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fxiang1012

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[资源] [污染控制]【原创】利用好氧活性污泥法处理猪场废水

利用好氧活性污泥法处理猪场废水

1、好氧活性污泥法处理的发酵工程基本环节
　随着近年养猪业的发展，我国生猪存栏数由1998 年的4.857 亿头到2004 年的6.18 亿头，增加了27%。但由养猪业的发展带来的一系列环境污染问题也日趋严重。据测算,一头体重约90 kg 的肉猪,日排粪量约2. 7 kg , 尿5 kg ,每年粪尿量约3 t 。一个年产万头生猪的大规模集约化养猪场每天排放的粪污可达100～150 吨,BOD5 (五日生化需氧量) 高达4000 ～ 6000mg/ L 。养猪场废水主要包括猪尿、部分猪粪和猪舍冲洗水。该类废水有机物浓度高、悬浮物多、氨氮含量高、臭味大。若不经处理排入水体 , 会使得水体变黑，散发恶臭，且其中富含氮、磷的需氧腐败的有机物还会导致水体“富营养化”，使得水体无法再净化和恢复造成水体富营养化。另外在猪废水中还含有一些微量的有毒特种污染物和重金属类等，这些物质未经处理直接排入水域,造成了严重的水源污染。一些地区猪粪堆积如山,污水满地横流,污染严重的地区水质极差,不但人畜不能使用,甚至连农田灌溉都成问题,由此引发的群众纠纷持续不断。猪场污水已成为河流水域的主要污染源，对人类和动植物的生存环境造成极大压力，对猪场污水的治理已是刻不容缓，势在必行。
猪场废水的处理方法很多，可简单地归纳为物理处理法、物理化学处理法、化学处理法和生物处理法, 但应用最广泛的是生物处理法, 即主要通过微生物的生命过程把废水中的有机物转化为新的微生物细胞以及简单形式的无机物, 从而达到去除有机物的目的。生物处理方法在好氧条件下污染物最终被分解为CO2 和H2O, 厌氧条件下则最终形成CH4、CO2、H2S、N2、H2 和H2O 以及有机酸和醇等。
活性污泥法处理废水效率高、效果好,处理后水质良好, 因此使用广泛, 并成为处理废水的主要方法或唯一方法。活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。

