废水处理工艺技术小结与案例分享PPT课件.ppt

畜禽养殖废水达标处理与资源利用技术 Content03 Content02 Content01 大量有机物进入水体 有机物分解过程大量消耗溶氧 促使水体发臭 氮磷使水体富营养化 影响水生植物光合作用 造成水生生物大量死亡 污水中含有毒物质 进入地下水或者湖泊中 造成永久性污染威胁 水体污染 养殖废水特点 废水中有机物结构简单 可生化性好氨氮是废水中的主要污染物 不断积累会导致水体富营养化硝化或反硝化产生亚硝氮 积累到一定浓度会产生巨大毒害硝氮会被浮游植物利用使水生植物大量增殖影响水产养殖系统抗生素会导致环境中微生物产生耐药性 并产生二次污染 养殖废水组成 养殖废水特点 养殖废水中所含污染物种类少 污染物浓度低 污染物结构简单 易被生物利用有机物浓度较低 导致C N普遍偏低 一般为3 10 远低于微生物最优C N比养殖废水处理要求高 考虑到部分处理后废水可能用于养殖回用 因此对污染物指标 溶解氧等要求进行严格的控制 养殖废水特点 养殖废水特点 SS达1000 5000mg L氨氮浓度800 1500mg L水中磷浓度50 100mg LCOD浓度达5000 20000mg L生化需氧量 BOD5 高达2000 8000mg L 猪场养殖废水组成 养殖废水特点 氮 磷含量高 可生化性强抗生素滥用导致废水处理难度大具有恶臭 猪场废水中的臭味成分相当复杂瞬时排放量大 污染负荷高 如不及时有效处理 不仅会污染水体 土地和大气 还会危害人类健康 猪场养殖废水特点 2007年太湖蓝藻暴发 污染案例 2013年黄浦江死猪事件 2012年巢湖蓝藻暴发 温州 珊溪水库主要16个入水口有13个是 类水源 蓝藻异常 离 类质量差距很大最差的为黄坛溪入口 主要治理养猪污水技术得不到推广当时黄坛镇有存栏4 34万头 出栏2 61万头 仔猪出栏13 12万头 存在严重的养殖污水直排和不达标排放2013年温州市政府拿出10多亿元 全部拆停文成珊溪库区 水质明显好转但不能老是靠关停 吃肉怎么办 污染案例 畜禽养殖污染量大 浓度高国家环保部 每头猪生长180天排放粪398kg 尿656 7kg 折算BOD525 98kg CODCr26 61kg NH4 N2 07kg TN4 51kg TP1 70kg1头猪的粪便量 2个人换算 我国猪的粪便排放量 我国总人口的排放量1头猪的BOD5排泄量 13个人换算 我国猪的有机污染物排放量 80亿人的排放量 污染案例 生物法 核心工艺是微生物降解 其利用微生物的生命活动将沼液中的可溶性有机物和部分不溶性有机物 一部分降解为CO2和H2O 同时释放能量 另一部分则转化为微生物的细胞内物质 通过固液分离从水中除去 从而净化沼液常用处理工艺 活性污泥法 生物膜法 活性污泥法 生物膜法 生物处理技术 4 2 畜禽养殖废水处理技术 养殖废水处理单元技术分类 厌氧处理技术 UASB AF UBF USR 两段厌氧法好氧处理技术 活性污泥 生物滤池 生物接触氧化 序批式活性污泥 SBR 生物转盘深度处理技术 氧化塘 人工湿地 土壤净化 生物处理技术 处理粪便污水 兼有污水沉淀和污泥发酵双重作用 其主要缺点为反应时间相当长 去除效率低 对含悬物多的养殖废水沉积物过多 难于清理 因此较少用于养殖废水处理 化粪池 12 优点 滤池内可保持很高的微生物浓度 处理能力较高 不需另设泥水分离设备 出水SS较低 设备简单 操作方便等缺点 滤料费用较贵 滤料容易堵塞 尤其是下部 生物膜很厚 堵塞后 没有简单有效的清洗方法 因此 悬浮物高的废水不适用 厌氧滤器 惰性顆粒 优点 填料比表面积大 微生物浓度高 有机负荷大 载体处于流化状态 无堵塞现象 对高 中 低浓度的废水均有较好的处理能力 结构紧凑 占地少 基建投资省缺点 载体重量较大 介质颗粒流化和膨胀需要大量的回流 