本項(xiàng)目污染物處理工程所處理的污染源為養(yǎng)牛廢水，在此廢水中包含牛糞壓縮水、牛尿液、糞便及地面沖洗水、部分生活污水，其水質(zhì)特點(diǎn)為水量排放不均勻、沖擊負(fù)荷大，有機(jī)物濃度高、含有大量的固體懸浮物且還含有一定量的對(duì)人體有害的病原菌。因此，項(xiàng)目建設(shè)以《畜禽養(yǎng)殖污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18596-2001)為指導(dǎo)依據(jù)，結(jié)合目前該養(yǎng)殖場(chǎng)肉牛污染物排放的實(shí)際情況，慎重選擇適宜的處理工藝技術(shù)路線及設(shè)備，采取經(jīng)濟(jì)有效、方便可行的工藝流程，處理效果和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

對(duì)于養(yǎng)牛場(chǎng)廢水的處理，從采用工藝技術(shù)來(lái)看，有厭氧處理、好氧處理、厭氧好氧組合處理，以及氧化氧化塘、人工濕地等自然處理方法。針對(duì)本項(xiàng)目水質(zhì)特點(diǎn)，采用“厭氧—好氧”耦合工藝。下面對(duì)該工藝進(jìn)行分析論證。

由于該廢水COD濃度較高，不宜直接采用好氧處理，需在好氧處理前設(shè)厭氧處理單元。在“厭氧—好氧”耦合工藝中，廢水經(jīng)厭氧反應(yīng)后，大分子的固體物質(zhì)降解為小分子固體物質(zhì)，不溶性物質(zhì)降為溶解性物質(zhì)。經(jīng)厭氧反應(yīng)后，BOD5/COD值進(jìn)一步提高，使后續(xù)好氧生化反應(yīng)更加容易處理。同時(shí)，厭氧階段不需加溫、不需攪拌，處理的效果較好，可去除70～90%的有機(jī)物，剩余污泥量少（僅為好氧處理的1/5～1/10）。根據(jù)廢水的特性和以往的廢水處理的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)厭氧工藝處理后的廢水有機(jī)物濃度雖大大降低，但是達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其是氨氮超標(biāo)，因而后續(xù)需要設(shè)置可同時(shí)去除氨氮和有機(jī)物的好氧處理單元。好氧出水經(jīng)過(guò)消毒，殺滅有毒有害微生物，然后達(dá)標(biāo)排放或回用于沖洗牛舍。

（1）厭氧處理單元

廢水厭氧生物處理是指在無(wú)分子氧的條件下通過(guò)厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)，以去除大部分有機(jī)污染物。。

常用的厭氧處理反應(yīng)器有厭氧生物濾池、厭氧膨脹床和厭氧流化床、UASB、IC 及EGSB等。

厭氧生物濾池是密封的水池，池內(nèi)放置填料，污水從池底進(jìn)入，從池頂排出。微生物附著生長(zhǎng)在濾料上，平均停留時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)100d左右。由于濾料費(fèi)用較貴；濾料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚，堵塞后沒(méi)有簡(jiǎn)單有效的清洗方法，由于停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)增加了基建費(fèi)用，且養(yǎng)牛廢水的懸浮固體濃度較高故不適和采用此法。

厭氧膨脹床和厭氧流化床：床體內(nèi)充填細(xì)小的固體顆粒填料，如石英砂、無(wú)煙煤、活性炭、陶粒和沸石等。污水從床底部流入，為使填料層膨脹，需將部分出水用循環(huán)泵回流，提高床內(nèi)水流的上升流速。一般認(rèn)為膨脹率為10%～20%的為厭氧膨脹床，膨脹床的顆粒保持相互接觸；膨脹率為20%-70%的為厭氧流化床，流化床的顆粒做無(wú)規(guī)則的自由運(yùn)動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是，有機(jī)物容積負(fù)荷較高，水力停留時(shí)間短，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等，但是耗能較大，出于經(jīng)濟(jì)的角度考慮不采用此方法。