活性污泥法的基本流程（图1）如下。

活性污泥法由六个部分组成：
（1）发生需氧生物氧化反应的反应器,即一般所称的曝气池, 它是活性污泥法的核心部分。
（2）向反应器混合液中分散空气或纯氧的氧源。空气或氧气以压力态或大气常压态进
入混合液中。
（3）对反应器中液体进行混合的设备或手段。
（4）对混合液进行固液分离的沉淀池,把混合液分为沉淀的生物固体和处理后废水两部分, 这一沉淀池称为二沉池。
（5）收集二沉池沉淀固体并回流至反应器的设备。
（6）从系统中废弃一部分生物固体的手段。
活性污泥法的主要设备是曝气池和二次沉淀池（即沉淀池）。需处理的污水和从二次沉淀池回流的活性污泥同时进入曝气池,沿曝气池的长度打入空气,使污水和活性污泥充分混合接触，并得到溶解氧，为微生物的生长繁殖创造良好条件。
存活于曝气池内的活性污泥微生物, 不断从起周围环境中摄取污水有机污染物作为营养加以吸收。有机污染物首先被吸附在活性污泥表面,并与微生物细胞表面接触, 在微生物透膜酶催化作用下, 透过细胞壁而进入细胞体内。小分子有机物可直接透过细胞壁进入微生物体内,大分子有机物如淀粉, 蛋白质等需先经胞外水解酶作用, 水解为小分子后再进入细胞体内。被摄入细胞体内的有机污染物在各种胞内酶的催化作用下, 由微生物对其进行代谢反应。其中一部分有机物发生氧化分解代谢, 最终形成CO2 和H2O, 并产生能量; 另一部分有机物为微生物用于合成新细胞, 即合成代谢,所需能量来自分解代谢。
从而污水中的有机污染物不断地为微生物所摄取、分解，污水便得到净化。混合液流入二次沉淀池，污水和活性污泥分离。净化后的污水向外排放。一部分活性污泥回流到曝气池进行接种，剩余污泥从系统中排除。
2、活性污泥处理法的发酵类型
此是好氧、深层、液态、游离混合菌、动态搅拌、敞开式、连续发酵方式。
活性污泥中的微生物群体是由细菌、真菌、原生动物和后生动物等多种微生物组成的生态系。细菌是使活性污泥具有净化功能的主要微生物。活性污泥中常见的细菌有动胶杆菌、假单孢菌、芽孢杆菌、小球菌、黄杆菌、产碱杆菌、无色杆菌、产气杆菌和诺卡氏菌等属。污水中有机污染物的种类对哪些种属的细菌在活性污泥中占优势起决定作用。活性污泥中的细菌通常是以菌胶团的形式存在，呈游离状态者较少。菌胶团是活性污泥絮凝体的主要组成部分,形状很多,有分枝状、片状、垂丝状、蘑菇状等。活性污泥中还存在着丝状菌，常见的有球衣菌、白硫菌和硫丝菌等属。球衣菌对有机物有较强的氧化分解能力，但如果繁殖过多会产生“污泥膨胀”现象，影响污泥的沉淀性能，降低污水处理效果。活性污泥中的原生动物有鞭毛虫、根足虫、纤毛虫和吸管虫等四类。它们多以游离细菌和有机颗粒为食。
3、注意操作控制点或条件
（1）　有害物质的浓度应控制在允许的范围内。对微生物有毒害作用的物质很多,包括重金属离子,如Zn 、Cu 、Ni 、Pb 及Cr 等;非重金属化合物,如酚、醛、氰化物及硫化物等，以及油类物质。若浓度过高应进行污水的预处理。否则,将危害微生物的生存。
（2）　温度。温度是细菌能否旺盛繁殖的重要因素,一般水温最好在30 ℃左右。因为生化处理的细菌属于中温细菌,细菌体内的原生质和酶多由蛋白质组成。温度过高,蛋白质就会凝固,酶的作用受到破坏。水温过低,虽不会导致细菌很快死亡,但会使细菌停止繁殖。
（3）　PH 值。PH值过高或过低均会使酶的活力降低,甚至丧失活力。正常情况下PH值应控制在6. 5～8. 5 之间。
（4）　氧的供给。只有在充分供氧的情况下,好氧细菌的新陈代谢才会旺盛,分解有机物的效率才高。但供氧过多,又会促使污泥中的微生物自身氧化分解。一般污水中的溶解氧控制在2 mg/ L～4 mg/ L 为宜。
（5）　加磷。生化处理过程中,微生物所必须的营养物质碳、氮及微量物质钙、镁、钾、铁等,在一般污水中都不缺乏,唯有磷的含量不足。磷是合成酶和微生物细胞不可缺少的物质,故须向水中投放适量的磷。磷的投放量应保证处理后水的含磷量在0. 5 mg/ L～1 mg/ L
之间为宜。
（6）　污泥指数。污泥指数是指吸附段的污水经30 min 沉淀后,1 g 干污泥所占的体积数。污泥指数小,污泥的密度大,矿物质多,容易凝聚沉淀,澄清时与水能迅速分离。但污泥指数高,污泥松散,与污水的接触面积增大,易于吸附和氧化有机物,污水的处理效果好。但过高会造成污泥膨胀从沉淀池流失。兼顾污泥的吸附、氧化能力和凝聚、沉淀性能,一般控制在80～150 为好。
（7）污泥膨胀。污泥膨胀大致有丝状体膨胀和非丝状体膨胀两种。多种属前者。丝状体膨胀主要是由于丝状菌及真菌在污泥中大量繁殖所致，与溶解氧(DO)、冲击负荷、进水水质的变化、运行管理及构筑物结构型式等因素有关。其对策：充分曝气，使混合液中的DO一般不少于1-2mg/L；若BOD：N：P失调，则投加适量的N或P；在回流污泥中投加漂白粉或液氯以消除丝状细菌。加氯量可按干污泥的0.3-0.6%计；调整PH；投加惰性物质，如粉状活性炭、石棉粉、硅藻土、黄泥等。
（8）泡沫问题。曝气池中产生泡沫的主要原因是由于废水中存在着大量的合成洗涤剂或其它起泡物质所引起的。其控制办法有：用自来水或处理过的废水喷洒；投加除沫剂，如机油、煤油等，但为了节约或为减少新的污染，就尽量少投加；增加曝气池活性污泥的浓度，这是最为有效的办法。
4、废水生物处理的意义
在我国生猪养殖业不断扩大，随之带来的污染也是非常的严重。大量猪屎猪尿的堆积，产生大量臭气，严重污染环境，影响人们的生存环境，并且大量的猪场废水排除到河流渠道，造成严重的水污染。这些负面影响极大对限制了我国生猪养殖业的发展。而通过高效的生物废水处理，利用微生物发酵作用，极大地降解了废水的有机物含量，降低有毒物质和重金属的排放，实现污水“零排放”，净化了水资源。这维持了生态环境的健康发展，实现生产良性循环，，真正实现变废为宝，化害为利的目标，使得人与自然和谐相处。同时，也使得养殖业不断扩大，给农民带来了巨大的经济效益。
另外，　从可持续发展的观点出发,废水经过适当处理回用于绿化、冲厕,不仅可作为资源加以利用,而且可节约新鲜水源,减少污水排放量,它既有巨大的经济效益、环境效益和社会效益,更能为我国的可持续发展提供充足的淡水水源.
5、启发
通过生物处理技术对废水的有效处理，达到了净化环境，回收了水资源，促进了农业生态可持续发展。在废水处理的同时，微生物大量繁殖，产生了大量的污泥。污泥中含有大量有机质和氮、磷、钾及钙、硫、铁、镁、硼等植物生长必须的矿质元素,而且往往是土壤中所缺乏的。一般农田,由于连续耕作,植物根系对矿物质的不断获取,土壤有机质和矿质元素都很缺乏,而大量化肥的使用,虽然短期内就会出现增产,但从长远利益来看,不利于农业的持续发展。如果将污水污泥施入土壤后,能改善土壤结构,增加土壤氮、磷、钾含量,调节土壤pH ,对土壤的透水性、蓄水保肥性、通气性及耕作性都有改善,是良好的土壤改良剂。
因此，污泥也是宝贵的有机肥料,对于污泥的最终处置,我们可以从自然界元素的循环出发，采用自然生态式的处置方法———使污泥作为肥料还田、还林。从而使污泥资源化，在某中程度上也是废水资源化。
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[ Last edited by fxiang1012 on 2007-9-16 at 16:29 ]

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