增加了运行过程的能耗 并且其三相分离特别是固液分离比较困难 要求较高的运行和设计水平 实际应用较少 流化床反应器 3 3大中型沼氣工程 优点 反应器内的污泥浓度高 有机负荷高 10 20kgCOD m3 d 水力停留时间短 反应器内设三相分离器 污泥自动回流到反应区 无需污泥回流设备 无需混合搅拌设备 污泥床内不需填充载体 节省造价且避免堵塞 缺点 反应器内有短流现象 影响处理能力 难消化的有机固体不宜太高 运行启动时间长 对水质和负荷变化较敏感 UASB 全混合厌氧消化器 16 优点 消化器内温度分布均匀该工艺可以进入高悬浮固体含量的原料避免了浮渣结壳 堵塞 气体逸出不畅和沟流现象进入消化器内的抑制物 能够迅速分散保持在最低浓度水平消化器内物料均匀分布 避免了分层状态 增加底物和微生物接触的机会缺点 要有足够的搅拌 所以能量消耗较高生产用大型消化器难以做到完全混合底物流出该系统时未完全消化 微生物随出料而流失由于该消化器无法做到使SRT和MRT在大于HRT的情况下运行 所以需要消化器体积较大 全混合厌氧消化器 17 工程 塞流式厌氧消化器 工程 优点 运转方便 故障少 稳定性高不需搅拌装置 结构简单 能耗低适用于高SS废物的处理外 尤其适用于牛粪的消化 用于农场有十分好的经济效益缺点 易产生厚的结壳需要固体和微生物的回流作为接种物因该消化器面积 体积比值较大 难以保持一致的温度 效率较低固体废物可能沉淀于底部 影响反应器的有效体积 使反应器的HRT和SRT降低 塞流式厌氧消化器 1 进水2 第一反应室集气罩3 沼气提升管4 气液分离器5 沼气导管6 回流管7 第二反应室集气罩8 集气管9 沉淀区10 出水管11 气封 IC厌氧反应器 工程 优点 具有很高的容积负荷率节省基建投资和占地面积靠沼气提升实现内循环抗负荷冲击与pH缓冲能力缺点 结构复杂 设计施工要求高功能菌水解过程相当缓慢缺乏在IC反应器水力条件下培养活性和沉降性能良好的颗粒污泥关键技术 IC厌氧反应器 氧化塘 养殖塘 土地处理 人工湿地等 生物滤池 生物转盘 SBR A O及氧化沟 天然好氧生物处理法 人工好氧生物处理法 好氧处理技术 好氧处理技术 生物处理技术 该法的缺点主要是占地面积大 处理效果易受季节影响等 基建费用低 动力消耗少 可降解难生化降解有机物 天然好氧生物处理 出水水质好 产泥量少 可进行脱氮处理 但BOD负荷小 占地面积大 运行费用高 自动化控制程度高 同步脱氮除磷 但BOD负荷较小 操作要求高 设备易损耗 氧化沟 SBR法 A O法 氧化沟 SBR和A O工艺均属于改进的活性污泥法 01 02 兼有去除BOD和脱氮双重作用 其投资虽然偏大 但经该法处理后的水易于达标排放 03 人工好氧生物处理 活性污泥法和生物膜法的比较 生物处理技术 活性污泥法 1912年 英国的Clark和Gage发现对污水进行长时间曝气会产生污泥 同时水质会得到明显的改善1916年 世界第一个活性污泥法污水处理厂建成 活性污泥法 优点 调济平衡能力强 回流比达50 100 吸附氧化有机物的能力强 活性污泥的活性较高缺点 污泥产生量高吸附时间短 处理效率低运行过程能耗高 处理费用难于接受污泥回流量多 增加回流污泥泵的容量 试验中原始猪场沼液与处理后废水指标对比 应用活性污泥法处理猪场沼液能有效去除废水中各污染物 降低沼液的污染风险 活性污泥法 A O工艺处理猪场沼液 应用一体式A O工艺对沼液进行处理 当进水沼液C N比为2 6时 出水COD在330 380mg L硝化液回流比为2时 反应器对氨氮去除率高达89 4 出水氨氮64 79mg L 活性污泥法 SBR工艺处理猪场沼液 应用常规SBR工艺处理猪废水发酵后的沼液 系统污染物去除效果较差 COD去除率约40 氨氮去除率仍能维持在60 左右 浓度在200mg