內(nèi)循環(huán)IC厭氧反應(yīng)器是荷蘭Paques BV公司在UASB反應(yīng)器基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的厭氧反應(yīng)工藝，該工藝是為克服UASB反應(yīng)器在處理低濃度廢水時(shí)（COD在1500以下）為利于污泥顆粒化而控制較高的上升流速而研發(fā)的。在處理中高濃度廢水時(shí)，與UASB反應(yīng)器相比并無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)。且該工藝為國(guó)外的產(chǎn)品，核心技術(shù)由國(guó)外公司掌握，如采用將會(huì)使投資成本提高幾倍。目前，IC反應(yīng)器僅在啤酒工業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。

膨脹顆粒污泥床（EGSB）厭氧反應(yīng)器是荷蘭Wageingen農(nóng)業(yè)大學(xué)Lettingga教授等在UASB反應(yīng)器的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的厭氧反應(yīng)工藝。也是為克服UASB反應(yīng)器處理低濃度廢水時(shí)的存在的問(wèn)題而設(shè)計(jì)研發(fā)的。但是EGSB過(guò)大的高徑比導(dǎo)致其建設(shè)費(fèi)用提高，EGSB大的特點(diǎn)—極小的HRT，也是以強(qiáng)制的外循環(huán)所消耗的大量的運(yùn)行費(fèi)用為代價(jià)的，且需要控制回流量以適應(yīng)不同的水質(zhì)水量，操作條件較為復(fù)雜，運(yùn)行不穩(wěn)定，管理難度大。

所以本工程厭氧階段選用經(jīng)設(shè)計(jì)改良的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，設(shè)計(jì)充分考慮了實(shí)際工程中常出現(xiàn)的問(wèn)題，重新設(shè)計(jì)進(jìn)水方式，并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，研究表明，該布水系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)廢水在整個(gè)反應(yīng)器的過(guò)水?dāng)嗝嫔暇鶆蚍植迹箯U水中有機(jī)污染均勻、充分的與反應(yīng)區(qū)中的污泥混合接觸，可大限度的發(fā)揮全部微生物的處理功能，并獲得了*的穩(wěn)定性。同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)的上流式污泥床反應(yīng)器在處理高濃度有機(jī)廢水時(shí)，由于過(guò)強(qiáng)的產(chǎn)氣攪動(dòng)而造成的污泥流失的問(wèn)題，對(duì)三相分離器進(jìn)行了改進(jìn)，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，解決了沼氣上升至沉淀區(qū)影響出水水質(zhì)的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)改良的反應(yīng)器，處理污水負(fù)荷和穩(wěn)定性將大幅提高，經(jīng)過(guò)厭氧工藝處理后的廢水有機(jī)物濃度可大大降低。

（2）好氧處理單元

好氧生物處理法(Aerobic Bioremediation)是在有游離氧存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物，使其無(wú)害化、穩(wěn)定化的處理過(guò)程。微生物利用廢水中存在的有機(jī)污染物，作為營(yíng)養(yǎng)源進(jìn)行好氧代謝。

雖然厭氧生物處理等前處理工藝能在一定程度上降低廢水中的有機(jī)物含量，但因養(yǎng)牛廢水的濃度*，特別是氨氮含量，大多數(shù)情況下仍無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此還需要進(jìn)一步進(jìn)行好氧生物處理。

好氧脫氮處理工藝常用的有A/O工藝、SBR污水生物處理技術(shù)、A２/O工藝及氧化溝技術(shù)等，在好氧曝氣條件下，利用微生物代謝生長(zhǎng)，將廢水中有機(jī)物分解利用，以提高出水水質(zhì)。

