1 水質、水量與排放標準
廣州某規模化養豬場的污水量為 500 m3／d，設計水質及排放標準見表1。
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表1 設計水質及排放標準 | |||||
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污染因子 |
pH值 |
ρ（CODcr）／ （mg·L-1） |
ρ（BOD5）／ （mg·L-1） |
ρ（SS）／ （mg·L-1） |
ρ（NH3－N）／ （mg·L-1） |
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進水水質 |
7.0-9.0 |
15000 |
10000 |
3000 |
1500 |
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排放標準 |
6.0-9.0 |
400 |
150 |
200 |
80 |
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| 注：畜禽養殖業污染物排放標準GB18596－2001。 | |||||
2 工藝選型
養豬場污水處理常用的工藝為厭氧-好氧-氧化塘，均采用鋼筋混凝土結構，投資大，運行費用高。我們在設計時進行了各種工藝的篩選比較， 用投藥混凝、厭氧接觸工藝、厭氧過濾器、上流式厭氧污泥床、復合式厭氧污泥床和厭氧塘雖然有好的處理效果，但建設費用和運行成本高而無法承受，因而必須尋求新的既簡易又穩定可靠的方法。
因此，我們選擇新型厭氧一兼氧組合式穩定塘處理工藝，充分利用規模化豬場的地形地勢，妥善地解決了規模化豬場污水污染負荷高和養豬行業的利潤低的兩大難題。此工藝有效地把上流式厭氧污泥床移植到兼性塘來，它具有投資省、運行費低、操作管理方便、能源可回收（目前未回收）的特點。
因此，我們選擇新型厭氧一兼氧組合式穩定塘處理工藝，充分利用規模化豬場的地形地勢，妥善地解決了規模化豬場污水污染負荷高和養豬行業的利潤低的兩大難題。此工藝有效地把上流式厭氧污泥床移植到兼性塘來，它具有投資省、運行費低、操作管理方便、能源可回收（目前未回收）的特點。
3 工藝流程
養豬場污水處理流程見圖1。
4 工藝流程說明
①固液分離
從豬舍出來的水經集水井提升泵送到設于鼓風機房頂部的水力分離篩網，經篩網過濾，使糞渣分離。污水進處理單元，回收糞渣外售。
②組合式穩定塘
組合式穩定塘共設2個自然塘（每個自然塘面積約2000m2），平時并列運行，清塘時（幾年后清一次塘），一塘運行，另一塘清泥。在塘的中央設置一個厭氧反應區，深5.0 m。污水從配水井用管道重力引入至厭氧反應區底部，并均勻在厭氧反應區底布水，污水經厭氧反應區底部均勻向上流動，從污水的流態來看，其結構類似上流式厭氧污泥床（UASB），污水和甲烷氣都向上流動，經過厭氧污泥床。所不同的是UASB上下流速相同，同時內有三相分離器，而組合式穩定塘上下流速不同，厭氧反應區底部流速大（約0.21 m3／（m2·h）），厭氧反應區上部流速小。最后，污水流向塘的四周進行沉淀（類似UASB的三相分離器）。
組合式穩定塘的工作原理是：從微生物類屬來看，塘分為3種微生物反應區。即厭氧反應區、兼氧反應區、好氧和藻類生長區。詳見圖2組合式穩定塘斷面示意。
從豬舍出來的水經集水井提升泵送到設于鼓風機房頂部的水力分離篩網，經篩網過濾，使糞渣分離。污水進處理單元，回收糞渣外售。
②組合式穩定塘
組合式穩定塘共設2個自然塘（每個自然塘面積約2000m2），平時并列運行，清塘時（幾年后清一次塘），一塘運行，另一塘清泥。在塘的中央設置一個厭氧反應區，深5.0 m。污水從配水井用管道重力引入至厭氧反應區底部，并均勻在厭氧反應區底布水，污水經厭氧反應區底部均勻向上流動，從污水的流態來看，其結構類似上流式厭氧污泥床（UASB），污水和甲烷氣都向上流動，經過厭氧污泥床。所不同的是UASB上下流速相同，同時內有三相分離器，而組合式穩定塘上下流速不同，厭氧反應區底部流速大（約0.21 m3／（m2·h）），厭氧反應區上部流速小。最后，污水流向塘的四周進行沉淀（類似UASB的三相分離器）。
組合式穩定塘的工作原理是：從微生物類屬來看，塘分為3種微生物反應區。即厭氧反應區、兼氧反應區、好氧和藻類生長區。詳見圖2組合式穩定塘斷面示意。
第一區為厭氧反應區：污水首先進人厭氧反應區底部，并均勻分配在整個橫斷面上，污水流向為上流式，整個坑的容積均為絮狀的厭氧微生物（污泥床）。污水上向流經這些厭氧微生物污泥床時，污水中有機物被厭氧微生物進行降解，轉化為CH4，CO2 和H2O。生成的CH4，CO2 和污水不斷上升，使整個污泥床得到充分的攪拌，同時污水和厭氧微生物充分接觸，提高了有機物的去除效率[2]。
第二區為兼氧反應區：除塘面和塘底的積泥層外，其余均為兼氧反應區，污水從坑頂部流出后，向四周流動，流速突然降低，可沉的懸浮物固體便沉于塘低。污水經厭氧分解后剩余的有機物繼續被兼氧微生物所利用，進一步去除污水中有機物。
第三區是塘的表面層區：為好氧微生物和藻類生長區。該區內，空氣的復氧和藻類的光合作用提供氧氣，污水中的有機物進一步被好氧微生物所利用，把它氧化為CO2 和H2O。另外，污水中的氨氮又為藻類提供營養物質，產生了良性循環。
