慢速渗滤土地处理技术在处理某养猪场废水中的应用
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摘要：考虑某养猪场特殊的地理位置结合养猪废水水质特点，采用“UASB+SBR+ASBR+土地处理系统”处理本项目废水，利用物理法进行一级处理，然后生物处理法进行二级处理，慢速渗滤土地处理系统进行三级深度处理。该处理工艺对COD的去除率达到99%以上，BOD5去除率达到了99%以上，NH3-N的去除率大于99%以上，完全可以达到处理养猪废水的要求，而且可以节省资源。
关键词：畜禽养殖废水；土地处理法；土地面积
中图分类号：S872 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2011）-02-0155-3
0 引言
畜禽养殖废水主要是畜禽舍冲洗水和畜禽粪尿污水，可生化性较好，另外畜禽粪尿污水中含有大量的粪渣等悬浮物，COD、BOD、SS和NH3-N浓度很高，因此一般都采取三级深度[1]处理法来进行处理才可以达标，但是需要较高的基建投资和运行管理技术，对于中小分散型养殖场来说，采用生物处理法是一个不小的压力。其他的物理处理法、化学处理法等均难以达到满意的处理效果，而且造价较高等原因，很难有大步前进的可能。目前土地处理系统已经发展为代替三级深度处理的重要途径之一。这样不仅费用低廉、节省能耗，而且可以利用肥源，促进土壤生态平衡，保护土壤。
1 慢速渗滤土地处理技术
1.1 概念及适用范围
所谓慢速渗滤土地处理系统就是利用土地来处理污水，即利用土壤生态系统作为净化污水、改善水质的方法，达到保护土壤的目的。土地处理系统主要方式有漫流或溢流、灌溉、渗流或渗透。慢速渗滤土地处理技术是其中一种，主要适用于渗水性良好的土壤、沙质土壤及蒸发量小、气候湿润的地区[1]。
1.2 处理机理及优缺点
慢速渗滤系统中，土壤-植物系统的净化功能是其物理化学及生物过程综合作用的结果，具体为：植物的吸收利用，土壤的微生物及土壤酶的降解、转化和生物固定；土壤中有机物质胶体的吸收、络合、沉淀、离子交换、机械截留等物理化学固定作用，另外还有土壤中气体的扩散作用及淋溶作用的结果。优缺点情况见下表1。
2 应用实例
2.1 养猪场污水情况
某养猪场项目生产废水和生活污水产生量总共为233.04m3/d，其中生产废水为228.04m3/d，生活污水为5m3/d，水质特征如下表2：
2.2 污水处理工艺
根据全厂用水量情况，统计出全厂排水量为233.04m3/d；其中：生产废水228.04m3/d，生活污水5m3/d。
污水厂规模按照300m3/d设计。养殖废水主要是猪舍冲洗水和猪粪尿污水，废水可生化性类似于屠宰废水，可生化性较好，但又不同于一般的屠宰废水，猪粪尿污水中含有大量的粪渣等悬浮物，COD、BOD、SS和NH3-N浓度很高，因此，结合项目废水具有可生化性好、有机物含量高、几乎没有有毒有害物质的特点（前面已经述及，严禁使用含有重金属和有毒物含量的饲料），设计采用“UASB+SBR+ASBR+土地处理系统”处理本项目废水，先采用物理法进行一级处理，然后生物处理法进行二级处理，慢速渗滤土地处理系统进行三级深度处理。该处理工艺对COD的去除率达到99%以上，BOD5去除率达到了99%以上，NH3-N的去除率大于99%以上，完全可以达到除水质的要求。二级生化处理后的出水经过土地处理系统处理既可以灌溉作物，也能净化水质。处理工艺如下图1。
进水 调节池 筛网过滤池 酸化除渣池 UASB ABR ASBR 土地处理系统
图1 工艺处理流程图
本项目经生化处理后排放的废水由表3和表4可以看出仍是污染物超标的，不可以直接排入水体，因为项目地处四川气候湿润，养猪场占地面积就是205亩的山地，周边种植蔬菜和果树的面积加起来就有500余亩，因此考虑采用慢速渗滤土地处理系统，直接将二级处理的出水用于农田浇灌蔬菜和果树，首先，要考虑（以蔬菜为准）蔬菜需水量，不至于田间蓄水太多每次灌溉造成对蔬菜的伤害。其次是不能营养超标，造成土质的承受不了而污染地下水或者地表水。
2.2.1 以BOD为限制性设计参数时，所需要的总面积 根据经验公式有：
AF=(QD)(z)(7)/[(q)(t)(d)（43560）[3]；