A/O生物處理工藝及其各種改進(jìn)型：其主要特點(diǎn)是將缺氧段放在工藝的*級(jí)，同時(shí)設(shè)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，向缺氧段回流硝化液。這是目前采用比較廣泛的一種脫氮工藝。主要存在的問(wèn)題是：（1）A/O 工藝流程的處理水來(lái)自好氧池，含氮有機(jī)物的氨化和氨氮的硝化在好氧池內(nèi)進(jìn)行，因此，在處理水中還有一定濃度的硝酸鹽，如果沉淀池運(yùn)行不當(dāng)，在沉淀池內(nèi)也會(huì)發(fā)生反硝化反應(yīng)，使污泥上浮，處理水水質(zhì)惡化。（2）處理含氮濃度高的廢水時(shí)，需要另行增加投堿設(shè)備以調(diào)節(jié)好氧池pH 值。在反硝化過(guò)程中，還原1mg 硝態(tài)氮能產(chǎn)生3.75mg 的堿度，而在硝化反應(yīng)過(guò)程中，將1mg 的NH3-N氧化為NO3--N，要消耗7.14mg 的堿度。那么，在A/O 系統(tǒng)中，反硝化反應(yīng)所產(chǎn)生的堿度只可補(bǔ)償硝化反應(yīng)消耗堿度的一半左右。因此，對(duì)含氮濃度較高的廢水必需另行投堿以調(diào)節(jié)pH 值。（3）A/O 系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水COD 去除率不夠高。碳源利用率低或有機(jī)物濃度低，都會(huì)影響反硝化的碳源需求，反硝化不能順利進(jìn)行，硝酸根便會(huì)大量積累，影響反硝化脫氮效率。

SBR序批式反應(yīng)器是一種間歇式活性污泥法，硝化和反硝化在一池中進(jìn)行，它不需回流污泥和混合液內(nèi)回流，靈活性較高。是一種適應(yīng)于中小規(guī)模處理和具有氮、磷去除效果的廢水處理工藝。其自動(dòng)化控制要求較高，需要自動(dòng)儀表多，設(shè)備投資較大，如自動(dòng)儀表失靈，需要手工操作時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度很大；為獲得較高的脫氮效果，SBR工藝必須設(shè)有攪拌裝置，且不可避免存在污泥上浮現(xiàn)象；另外該方法對(duì)SS、色度的去除效果并不理想，必須輔以一定的前、后處理工序；廢水經(jīng)過(guò)SBR法處理后，其中氨氮含量仍然很高，需要在該工序后輔以化學(xué)方法除去。

A2/O生物處理工藝及其各種改進(jìn)型： A2/O工藝分為厭氧、缺氧及好氧三個(gè)階段。污水經(jīng)一級(jí)物理處理后進(jìn)入?yún)捬醭兀哿拙蓪⒕w內(nèi)積貯的聚磷鹽分解。隨后廢水進(jìn)入缺氧區(qū)，反硝化細(xì)菌就利好氧區(qū)中經(jīng)混合液回流而帶來(lái)的硝酸鹽，以及廢水中可生物降解有機(jī)物進(jìn)行反硝化，達(dá)同時(shí)去碳和脫氮的目的。接著廢水進(jìn)入曝氣的好氧區(qū)，聚磷菌除了吸收、利用廢水中殘剩的可生物降解有機(jī)物外，此外還可主動(dòng)吸收周圍環(huán)境中的溶解磷，并以聚磷鹽的形式在體內(nèi)貯積起來(lái)。這樣，在消耗水中有機(jī)物的同時(shí)，此工藝也有了良好的脫氮除磷效果。但該方法回流污泥中含有硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，對(duì)除磷效果有影響，脫氮也受內(nèi)回流比的影響。此外，硝化菌生長(zhǎng)速率慢，世代期長(zhǎng)，需要在較長(zhǎng)的泥齡下運(yùn)行才可以正常生長(zhǎng)，但聚磷菌為短世代微生物，在較短的泥齡下運(yùn)行時(shí)可獲得較高的除磷效率。且聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機(jī)物。另外，較長(zhǎng)的泥齡還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)糖原累積，非聚磷微生物的增長(zhǎng)而使除磷效率大幅度降低。倒置A2/O工藝將缺氧區(qū)設(shè)在厭氧區(qū)前面，避免了回流污泥中的硝酸鹽對(duì)厭氧釋磷的影響，無(wú)混合液回流時(shí)流程簡(jiǎn)捷并且節(jié)能，但是厭氧釋磷過(guò)程得不到優(yōu)質(zhì)易降解的碳源，且在無(wú)混合液回流時(shí)總氮去除效率不高。改良Bardenpho工藝流程由厭氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧無(wú)段組成，整個(gè)系統(tǒng)能夠達(dá)到較好的脫氮除磷效果，但是池體分隔較多，池體容積較大，進(jìn)而大大增加造價(jià)，且流程較長(zhǎng)，操作管理過(guò)于復(fù)雜。