新型厭氧-兼氧組合式穩定塘技術的設計運行參數：坑的CODcr容積負荷（以CODcr計）為5.1kg／（m3·d）。污水在坑內停留時間為2.6 d；在塘內停留時間（含坑的停留時間）為12 d，本設計的坑負荷傳統13～19 倍（傳統式氧化培CODcr負荷（以CODcr計）為 0.13－0.4 kg／（m3·d）[2]。
由于特殊的設計（坑頂設計圍墻包圍），避免了傳統的厭氧塘在刮風時豎向混流而影響底部厭氧（因為表層好氧區水中含有很高的溶解氧會入侵到厭氧區，破壞厭氧環境），并有效地抑制和防止季節性翻塘，使厭氧總保持最佳狀態。另外，坑的設計成倒置截頭圓錐型，使坑內從下至上流速漸漸由大變小。避免了厭氧污泥被水流和CH4 等帶出坑外，最大限度地保持了厭氧污泥濃度，從而在高的CODcr容積負荷（以 CODcr計）下（Fv=5.1 kg／（m3·d））還具有較高的CODcr去除效率。
從投產以來，處理系統運行情況較為穩定，新型厭氧-兼氧-組合式穩定塘出水CODcr的質量濃度一般在 3 000 mg／L左右，CODcr去除率一般為 70％左右，而傳統厭氧塘CODcr去除效率50％左右。
③好氧池、高負荷氧化塘
好氧池、高負荷氧化塘組成二級好氧生化處理系統，前者采用了活性污泥法，使CODcr等進一步降解，并為后續氧化塘處理提供條件；后者采用循環溝式氧化塘，污水在此硝化脫氮。在高負荷氧化塘中，在JET推流混合器的作用下，水在廊道中循環，由于具有一定的流速（10 ～15 cm／s），大氣復氧速率增加，同時藻類迅速生長。藻類光合作用提供溶解氧供給好氧微生物進行代謝活動。高負荷氧化塘出水中的微型藻類很容易沉淀，約50％～80％的藻類可在水力停留時間為l～2d的沉淀塘中自然去除。沉淀的藻類呼吸速率很低，且可濃縮在塘底數月甚至數年而不明顯釋放營養物。高負荷氧化塘中藻類的另一顯著作用是提高了塘中廢水的PH值，給滅菌和促使氨氣向空氣中擴散提供了條件。在 pH 值為9.2 時在24 h內可100％殺滅大腸桿菌和絕大部分病原體，在白天高負荷氧化塘中廢水的pH值達到9.5的并不鮮見。整個系統穩定、高效。
④藻類沉降塘
專門設計的藻類沉降塘利用自然重力分離作用使藻類從污水中分離出來，同時由藻類自身產生的生物絮凝過程促進了自然沉淀，廢水在藻類沉降塘停留時間24 h 以上，沉淀的藻類處于休眠狀態，不會被立刻分解或腐爛。兩個藻類沉降塘同時使用，其中之一可3～4a 放空一次，以去除濃縮的含藻污泥。
⑤生態塘
利用生態塘中放養的魚類和水生植物自然降解水中的污染物（N，P），以達到出水水質要求。
5 系統運行結果
該工藝于2000年6月投入運行，同年10月通過環保部門的驗收。經過2a多的運行，處理效果穩定，各項指示均達到行業排放標準。出水水質見表2。
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表2 系統運行結果 | ||||||||
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時間 |
進水 |
出水 | ||||||
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ρ（CODcr） |
ρ（BOD5） |
ρ（SS） |
ρ（NH3－N） |
ρ（CODcr） |
ρ（BOD5） |
ρ（SS） |
ρ（NH3－N） | |
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2000-10-15 |
18405 |
12560 |
3627 |
1857 |
75.44 |
18.57 |
40.50 |
65.3 |
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2001-02-17 |
13357 |
9884 |
2541 |
1663 |
60.07 |
20.81 |
29.45 |
70.24 |
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2001-06-20 |
16080 |
11361 |
2889 |
1580 |
47.82 |
15.42 |
36.98 |
54.7 |
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2001-10-16 |
14983 |
9587 |
825 |
1602 |
68.57 |
18.56 |
20.84 |
73.61 |
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2002-02-10 |
9017 |
7318 |
15780 |
684 |
53.68 |
14.07 |
19.21 |
58.19 |
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2002-06-15 |
15899 |
10840 |
30244 |
1283 |
71.5 |
22.97 |
34.26 |
66.53 |
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