CN104326633B - 一种处理干清粪条件下奶牛场污水的方法 - Google Patents

一种处理干清粪条件下奶牛场污水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，以移动床生物膜反应器去除干清粪条件下奶牛场污水中的有机质并控制氨氮去除效果，使COD达标而保留氨氮；以砂滤池处理移动床生物膜反应器出水，以离子交换树脂回收砂滤后出水中的氨氮。该方法具有的优势：（1）处理效果好：最终处理后的出水中COD和氨氮浓度分别低至65.60mg/L和4.23mg/L，符合《畜禽养殖业污染物排放标准》（二次征求意见稿）中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD和氨氮的排放标准限值要求；（2）回收了污水中的资源：氨氮回收率可达84.50%。洗脱回收液中氨氮浓度可达3095.80mg/L，具有高的使用价值。

Description

一种处理干清粪条件下奶牛场污水的方法
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，涉及干清粪条件下奶牛场污水的处理方法，具体涉及一种利用移动床生物膜反应器预处理和砂滤池砂滤后通过离子交换树脂回收氨氮的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法。
背景技术
畜禽养殖污染已成为我国继工业污染、生活污染之后的第三大污染源。迅速发展的畜禽养殖业造成的环境污染已成为当前农村面源污染的主要原因之一，对自然环境和居民健康带来了巨大危害，如水体富营养化、地下水污染、大气污染和病原菌危害等。畜禽养殖场污水如未加妥善处理排入江河湖泊地表水体中，可使水中悬浮固体物(SS)、化学耗氧量(COD)、五日生化耗氧量(BOD5)、N、P和微生物含量升高。以奶牛场污水为例，其污水主要包括牛尿、部分牛粪和牛舍冲洗水，具体指标如下：COD为1000～12000mg/L，TN为400～3100mg/L，NH4 +-N为200～1600mg/L，TP为5～95mg/L，SS为60～2100mg/L。
目前，国内外畜禽养殖场污水的处理技术多种多样，其中按工艺的主体和组合方式可以分为三种处理模式，分别是以物化处理为主体、以生化处理为主体和物化与生化处理相结合的组合工艺。
(1)以物化处理为主体的工艺。物理处理法是利用滤网或化粪池等设施对畜禽养殖污水进行简单的物理处理方法，此法可除去40％～65％的悬浮物，并使生化需氧量(BOD)下降25％～35％，污水流入化粪池，经12～24h后，使BOD量降低30％左右，其中的杂质下降为污泥，流出的污水则排入下水道；化学处理法是根据污水中所含主要污染物的化学性质，用化学品除去污水中的能溶解固体物质或胶体物质的方法。如：化学消毒处理法，其中最方便有效的方法是采用氯化消毒法；混凝处理法即是用三氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁等混凝剂，使污水中的悬浮物和胶体物质沉淀而达到净化的目的；日本的K.Suzuki等人提出了一个包括结晶、曝气、静沉三个单元的连续处理实际猪场污水的反应装置，该装置主要通过前期结晶预处理和后期沉淀相结合，主要以物化的方式去除水中的污染物。之后他们又进一步研究出通过曝气结晶和成型鸟粪石沉降从猪场废水中去除和回收磷的具有双重功能的简易装置，在沉降污泥之前进行包括鸟粪石、脱水、堆肥等多级处理，这种组合工艺不仅操作简单，而且针对畜禽废水高浊度高悬浮物的特点，解决了污泥中存在大量悬浮性固体的难题。
