随着我国经济的发展，人民生活水平的不断提高，优质奶制品的需求不断扩大，造就了国内奶牛规模化养殖也不断发展，在奶牛养殖过程中产生的粪污是一大生态污染源，需进行无害化处理。牛舍在进行清粪及冲栏时产生了废水，该类废水主要由尿液、残余粪污和冲洗废水等构成，是一种具有高COD、高SS、高氨氮、高磷等的养殖废水。为了节约用水及节省劳动力成本，多数养殖场采用废水回冲工艺，使得部分牛粪被打散溶解到废水中，导致废水中污染因子浓度大幅度提高，大大增加了废水的处理难度，废水中的COD可高达15000～30000mg/L，SS高达10000～40000mg/L，氨氮高达500～1000mg/L。这类废水可生化性好，BOD5/COD＞0.3，可采用生化处理工艺去除废水中的污染物。

奶牛主要以草料为食，以锯屑、稻草、秸秆等为垫料，牛舍刮粪、冲栏及废水回冲时会将牛粪、草料、植物纤维等带入废水中，一部分牛粪溶于废水中，一部分牛粪以悬浮物状态存在废水中，而草料、植物纤维质轻、纤细，多以短纤维存在，与牛粪混合在一起，悬浮在废水中，难以降解，且难以去除，给废水处理带来了很大的难度。废水原水污染物浓度太高，一般辅以物化等预处理工艺，预处理工艺主要去除废水中的悬浮物，如牛粪、草料、植物纤维等。

1 工况概况

1.1 项目介绍

广西贺州某奶牛养殖场存栏规模为5000头母牛，采用机械刮板清粪，牛舍的冲洗水在收集池收集后，用泵回抽冲洗，养殖场的生产废水经处理后需达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996)第二时段一级标准。

1.2 废水水量与水质

养殖场每天废水的排放量为500m³/d，废水原水水质如下表：

2 工艺设计

污水的主要污染物COD、BOD、SS、氨氮、总磷等的浓度都很高，且奶牛场养殖废水具有很好的可生化性，因此，主要处理工艺采用“预处理+生化处理+物化除磷+芬顿氧化”工艺，污水中的牛粪、短纤维等悬浮物用预处理的工艺去除，并强化悬浮物的处理效果。预处理之后的废水进入“厌氧+缺氧+好氧”的处理工艺，通过厌氧处理工艺的“水解-酸化-产氢产乙酸-产甲烷”四个阶段，能够大幅度降低污水中的COD、BOD等，通过两级“缺氧（A）-好氧（O）”的硝化与反硝化生物脱氮工艺，能够大量的去除污水中的氨氮等污染物，并使之达到排放标准。经生化处理系统后，生物除磷的效果一般达不到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）第二时段一级标准的要求，应辅以物化除磷处理工艺来保障总磷的达标。同时，为了保证污水长期稳定达标排放，增加“芬顿氧化”处理工艺作为降低COD的保障工艺。

污水中悬浮物的去除是本次处理的难点之一，由于污水中含有高浓度的悬浮物，包括草料、纤维、牛粪等，采用“固液分离机+卧螺离心机”的组合工艺去除悬浮物，固液分离机利用筛分的原理去除污水中大颗粒状的物体，卧螺离心机利用高速旋转废水产生的离心力进行固液分离，使废水中细小的悬浮物、胶体得到彻底的去除。污水中的氨氮达到了600mg/L，采用两级硝化与反硝化处理工艺， 级硝化与反硝化工艺以较高的硝化负荷使氨氮去除的更为彻底。工艺采用“芬顿氧化”处理工艺作为去除COD的保障系统，可以投加少量药剂使废水长期稳定达标排放，增强整个处理工艺的可靠性。

3 工艺流程

牛舍出来的废水在集水池收集后，用泵提升至固液分离机进行固液分离，分离出牛粪、草料等大块的物质，固液分离机的出水在调节池中进行均匀水质，随后用提升泵提升至卧螺离心机，加入絮凝剂，使之与废水中的悬浮物混合、凝聚成大颗粒物体，利用高速旋转产生的离心力，对废水中细小的悬浮物、胶体进行固液分离，卧螺离心机出水进入沼气池进行深度厌氧处理，去除废水中的COD、BOD等物质。沼气池出水进入沼液中间池，用泵提升至一级缺氧池，然后依次自流进入一级好氧池、生化沉淀池1，生化系统采用活性污泥法，在一级好氧池进行硝化反应，废水中的氨氮在好氧条件下转为硝酸盐和亚硝酸盐等物质，硝化液用泵回流至一级缺氧池，在一级缺氧池中进行反硝化反应，硝酸盐和亚硝酸盐在缺氧条件下分解为氮气等物质，通过硝化反硝化反应来降低废水中的氨氮、总氮等物质，生化沉淀池1的污泥回流至一级好氧池，补充活性污泥的浓度。之后，废水依次自流进入二级缺氧池、二级好氧池、生化沉淀池2，进行二级硝化与反硝化反应，进一步降低废水中的氨氮、总氮等物质。经过两级AO生化系统之后，自流进入物化除磷池，通过投加除磷剂与废水中的含磷物质生成沉淀物，再投加少量絮凝剂使之生成大颗粒物质，再除磷沉淀池中进行固液分离，去除废水中的总磷，废水自流进入芬顿氧化保障系统，先调节pH值至酸性，然后依次投加芬顿试剂，对废水中的难降解物进行强氧化，降低废水中的COD，再投加碱，使之生成沉淀物，通过絮凝剂的作用，在终沉池中进行固液分离，上清液进入清水池，出水达标排放。