设本底BOD5的值为5mg/L[3]，要求出水为10mg/L[3]，施水的速率为0.19m3/h.m[3]；要求坡长为Z=Ln[(Cz-C)/A*C0]/(-K)，每周施水6天，每天施水10小时[3]；
K―总速率常数；
A―经验常数；
C0―所施污水中的BOD浓度，mg/L；
CZ―延下坡方向距离为z处的BOD浓度，mg/L；
C―出水时的本底BOD浓度，mg/L；
AF―所需处理总面积，arce；
QD―日设计流量,ft3；
z―实际坡长，ft；
q―污水施用速率，一般采用0.19m3/hm2；
t―每天施水时间，h/d；
d―每周运行天数，d/wk；
A=0.125f（q+1.54）=0.442
K=0.001(18.6- q)=0.0167
(Cz-C)/A*C0=5/(286.4*0.442)= 0.0395
Z=Ln[(Cz-C)/A*C0]/(-K)
=Ln（0.0395）/(-0.0167)=193.5ft
=59.02m
AF=(QD)(z)(7)/[(q)(t)(d)（43560）]
= 8198.28 ft3/d×193.5×7/（2.0×10×6×43560）
=2.13acre
=8.62m2
=0.013亩
因为漫流系统所需土地面积除了这些以外，还有道路、运行和维护构筑物、预处理、场地的不可利用部分、缓冲带等也要占用一部分土地。根据经验值这些土地约要占到15-40%左右[9]。所以总面积为
0.013×（1+0.4）=0.0182亩
由上式计算表明污水达到0.0182亩土地时候就已经可使水中BOD含量达到10mg/L（美国国家环保局公布一般土地的BOD含量值[4]）。
2.2.2 满足水量要求时计算的面积为（每年按照工作日250天计算）进入污水处理设备的污水量：Q=233.04m3/d；产生污泥量约为：0.4%[5]×233.04m3/d =0.933m3/d；每年产生污泥量为：0.933m3/d×250d/a=233.034m3/a；污泥量为：233.034m3/a×1t/m3=233.034t/a；每年从生化处理系统的出水量为：99.6%×233.04m3/d×250=58027m3/a。
通过类比项目所在地每年的降雨量和蒸发量分别为1281.4mm[6]和1000mm[6],二者几乎可以抵消，对农田蓄水不会产生太大的影响，所以：当种植需水量较小的蔬菜时：58027m3/a÷200m3/亩•a[7]=290.2亩；当种植需水量较大的蔬菜时：
58027m3/a÷500m3/亩•a[7]=116.05亩。
2.2.3 满足氮的需求时候计算的面积量 本项目废水年排出总氮量=370mg/L×233.04m3/d×250d/a=21556.2Kg/a=21.6t/a（养猪场出水中平均含氮的浓度为370mg/L[8]）；经过处理之后氮的剩余量为原来总氮量=(1-261/370×94.9%)×21.6t/a=7.14t/a（养殖废水中氨氮和总氮含量之比约为261/370[8]）。通过类比可得到：作物的N需求量为每亩40Kg[9]。所需要的土地面积=7.14t/a×1000/40=178.51亩。
2.2.4 满足磷的需求时计算的面积 本项目每年废水排出的总磷量=43.5mg/L×233.04m3/d×250d/a =2.54t/a（养猪场出水中平均含磷的浓度为43.5mg/L[8]）。
（磷的去除效率较低，若没有去除）折算为P2O5的量=142/62×2.54=5.809t/a通过类比可得到：作物的P2O5需求量为每亩18Kg[9]。所需要的土地面积=5.809t/a×1000/18=322.74亩。
2.2.5 满足SS的要求时候的面积 物化预处理是去除SS的最主要工艺，后期也有少量去除，总的工艺下来去除率可达到97%以上，出水的含量一般60-90mg/L。完全可以达到农田灌溉水质标准中的蔬菜作物标准。
3 结语
从上面计算可以看出，养猪场占地面积就是205亩的山地，周边种植蔬菜和果树的面积有500余亩，在保持土地生态平衡的情况下，所需最大面积是322.74亩
参考文献
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