(2)以生化处理为主体的工艺。目前国内外规模化养殖场污水的处理，主要采用厌氧—好氧—生物净化组合工艺。新加坡的一个工业化奶牛场2.5万头奶牛的污水采用初级沉淀池—兼性塘—好氧塘工艺处理。该处理工艺所确定的设计和运行参数是COD达到250mg/L，其次是循环和利用污水用于奶牛场运行以重新获得有用的物质和能源。该工艺的厌氧消化器接受初沉池的沉降固体，厌氧塘接纳沉降的原生污水和消化器的排出液。尽管COD的去除率几乎高达80％，但还需进一步的处理才能获得更高的排放要求。中国科学院广州能源研究所采用固液分离—UASB—生物曝气池—气浮池—三级氧化塘工艺处理该规模化猪场污水，厌氧处理和生物曝气池出水COD分别为1300mg/L和730mg/L，最终出水COD为150～200mg/L，NH4 +-N为3lmg/L。
(3)以物化和生化处理相结合为主体的工艺。以去除水中高浓度NH4 +-N为目的的高效前处理物化工艺与后段生化处理结合的组合工艺也是应用较多的一种工艺，通过物化的方法去除水中高浓度的氨氮，达到对畜禽污水预处理的目的，预处理出水经过后段生化处理基本能达到国家三级排放标准。孙群荣等人介绍了氨吹脱—A2/O工艺处理高浓度养殖污水的工程实例，这种方法是在碱性介质条件下鼓入空气使NH4 +转化为NH3释放出来，但由于该法需不断鼓气、加碱，出水需再加酸调低pH，因此处理费用比较高。P.Y.Yang等人在研究稀释后猪场污水的同时除碳脱氮处理时将厌氧污泥与好氧污泥混合固定在同一个反应器中，采用氨结晶预处理—中间处理系统(同时除碳脱氮)—石灰石后处理的方法运行，由于占地面积小，该工艺可用于场地有限的猪场稀释污水的处理。
我国规模化养殖场目前存在的主要清粪工艺有三种：水冲粪、水泡粪(自流式)和干清粪工艺。其中，干清粪工艺是粪便一经产生便分流，干粪由机械或人工收集、清扫、集中、运走，尿及污水则从下水道流出，分别进行处理。这种工艺固态粪污含水量低，粪中营养成分损失小，肥料价值高，产生的污水量少，且其中的污染物含量低，是目前比较理想的清粪工艺。较传统的畜禽养殖污水，干清粪工艺条件下的奶牛场污水浓度低、污染少，而较城镇污水，干清粪工艺条件下的奶牛场污水水量小、污染程度高，目前尚无成熟的处理技术。
综上所述，现有的畜禽养殖污水处理方法存在如下问题：(1)由于畜禽养殖污水污染物浓度非常高，致使处理工艺复杂，处理效率低且费用高；(2)主要针对的是水冲粪、水泡粪等未经固液分离的高浓度污水，而目前比较理想的干清粪工艺产生的污水量少且其中的污染物含量相对较低，尚未有合适的处理技术；(3)已有的处理工艺中大多数没有实现对污水中营养元素的资源化利用，少数回收工艺也是仅针对磷资源的回收；(4)虽然以鸟粪石(MAP)形式可以回收部分氮资源，但是由于污水中氮的摩尔浓度达到磷的数倍甚至数十倍，受到鸟粪石的化学组成(MgNH4PO4·6H2O)的限制，无法有效回收氮资源。
针对集约化、规模化的畜禽养殖场和养殖区污染物排放的特点，国家在2001年推出了《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596—2001)，对畜禽养殖污水的COD、NH4 +-N、TP和SS等指标的排放浓度作出了限值规定。2009年，环境保护部科技标准司对现有的排放标准提出进一步确定和细化标准的适用范围，并对畜禽养殖业的污染控制技术的适用性和可行性进行调研，于2011年制定了《畜禽养殖业水污染物排放标准》(征求意见稿)。2011年3月，环境保护部以环办函[2011]305号文向各有关单位征求意见，经论证形成《畜禽养殖业水污染物排放标准》报批稿和编制说明。2013年11月，《畜禽规模养殖污染防治条例》(国务院令第643号)发布，并于2014年1月1日起实施。标准编制组根据《条例》中畜禽养殖污染防治的最新指导思想和要求调整了标准部分技术内容，形成《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)。相关标准中对畜禽养殖业水污染物的排放限值要求如表1所示。其中，“一般排放标准情况”是指自2017年1月1日起，现有畜禽养殖场、养殖小区执行表1规定的水污染物排放限值，以及自2015年1月1日起，新建畜禽养殖场、养殖小区执行表1规定的水污染物排放限值。“特别排放标准情况”是指根据环境保护工作的要求，在国土开发密度已经较高、环境承载能力开始减弱，或环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区，应严格控制养殖场的污染物排放行为，在上述地区的养殖场执行表1规定的水污染物特别排放标准限值。