氧化溝生物處理工藝，屬于活性污泥法的一種改良，污水和活性污泥的混合液在環(huán)狀曝氣渠道中循環(huán)流動(dòng)，氧化溝的水力停留時(shí)間可達(dá)10～30h，污泥齡20～30d，有機(jī)負(fù)荷很低，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于延時(shí)曝氣活性污泥系統(tǒng)。其運(yùn)行成本低，構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于維護(hù)管理，出水水質(zhì)好、耐沖擊負(fù)荷、運(yùn)行穩(wěn)定、并可脫氮除磷。氧化溝兼有*混合式和推流式的特點(diǎn)，在控制適宜的條件下，溝內(nèi)同時(shí)具有好氧區(qū)和缺氧區(qū)，可使溝渠中進(jìn)行硝化和反硝化的過(guò)程，達(dá)到脫氮的效果，同時(shí)，使出水中活性污泥具有良好的沉降性能。此外，由于氧化溝采用的污泥齡很長(zhǎng)，剩余污泥量較一般的活性污泥法少得多，而且已經(jīng)得到好氧硝化的穩(wěn)定，因而不再需要硝化處理，可在濃縮、脫水后加以利用或后處置。而且它不需混合液內(nèi)回流，因而運(yùn)行費(fèi)用低。中衛(wèi)市啤酒污水厭氧處理

氧化溝兼有*混合式和推流式的特點(diǎn)，在控制適宜的條件下，達(dá)到脫氮的效果。經(jīng)過(guò)好氧處理后，BOD5去除率可達(dá)90%-99%，脫氮率達(dá)85%左右，除磷效率達(dá)為50%左右。其是一種*的耐沖擊負(fù)荷、操作簡(jiǎn)單、處理穩(wěn)定、出水水質(zhì)好的技術(shù)。中衛(wèi)市啤酒污水厭氧處理

鼓風(fēng)曝氣氧化溝是將充氧設(shè)備和水流推動(dòng)設(shè)備分開(kāi)設(shè)置的一種工藝，在德國(guó)等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家使用較多，國(guó)內(nèi)近些年新設(shè)計(jì)的污水處理廠采用此種處理工藝也日趨增多。該工藝采用鼓風(fēng)機(jī)供氣和高效率的微孔曝氣器在池底布?xì)獬溲酰瑫r(shí)采用潛水推進(jìn)器對(duì)溝內(nèi)水流進(jìn)行推動(dòng)。在運(yùn)行時(shí)，根據(jù)來(lái)水負(fù)荷的變化，通過(guò)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)裝置可使供給氧化溝內(nèi)的空氣量在零流量至裝置的大供氣量之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，還可以開(kāi)停任意數(shù)量的曝氣器單元，調(diào)整氧化溝缺氧段和好氧段的長(zhǎng)度，以適應(yīng)不同進(jìn)水水質(zhì)和提高脫氮除磷效果的需要。由此可見(jiàn)，采用該工藝的污水廠運(yùn)行靈活性大大提高，適應(yīng)的污水水質(zhì)、水量負(fù)荷變化范圍較寬。另外還提高了空氣中氧的利用率及充氧動(dòng)力效率，使得曝氣設(shè)備裝機(jī)容量及能耗均相應(yīng)減少并可防止活性污泥在溝內(nèi)沉淀。此時(shí)，氧化溝設(shè)計(jì)可采用較大水深，一般為6m，節(jié)省了氧化溝及污水處理廠占地。由于微孔曝氣器的充氧性能及氧的利用率等隨溝內(nèi)水深（或水壓）的增加而提高，氧化溝水深增加更加有利于氧的轉(zhuǎn)移和電能的節(jié)省。采用鼓風(fēng)曝氣氧化溝工藝既去除有機(jī)物同時(shí)還去除氮和磷的生化工藝，具有耐沖擊負(fù)荷和出水穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。污水處理效果與采用其他方式曝氣的氧化溝相同并有所提高，并能克服其他型式氧化溝的一些弊端。