畜牧養殖污水自動(dòng)化處理工藝

摘要：畜牧養殖的過(guò)程產(chǎn)生的污水含有大量的磷、氮等成分，屬于高濃度的有機污水。本文采用PLC為控制器，通過(guò)污泥處貍、預處理、好氧處貍、深度處理等環(huán)節，使處理后的水質(zhì)能夠達到《農田灌溉水質(zhì)標準》、《畜禽養殖業(yè)污染物排放標準》規定的排放標準。

關(guān)鍵詞：畜牧養殖;污水處理;自動(dòng)控制

一、項目要求

本項目合作企業(yè)存欄母豬 2000 頭、仔豬約 4000 頭、保育豬 7000 頭、育肥豬約 8000 頭;該場(chǎng)實(shí)行嚴格的雨污分流，豬舍采用水泡糞的清糞工藝。

綜合考慮養殖場(chǎng)地、運行管理經(jīng)費、水質(zhì)要求、系統操作難易程度等諸多因素：（1）畜牧養殖場(chǎng)污水排放是一個(gè)波動(dòng)大且不連續的過(guò)程量，因此前期需要增加水質(zhì)水量調節環(huán)節;而且養殖污水中大量含有糞渣等雜物，因此在進(jìn)行生化處理之前，必須增加過(guò)濾環(huán)節，給予去除;（2）畜牧養殖污水中含有高濃度的有機污染物，因此需要增加厭氧+好氧的生化處理環(huán)節;（3）畜牧養殖污水中含氨氮的濃度高，因此在好氧生化處理過(guò)程中必須要具備生物脫氮功能。（4）畜牧養殖污水即使經(jīng)過(guò)生化處理后，還是會(huì )有大量的大分子有機污染物，因此一級好氧處理后建議增加二級強化好氧處理。最后，畜牧養殖污水處理難度大，經(jīng)過(guò)二級生物處理后 COD、TP、糞大腸菌群數仍無(wú)法穩定達到相關(guān)的水質(zhì)排放指標，有必要進(jìn)行深度處理工藝。

按照以上工藝路線(xiàn)，考慮原廠(chǎng)現存的污水處理設備，就預處理系統、生化處理系統、深度處理系統選擇如下：本養殖污水處理工程預處理系統采用現有的格柵集水池+固液分離機+初沉池+水解酸化池;厭氧處理系統采用現有兩級厭氧反應罐;好氧處理系統采用生物脫氮 A/O 系統+臭氧接觸+接觸氧化工藝;深度處理系統采用臭氧反應池+ 混凝沉淀+接觸消毒工藝。該污水處理工藝技術(shù)成熟，運行穩定。根據業(yè)主要求，本污水處理系統產(chǎn)生的污泥經(jīng)濃縮后采用疊螺式污泥脫水機和現有帶式濃縮脫水一體機進(jìn)行脫水，脫水后的泥餅進(jìn)行綜合利用或外運處置。

二、污水處理工藝

畜牧養殖污水處理系統工作流程如圖1所示。

（一）預處理

1. 格柵：用于過(guò)濾畜牧養殖場(chǎng)糞污水中體積較大的雜物：如養殖過(guò)程中不慎掉落的垃圾（注射器、塑料袋）、胎衣、豬毛等。

2. 預曝調節池：用于收集畜牧養殖場(chǎng)排出的糞污水，調節水質(zhì)、水量，降低因水質(zhì)、水量變化而對后續污水處理系統產(chǎn)生的沖擊負荷。池底安裝有防堵空氣攪拌管，防止污水中的糞渣在池內沉積;池內安裝污水提升泵，收集的糞污水通過(guò)水泵提升進(jìn)入固液分離機進(jìn)行處理。

（二）厭氧處理系統

1. 水解酸化池：利用水解細菌、產(chǎn)酸菌等微生物的共同作用，通過(guò)水解酸化池降解畜牧養殖污水中的有機物，將大分子污染物降解成為小分子，同時(shí)，將難降解轉變成為易降解，從而提高廢水的可生化性。池內安裝污水提升泵，污水通過(guò)水泵抽至一級厭氧發(fā)酵罐進(jìn)行處理。

2. 一級厭氧發(fā)酵罐：污水在一級厭氧發(fā)酵罐內在水解細菌、產(chǎn)酸菌、產(chǎn)甲烷菌等微生物的共同作用下可在無(wú)能耗的條件下將廢水中有機物降解，提高廢水的可生化性;同時(shí)污水中有機物在產(chǎn)甲烷菌的降解作用過(guò)程中產(chǎn)生沼氣。