表1畜禽养殖场、养殖小区水污染物排放浓度限值
发明内容
发明目的：针对目前畜禽养殖污水处理技术存在的缺点以及无合适技术处理干清粪条件下奶牛场污水的现状，本发明的目的是提供一种处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，采用对污水中SS具有较强承受能力的移动床生物膜反应器作为预处理反应器去除奶牛场干清粪条件下污水中的有机质并控制出水中NH4 +-N的损失量，以离子交换树脂对砂滤后出水中的NH4 +-N进行回收，既确保最终出水水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD和NH4 +-N的排放标准限值要求，又实现污水中NH4 +-N最大程度的回收。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，包括以下步骤：
(1)以干清粪条件下奶牛场污水经沉淀后作为原水，连续加入移动床生物膜反应器进行处理，获得移动床生物膜反应器出水，出水中的COD≤100mg/L；移动床生物膜反应器的气水比为3～8，水力停留时间为3～6h；
(2)将移动床生物膜反应器出水加入砂滤池进行砂滤，获得砂滤出水；
(3)将砂滤出水连续通入离子交换树脂柱，获得吸附了NH4 +-N的离子交换树脂；离子交换树脂柱在运行流量为2～10BV/h的条件下处理80BV(BV为树脂床体积，下同)砂滤出水，离子交换树脂柱出水中的COD≤100mg/L、NH4 +-N≤25mg/L；
(4)用0.5～2mol/L的NaCl溶液作为洗脱剂对吸附了NH4 +-N的离子交换树脂进行顺流式洗脱，获得富含NH4 +-N的洗脱回收液；洗脱剂流量0.5～2BV/h，体积为2～5BV；
其中，步骤(1)～(4)均在室温下进行。
步骤(1)中，移动床生物膜反应器填料采用XQ-25型多面空心球填料。
步骤(1)中，原水COD浓度为140.33～1125.51mg/L，NH4 +-N浓度为66.48～132.20mg/L，TN浓度为67.87～135.63mg/L，SS浓度为84.5～905.0mg/L。
步骤(1)中，移动床生物膜反应器的气水比为5。
步骤(1)中，移动床生物膜反应器的水力停留时间为6h。
步骤(3)中，离子交换树脂柱采用强酸性苯乙烯系凝胶型树脂001×7，粒度范围0.315～1.25mm。
步骤(3)中，离子交换树脂柱运行流量为5BV/h。
步骤(4)中，洗脱剂中NaCl浓度为1mol/L。
步骤(4)中，洗脱剂流量为1BV/h。
步骤(4)中，洗脱剂体积为2BV。
有益效果：本发明以移动床生物膜反应器作为预处理反应器去除奶牛场干清粪污水中的有机质，使出水COD达标并控制NH4 +-N的损失量；移动床生物膜反应器出水经砂滤后，以离子交换树脂柱对其中含有的NH4 +-N进行回收；既使最终出水水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD和NH4 +-N的排放标准限值要求，又实现污水中NH4 +-N最大程度的回收。与现有的畜禽养殖污水处理方法相比，本发明具有以下优点：(1)处理效果好：在进水COD为308.86mg/L、NH4 +-N为85.73mg/L时，在移动床生物膜反应器的HRT为6h、气水比为5，砂滤池滤速为0.5m/h，离子交换树脂柱运行流量为10BV/h的条件下，最终处理后的出水中COD为65.60mg/L、NH4 +-N为4.23mg/L，水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD和NH4 +-N的排放标准限值要求，其中NH4 +-N浓度大大低于该限值要求；(2)回收了污水中的资源：以1mol/L的NaCl溶液作为洗脱剂，以1BV/h的洗脱剂流量对吸附后的离子交换树脂柱进行顺流式洗脱，5BV的洗脱剂可将吸附的NH4 +-N全部洗脱，整个流程的NH4 +-N回收率为84.50％。洗脱回收液中NH4 +-N浓度可达3095.80mg/L，具有高的使用价值。