4 单体设计说明

固液分离机：利用筛分的原理去除废水中的牛粪、草料等大颗粒的物质。液体进入废水处理系统处理，固体废渣进行综合处理。

调节池：对固液分离机出来的废水进行充分混合，均匀水质，停留时间10h。

卧螺离心机：废水进入卧螺离心机前投加絮凝剂，使废水中细小的悬浮物、胶体等通过絮凝作用，形成较大颗粒物体，卧螺离心机在高速旋转时带动废水、悬浮物一起转动，在离心力的作用下，由于固相颗粒与液相的密度不同，固相颗粒密度大，离心力也大，沉降在转鼓的内壁上，形成固相层（因成环状，称为固环层）；而相对密度小的水分，离心力也小，只能在固环层内圈形成液体，称为液环层。固环层的污泥在螺旋输送器的推移下，被输送到转鼓的锥端，经出口连续排出，液环层的分离液，由圆柱端堰口溢流，排至转鼓外，达到分离的目的。液体进入废水处理系统处理，固体废渣进行综合处理。

沼气池：采用黑膜沼气池，停留时间达到30天以上，在黑膜沼气池中，废水进行深度厌氧处理，大幅降低废水中的COD、BOD等污染因子，降低后续生化系统的有机负荷，同时，可以提高废水的可生化性，利于后续的生化处理。

缺氧池：控制废水中的溶解氧≤0.5mg/L，发生反硝化反应，即把好氧池回流的硝化液中的硝态氮、亚硝态氮分解为氮气、水等物质，大幅度降低废水中的总氮。

好氧池：控制废水中的溶解氧≥2mg/L，发生硝化反应，把废水中的氨氮氧化成硝态氮、亚硝态氮，同时用泵把废水回流至缺氧池进行反硝化反应，并降低废水中的COD、BOD等物质。

生化沉淀池：好氧池带出的活性污泥在生化沉淀池中沉降并富集，用泵把活性污泥回流至好氧池，补充好氧池中活性污泥浓度，剩余污泥则排至污泥池综合处理。

物化除磷池：废水中的磷通过生化处理后并不能完全去除，在物化除磷池中投加钙盐、铁盐等化学药剂，使之与废水中的磷发生反应，生成沉淀物质，投加少量絮凝剂使之生成大颗粒物质。

除磷沉淀池：废水经过物化除磷后，在除磷沉淀池中实现固液分离，磷以污泥的形式排出，实现除磷的目的。

芬顿反应池：通过芬顿产生的·OH的强氧化性，把废水中难降解的物质进行氧化分解，降低废水中的COD，芬顿反应池是实现废水长期稳定达标的辅助保障手段。

5 主要构筑物及设计参数

6 运行效果

工程进入调试期后，运行三个月，在满负荷运行的情况下，固液分离机去除SS的效率达到了40%以上，再经过卧螺离心机处理后，SS去除率达到了95%以上，草料、植物纤维等几乎全部得到去除，同时COD的去除率也达到了50%～55%，沼气池COD去除率达到了65%以上，二级AO系统对氨氮的去除率非常明显，去除率达到了98%以上，抽样监测结果完全达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）第二时段一级标准。

7 经济核算与分析

废水处理费用为10.78元/m³，其中：人工费0.90元/m³；电费2.76元/m³；药剂费7.12元/m³（其中卧螺离心机药剂费4.88元/m³）。每天去除的COD约为8750kg，去除氨氮约为295kg，去除总磷约为99kg，较大程度的减缓了对环境的污染。

8 结论

工艺所选用的预处理系统对奶牛养殖场废水悬浮物的去除效果是非常显著的，对后续的生化处理系统起到了很关键的作用；生化系统对COD的去除、生物脱氮都达到了预期效果；物化除磷是生化除磷有效的保障措施；芬顿氧化系统是去除COD 保障措施；正是从多方面考虑了养殖场废水处理中存在的各种不可预料的因素，并设置保障措施，使得整个废水站抗冲击负荷的能力大大加强，确保了废水站的长期稳定运行。