L以上通过加碱提高体系的pH值 对系统氨氮去除改善明显 出水氨氮浓度降至10mg L 活性污泥法 SBBR工艺处理猪厂沼液 应用SBBR工艺处理猪场沼液 COD 氨氮和总磷去除率分别为68 6 90 7 和56 7 活性污泥法 SBBR工艺处理猪厂沼液 相同工况下 电极 SBBR工艺对沼液COD 氨氮和总磷去除率比SBBR提高10 左右 活性污泥法 主要特征 运行上有序 间歇操作 核心是SBR反应池 集均化 初沉 生物降解 二沉等功能于一池 无污泥回流系统 SBR法 SBR工艺特点 SBR法 单一SBR反应器 需较大调节池多个SBR反应器 进水 排水阀门自动切换频繁无法解决大型污水处理工程连续进出水要求污水提升水头损失较大设备闲置率较高 SBR工艺问题 SBR法 SBR工艺改进 CASS工艺 SBR法 工艺特点 设置兼氧区强化污泥释磷选择器和兼氧区发生反硝化采用多池串联运行 废水流动呈现整体推流 不同区域完全混合的复杂流态 提高处理效果 反应器体积38L 处理奶牛养殖废水经过60d的驯化 进水COD由300mg L提高至4984mg LCOD去除率保持在80 以上 氨氮去除率80 90 TP去除率50 60 研究水温10 32 之间反应器性能的变化 温度10 15 时影响不大 当水温16 25 时 随温度升高SBR性能提升 当温度在25 时 COD 氨氮和P去除率为81 7 91 和65 6 温度进一步提升后变化不明显 应用案例 SBR法 1 王凡 魏炜 SBR工艺处理奶牛养殖废水试验研究 建筑与预算 2016 6 43 47 反应器体积100L 处理模拟禽畜废水在反应器内悬挂悬浮填料使反应器内MLSS维持在2000 2500mg L 曝气时间为5h 在该条件下采用交替 好氧 缺氧运行模式出水中COD TP 氨氮和TN的去除率分别达94 21 65 87 88 83 和82 68 当反应器内污泥浓度过低 对污染物的吸附和降解不足 当污泥浓度过高会导致溶解氧不足 减少污染排放 影响出水水质 应用案例 SBR法 1 段焱 邓仕槐 朱春兰 等 悬浮填料SBR处理畜禽废水效果研究 安全与环境工程 2010 17 4 9 12 考察序批式活性污泥反应器 SBR 和序批次生物膜反应器 SBBR 处理海水养殖废水的效果 当SBR和SBBR反应器以缺氧9h好氧1h条件运行时 均达到最挂状态SBR反应器COD 氨氮 亚硝氮和硝氮去除率分别达到98 4 92 5 85 和36 5 SBBR反应器COD 氨氮 亚硝氮和硝氮去除率为98 92 5 88 和70 应用案例 SBR法 1 王哲 SBR和SBBR工艺处理海水养殖废水的研究 2014 中国海洋大学 在SBR工艺处理经中温厌氧发酵后的养猪废水过程中 曝气时间 沉淀时间 污泥浓度 污泥负荷对COD 氨氮 TP的去除有显著影响 SBR工艺运行参数 进水1h 曝气时间8h 沉淀1h 出水1h 闲置2h 污泥浓度4785mg L左右 污泥负荷2 31kgCOD kgMLSS d进水COD 氨氮和TP分别为2769mg L 80mg L和11 76mg L 去除率分别达到87 5 85 和60 9 SV为29 SVI为61 SS为41mg L 应用案例 SBR法 1 黄海波 高浓度养猪废水处理工艺研究 2013 西北农林科技大学 氧化沟 利用循环式混合曝气沟渠处理污水 由沟体 曝气设备 进出水装置 导流和混合设备组成 沟体有四周环形 竖长方形 L形 椭 圆形或其他形状 沟面多呈梯形或矩形 氧化沟 卡鲁塞尔氧化沟 三沟式氧化沟 氧化沟 Orbal型氧化沟 Simon Hartley船型氧化沟 氧化沟 氧化沟 优点 处理效果好具有缓冲能力具有较强耐冲击负荷能力具有高溶氧特点 适于硝化生物处理缺点 污泥膨胀泡沫问题污泥沉积污泥上浮 氧化沟 曝气转刷设备 曝气转盘设备 表曝机 