附图说明
图1是处理干清粪条件下奶牛场污水的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的解释。
如图1所示，为本发明的处理干清粪条件下奶牛场污水的工艺流程图。该工艺流程中包括原水箱1、进水计量泵2、移动床生物膜反应器3、砂芯曝气头4、悬浮填料5、进水阀6、空气压缩机7、气体流量计8、气体阀9、排泥阀10、中间沉淀池11、砂滤进水计量泵12、砂滤进水阀13、砂滤池14、离子交换树脂柱进水计量泵15、离子交换树脂柱进水阀16、离子交换树脂柱17、离子交换树脂柱出水阀18、离子交换树脂柱流出液水箱19、洗脱剂水箱20、洗脱剂计量泵21、洗脱剂进水阀22、洗脱回收液出水阀23、洗脱回收液水箱24。将干清粪奶牛场污水经沉淀后作为原水加入原水箱1，经进水计量泵2打入移动床生物膜反应器3中，从底部进入，流经悬浮填料5进行反应，出水流入中间沉淀池11。空气压缩机7供给的空气经气体流量计8的计量进入移动床生物膜反应器3，通过砂芯曝气头4进行扩散曝气。移动床生物膜反应器3出水在中间沉淀池11中进行沉淀之后，上清液由砂滤进水计量泵12打入砂滤池14，砂滤出水经离子交换树脂柱进水计量泵15进入离子交换树脂柱17，经树脂吸附后排放到离子交换树脂柱流出液水箱19。洗脱剂从洗脱剂水箱20经洗脱剂计量泵21打入离子交换树脂柱17，将吸附的氨氮洗脱下来，进入洗脱回收液水箱24，完成整个干清粪条件下奶牛场污水的处理与氨氮回收过程。
以下实施例中氨氮回收率计算过程说明如下：用纳氏试剂分光光度法测定干清粪条件下的奶牛场污水中氨氮浓度为C0mg/L，干清粪条件下的奶牛场污水经移动床生物膜反应器预处理和砂滤池砂滤后进入离子交换树脂柱，上柱液体积为V0mL，洗脱回收液氨氮浓度为Cemg/L，体积为VemL，则氨氮回收率为(Ce·Ve)/(C0·V0)×100％。
实施例1
将干清粪条件下的奶牛场污水经沉淀0.5h以上作为原水，连续加入移动床生物膜反应器3进行处理，在水力停留时间为6h，气水比为5的条件下，连续运行24天，每天测定进水和出水中COD、NH4 +-N和TN浓度。进水水质各指标测定结果为：COD浓度范围为202.40～439.92mg/L，平均浓度为344.22mg/L；NH4 +-N浓度范围为96.82～108.64mg/L，平均浓度为102.57mg/L；TN浓度范围为104.68～111.98mg/L，平均浓度为107.37mg/L。
移动床生物膜反应器3的处理效果为：出水COD浓度范围为66.13～108.53mg/L，平均浓度为90.31mg/L，COD平均去除率为73.76％；出水NH4 +-N浓度范围为85.97～94.94mg/L，平均浓度为89.76mg/L，NH4 +-N平均去除率为11.18％；出水TN浓度范围为86.84～100.59mg/L，平均浓度为92.73mg/L。出水水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD的排放标准限值要求。
实施例2