（三）好氧處理系統

1. 一級缺氧池：池內安裝潛水攪拌機，二沉池 1 回流污泥和一級接觸氧化池回流的硝化混合液與進(jìn)水在此進(jìn)行泥水混合，在缺氧（DO<0.5mg/L）條件下，反硝化菌通過(guò)污水中的有機物碳源，將回流硝化液中的硝態(tài)氮，基于反硝化作用，轉變成氮氣排放，從而實(shí)現脫氮。

2. 接觸氧化池：采用推流式接觸氧化池，在氧化池的池底安裝微孔曝氣器，鼓風(fēng)曝氣不僅可以供氧氣，還可以通過(guò)攪拌作用，提高好氧菌的活性，降解掉污水中的有機污染物，與此同時(shí)，硝化菌通過(guò)硝化作用，使氨氮變成硝態(tài)氮?；钚晕勰嘀械木哿拙梢晕樟姿猁}，最后以聚磷的形式積聚沉淀池。最終以污泥的形式排出污水處理系統。一級接觸氧化池設置混合液消泡泵，在運行有泡沫時(shí)進(jìn)行消泡;一級接觸氧化池末端安裝硝化液回流泵，硝化混合液回流至一級缺氧池進(jìn)水端。

3. 臭氧接觸池：豬糞污水經(jīng)過(guò)了豬舍泡糞溝內長(cháng)時(shí)間的浸泡及污水處理設施前期的厭氧、好氧生化處理，一級 A/O 好氧系統出水中仍還含有大量難生化降解大分子污染物質(zhì)。臭氧接觸池的池底安裝臭氧鈦板曝氣盤(pán)，并配套臭氧發(fā)生器 1 套，在臭氧接觸池內通入臭氧，使得難降解物質(zhì)在臭氧的作用下，大分子有機污染物的變成易生化降解的小分子有機物，有利于后續進(jìn)一步的生化處理凈化，并通過(guò)臭氧接觸器實(shí)現脫色的作用。

三、污水處理自動(dòng)化控制系統

本污水處理自動(dòng)控制系統選用中型PLC以及多個(gè)小型PLC 搭建整個(gè)控制系統，本污水處理自動(dòng)控制系統可分為五大單元：（1）預處理系統，主要包含格柵集水池潛水攪拌機、固液分離機及水泵、水解酸化池潛水攪拌機、厭氧系統內的進(jìn)水泵、攪拌設備及中間調節池的攪拌風(fēng)機控制。（2）好氧處理系統，主要包含高效澄清分離器、加藥、潛水攪拌機、曝氣系統、混合液回流、混合液消泡、排泥控制。（3）深度處理系統，主要包含加藥、溶藥池機械攪拌、混凝池機械攪拌控制、回用水池液位安全控制、排泥裝置及消毒控制。（4）污泥處理系統，主要包含污泥螺桿泵、帶式壓濾機、藥劑泵、清洗泵、空壓機的控制。（5）沼氣系統，主要包含貯泥池內排泥泵、濾液收集池清洗水泵、壓濾機壓濾系統的運行控制。

在此基礎上，通過(guò)上位機和觸摸屏實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監控養殖污水處理的整個(gè)過(guò)程。而且可以通過(guò)歷史數據、報表查詢(xún)等功能對數據進(jìn)行采集和處理。

參考文獻：

[1]潘芳偉.電氣控制與PLC技術(shù)[M].科學(xué)出版社. 2014.

[2]魯為華，靳省飛.伊犁絹蒿種子黏液提取工藝及對畜禽糞便污水的凈化效果[J].農業(yè)工程學(xué)報. 2018（21）.

[3]石奧，張建淼.北京市規?；笄蒺B殖場(chǎng)糞便和污水監測及承載力估算[J].家畜生態(tài)學(xué)報. 2018（04）.

作者簡(jiǎn)介：

潘芳偉（1982-），女，漢族，浙江麗水人，碩士研究生，麗水市138第二層次人才;研究方向：電氣控制技術(shù)。

項目支持：2019市本級公益性技術(shù)應用研究計劃項目畜牧養殖污水處理的自動(dòng)控制系統設計（編號2019GYX04）.