可调式出水堰 潜水搅拌机 水下推进器 优点 构造简单能耗低具有较强耐冲击负荷能力具有高溶氧特点 适于硝化生物处理 ABR 常温条件下 猪场废水经ABR反应器厌氧处理 容积负荷可达到8 10kgCOD m3 d COD去除率稳定在65 不同HRT条件下 HRT与COD去除率呈正比关系 HRT越长COD去除率越高 ABR 1 宋炜 付永胜 王磊 等 ABR处理猪场废水试验研究 2006 25 增刊 172 175 采用红泥塑料覆顶的ABR处理养猪废水 当COD浓度达9000 10000mg L 水力停留时间48h 去除率在75 85 原料产气率达0 4m3 kgCOD ABR 1 方圣琼 张宏旺 ABR处理高浓度畜禽养殖废水的工艺研究 安徽农学通报 2011 17 15 布水系统布气系统承托层生物填料层反冲洗 曝气生物滤池 优点 活性微生物浓度高反应器体积较小 占地面积小占投资费用低 无需设二沉池具有模块化结构 便于自动控制缺点 水头损失较大反冲洗较难控制对进水SS要求较高产泥量大 污泥稳定性差 曝气生物滤池 采用上流式沸石滤料曝气生物滤池 ZBAF 对水产养殖废水进行处理 结果表明 异养菌和硝化菌生物膜成熟分别只用7和25天 水力负荷0 25m h及气水比20 1工艺条件下运行最佳 COD和氨氮去除率分别在85 和70 1 蒋轶锋 刘大华 孙同喜 等 沸石滤料曝气生物滤池处理水产养殖废水的工艺特性 2010 31 3 703 708 曝气生物滤池 实验室条件下对上向流气石轻质填料BAF处理寡营养淡水养殖废水工艺的结果表明 当气水比为5 1 水力负荷为0 96m3 m2 h时 对模拟废水中氨氮去除率可达99 2 1 吴海洋 可移动式曝气生物滤池处理养殖废水工艺及其动力学原理的研究 2012 华南理工大学 曝气生物滤池 生物膜 大多呈蓬松的絮状结构 具有较强的吸附作用 有利于微生物对所吸附的有机物分解和利用目前应用较为广泛的类型有 曝气生物滤池法 生物接触氧化法 生物转盘法 MBR法等主要优点 剩余污泥少 挂膜周期短 去除水体中有机物 有害含氮化物效率高 处理效果稳定存在问题 支撑材料和填料成本较高 生物膜法 曝气生物滤池法 生物接触氧化法 生物膜法 1 龚松 EGSB 生物接触氧化 MBR处理规模化猪场废水的试验研究 武汉科技大学 2014 生物膜法 采用接触氧化法处理猪场沼液时 设定生物接触氧化池回流比为2 结果出水氨氮去除率达84 2 浓度 50mg L 且出水中几乎不含硝氮和亚硝氮 取得了较好的反硝化效果 1 李晓婷 水解酸化 中温UASB 生物接触氧化 人工湿地工艺处理规模化猪场废水的工程实践研究 水处理技术 2013 39 5 128 134 生物膜法 应用生物膜式膜生物反应器和传统膜生物反应器处理养猪沼液并对比其效果 发现COD TN为2 3 0 4时 BF MBR对COD和氨氮去除率分别为92 3 和97 5 优于传统MBR 1 税勇 川岸朋树 宋小燕 等 两种膜生物反应器处理养猪沼液的比较研究 环境科学 2015 36 9 3319 3328 生物膜法 采用移动床生物膜反应器 MBBR 处理猪场废水厌氧消化液 结果表明温度为20 30 填料填充比为50 进水COD和氨氮分别为1016mg L和496mg L条件下 当HRT为12 5时 COD和氨氮去除率分别为62 和77 当HRT增至23 8h时 COD和氨氮去除率分别为64 和86 1 曹玉成 张妙仙 单胜道 MBBR处理猪场废水厌氧消化液的研究 环境工程学报 2008 2 5 591 594 生物膜法 概念 MBR又称膜生物反应器 MembraneBio Reactor 是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术 应用领域生活污水处理高浓度工业废水处理城市污水处理及中水回用 