO4一P≤0.5 mg.L_。。 表1 传统A/O,A2/O工艺处理养猪废水工程验收监测结果 工程实例处理工艺 4养猪废水深度脱氮除磷的水生生物氧化塘技术 4.1水生生物氧化塘 水生生物氧化塘是在普通氧化塘内种植具有脱 氮除磷功能的水生植物或培殖水生动物,以强化氧 化塘的脱氮除磷功能。 (1)水生植物氧化塘在塘内种植水葫芦、水浮 蓬、水葱、芦苇等水生植物,它们都有较强的吸收、分 解氮磷有机质和氨氮、磷酸盐的能力,有深度脱氮除 磷的处理能力,缩短污水停留时间(当水深0.2~1.0 m时,停留时间为1~3 d)。 (2)生态系统塘 主要是普通好氧和兼性塘。 它依靠藻菌共生系统工作,无法对藻类生长进行控 制,至使出水中藻类含量过多。如果在塘内养殖鱼、 蚌、螺等水生动物和鸭、鹅等家禽,在运转正常时,出 水含藻量可降低,氮、磷也有较高的去除率。 4.2水生生物氧化塘法主要技术要求
水生生物氧化塘要求:1.待处理污水水质不含
重金属,不含难降解有机物;2.适当的气温和阳光;
3.适当有机(B0D)负荷。
4.3水生生物氧化塘法深度脱氮除磷的可行性
(1)规模化养猪场选址可利用远郊和农村建造
低价的天然池塘、洼地、沼泽或农田等经济植物湿
地。
(2)养猪废水主要为尿污及场地冲洗水(粪便、
饲料撒漏),不含重金属和难降解有机物。
(3)南方有温暖气温和充裕日照阳光,有容易培
植的嗜磷氮水生植物物种如水葫芦、水浮蓬、水葱、
芦苇、菌、藻。
(4)有成熟的厌氧发酵技术及在其基础上发展
起来的A/O工艺可有效控制有机负荷。
4.4脱氮除磷的水生生物氧化塘技术应用实例
在规模化养猪废水专项整治中,4家养猪场废水
在以除碳为主的沼气厌氧发酵等工艺基础上,采用
水生生物氧化塘技术对废水进行深度脱氮除磷处
理,其结果见表2。
结果表明该法对养猪废水进行深度脱氮除磷效
果良好。
表2水生生物氧化塘参与的A/O,A2/0-r-艺
处理养猪废水工程验收监测结果
工程名称 处理工艺 出水浓度/nag.L一
5结论
养猪废水氮磷含量高,氮磷污染危及城市水环
境和农村生态环境,氮磷污染治理刻不容缓。传统
A/O,A2/0治理工艺对深度脱氮除磷存在局限性;如
果在对养猪废水进行以除碳为主的沼气发酵的基础
上,因地制宜地采用水生生物氧化塘技进行深度脱
氮除磷,具有很好生态环境效益。
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