MBR 活性污泥 气泡 膜出水 工艺流程生物反应器中的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端 在压力作用下混合液中的液体透过膜 成为系统处理水 固形物 大分子物质等则被膜截留 随浓缩液回流到生物反应器内 MBR 城市污水处理及中水回用1967年第一个MBR厂由美国的Dorr Oliver公司建成 处理14m3 d废水90年代中期 日本有39座这样的厂在运行 最大处理能力可达500m3 d 且有100多处的高楼采用MBR将污水处理后中水回用1999年在Dorset的Swanage建成了13000m3 d的MBR工厂 MBR 优点 出水水质稳定剩余污泥量少占地面积较小氨氮有机物去除效率高操作管理方便易从传统工艺进行改造缺点膜造价高 基建投资高容易膜污染运行能耗高 MBR 采用浸没式MBR 当废水处理站进水水质COD BOD5 SS 氨氮分别为9100mg L 3788mg L 4490mg L和450mg L时 出水COD BOD5 SS和氨氮分别小于85 10 5和5mg L 1 张威 任玉芬 蒋胜韬 等 浸没式MBR技术在养猪场废水处理中的应用 环境工程学报 2009 3 11 2005 2008 MBR 采用MBR工艺处理规模化畜禽养殖沼液 运行结果表明 MBR的有机负荷平均为2 7kgCOD m3 d进水COD和氨氮的平均浓度为1389mg L和276mg L 出水COD和氨氮的平均浓度为118mg L和31mg L 对COD和氨氮具有较好的去除效果 1 朱建龙 王丽亚 郑炜等 MBR工艺处理规模化畜禽养殖沼液的工程应用 科技资讯 2011 34 41 43 MBR 缺氧段 好氧段 沉淀池 原水 出水 内循环 硝化液回流 回流污泥 剩余污泥 概念 将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起缺氧段 有机物水解为有机酸 大分子有机物分解为小分子有机物蛋白质 脂肪等污染物进行氨化NO3 还原为分子态氮 N2 好氧段 将NH4 N氧化为NO3 组合工艺 A O工艺 优点 同步脱氮除磷 水力停留时间少于其他同类工艺不易发生污泥膨胀 SVI值一般均小于100污泥中含磷浓度高 具有很高的肥效运行中勿需投药 运行费用低 缺点 除磷效果难于再行提高 污泥增长有一定的限度脱氮效果难于进一步提高 内循环量一般以2Q为循环混合液对缺氧反应器的干扰 A O工艺 概念 A2O法就是厌氧 缺氧 好氧法 是一种常用的污水处理工艺 厌氧 释磷 有机物氨化缺氧 脱氮好氧 去除BOD 硝化 吸磷等沉淀 泥水分离 A2O工艺 A2O工艺 A2O工艺图 A2O工艺 优点 是比较简单的脱氮除磷工艺 总的水力停留时间少于其他同类工艺 在厌氧 好氧交替运行条件下 丝状菌不能大量增殖 无污泥膨胀之虞 SVI值一般均小于100缺点 进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧 运行费用高 除磷效果难于再行提高 污泥增长有一定的限度 不易提高 脱氮效果也难于进一步提高 A2O工艺特点 以某地奶牛场养殖废水为研究对象 提出处理低C N值沼液的改良型两级A O工艺 经1个月逐渐加大沼液比例驯化发现改良型A O工艺对沼液中SS COD 氨氮 TN和TP的平均去除率分别达到90 7 90 7 92 3 76 4 和84 最终全沼液进水后 SS COD 氨氮 TN和TP的去除率分别达89 4 89 0 93 2 87 5 和98 8 A O工艺 1 余薇薇 张智 毕胜兰 等 改良型两级A O工艺处理畜禽养殖场的沼液研究 中国给水排水 2011 27 1 8 11 安徽省芜湖市某养殖场存栏规模40000头 采用UASB A O Fenton工艺处理生猪养殖废水 A O段固液分离采用先进的MBR工艺 废水COD从8000mg L降至100mg L以下 氨氮从600mg L降至15mg L以下 出水水质达到 污水综合排放标准 GB8978 1996 一级标准 A O工艺 1 金海峰 佟晨博 朱永健 等 UASB A O Fenton组合工艺处理生猪养殖废水工程实例 科技论文与案例交流 2015 12 54 55 建立UASB SBR 化学混凝工艺处理养猪废水 启动运行后 组合系统对COD的去除率达到91 7 对BOD5的去除率达到91 6 对氨氮的去除率达到89 4 对SS的去除率达到98 1 对总磷的去除率达到31 1 出水指标均满足排放标准 UASB SBR 化学混凝 1 颜智勇 吴根义 易浩等 UASB SBR 化学混凝工艺处理养猪废水 中国给水排水 2007 23 14 66 68 采用ABR SBR 生态氧化塘混合处理工艺处理养猪场养殖废水 工程运行结果表明 系统对COD 氨氮 SS的去除率均达98 以上 且该工艺运行可靠 性能良好 耐冲击负荷能力强 剩余污泥量少 ABR SBR 生态氧化塘 1 何占飞 荀方飞 付永胜 混合工艺处理猪场养殖废水研究 广东农业科学 2011 9 171 172 利用厌氧消化 UASB SBR组合工艺处理南昌某有机牧场的养牛废水 该牧场废水量为300吨 天 设计水质COD18000 20000mg L 氨氮400 500mg L SS4000 6000mg L COD 氨氮和SS去除率分别达 厌氧消化 UASB SBR 1 王彦欣 李文胜 陈宏 高浓度有机牧场养牛废水处理工程的设计与运行 工业安全与环保 2012 38 6 4 6 根据污水站一个月的运行结果 对污水站运行成本进行核算 处理水的运行费用为3 9元 m3 其中电费2 55元 药剂费用1 1元 人工费0 25元 UASB A O Fenton 1 金海峰 佟晨博 朱永健 毛天华 UASB A O Fenton组合工艺处理生猪养殖废水工程实例 科技论文与案例交流 2015 12 54 55 本工程电费2 58元 m3 人工费0 69元 m3 药剂费用为1元 m3 因此本工程在不计折旧费 维修费用的情况下 废水处理成本为4 27元 吨 UASB A O Fenton 1 黎忠 章万喜 丁振宇 等 PIC A O Fenton工艺处理养殖废水 广东化工 2014 41 24 175 176 改进后出水COD 100mg L BOD5 20mg L 氨氮 10mg L 原运行成本主要为电耗及人工费 约为1 38元 吨 改进后增加电量0 06元 m3 MBR药剂费0 1元 m3 改进后成本约为1 54元 m3 UASB A O Fenton 1 逯延军 郭冀峰 石磊 养殖废水处理工程工艺的改进 水处理技术 2015 41 4 125 127 131 适用范围 该工艺适用于大型规模化养殖场 集中污染治理的养殖小区 要求 沉淀集水池要求至少能保证8小时以上停留时间 厌氧反应池停留时间5d以上 可采用UASB UBF 厌氧生物滤池 两段厌氧法等高效厌氧反应器 好氧反应可采用传统活性污泥法 SBR 接触氧化法 曝气生物滤池 CASS等 深度处理可采用人工湿地 化学强化处理 氧化塘 生态沟渠 膜处理 消毒等 建立集中处理处置畜禽粪便的有机肥厂或处理设施 处理案例一 某集约化养殖企业 年存栏生猪头数约为18000头 年出栏生猪40000头 每天约产生300m3废水 废水的水质如下表 排水要求达GB8978 1996污水综合排放标准一级标准 处理案例一 主要工艺参数 处理案例一 处理案例一 处理案例一 适用条件 有充足土地消纳养殖粪便的养殖专业户 养殖小区要求 污水经厌氧处理后农业利用 沉淀集水池停留时间12h以上 厌氧反应池停留时