将干清粪条件下的奶牛场污水经沉淀0.5h以上作为原水，连续加入移动床生物膜反应器3进行处理，在水力停留时间为6h，气水比为8的条件下，连续运行16天，每天测定进水和出水中COD、NH4 +-N和TN浓度。进水水质各指标测定结果为：COD浓度范围为280.81～445.78mg/L，平均浓度为362.69mg/L；NH4 +-N浓度范围为97.60～117.71mg/L，平均浓度为105.33mg/L；TN浓度范围为106.40～121.02mg/L，平均浓度为110.51mg/L。
移动床生物膜反应器3的处理效果为：出水COD浓度范围为76.77～84.34mg/L，平均浓度为80.09mg/L，COD平均去除率为77.63％；出水NH4 +-N浓度范围为79.26～95.42mg/L，平均浓度为82.81mg/L，NH4 +-N平均去除率为21.37％，出水TN浓度范围为81.68～95.79mg/L，平均浓度为87.13mg/L。出水水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD的排放标准限值要求。
实施例3
将干清粪条件下的奶牛场污水经沉淀0.5h以上作为原水，连续加入移动床生物膜反应器3进行处理，在水力停留时间为6h，气水比为5的条件下，连续运行12天，每天测定进水和出水中COD、NH4 +-N和TN浓度。进水水质各指标测定结果为：COD浓度范围为214.43～316.33mg/L，平均浓度为258.02mg/L；NH4 +-N浓度范围为113.28～132.20mg/L，平均浓度为118.94mg/L；TN浓度范围为117.57～135.63mg/L，平均浓度为124.18mg/L。
移动床生物膜反应器3的处理效果为：出水COD浓度范围为48.29～64.28mg/L，平均浓度为56.33mg/L，COD平均去除率为77.81％；出水NH4 +-N浓度范围为103.52～120.67mg/L，平均浓度为110.69mg/L，NH4 +-N平均去除率为6.88％；出水TN浓度范围为105.32～123.16mg/L，平均浓度为114.74mg/L。出水水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD的排放标准限值要求。
实施例4
将干清粪条件下的奶牛场污水经沉淀0.5h以上作为原水，连续加入移动床生物膜反应器3进行处理，在水力停留时间为6h，气水比为5的条件下，连续运行21天，每天测定进水和出水中COD、NH4 +-N和TN浓度。进水水质各指标测定结果为：COD浓度范围为189.52～547.67mg/L，平均浓度为308.86mg/L；NH4 +-N浓度范围为78.43～93.82mg/L，平均浓度为85.73mg/L；TN浓度范围为80.66～104.95mg/L，平均浓度为89.94mg/L；SS平均浓度为101.2mg/L。
移动床生物膜反应器3的处理效果为：出水COD浓度范围为53.89～89.25mg/L，平均浓度为65.60mg/L，COD平均去除率为78.32％；出水NH4 +-N浓度范围为61.26～79.91mg/L，平均浓度为72.40mg/L，NH4 +-N平均去除率为15.31％；出水TN浓度范围为66.94～84.86mg/L，平均浓度为75.12mg/L；出水SS平均浓度为22.3mg/L。出水水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD和SS的排放标准限值要求。
实施例5
将干清粪条件下的奶牛场污水经沉淀0.5h以上作为原水，连续加入移动床生物膜反应器3进行处理，在水力停留时间为4h，气水比为5的条件下，连续运行14天，每天测定进水和出水中COD、NH4 +-N和TN浓度。进水水质各指标测定结果为：COD浓度范围为202.38～406.81mg/L，平均浓度为273.32mg/L；NH4 +-N浓度范围为72.80～83.16mg/L，平均浓度为77.71mg/L；TN浓度范围为74.55～89.58mg/L，平均浓度为82.04mg/L；SS平均浓度为186.0mg/L。
移动床生物膜反应器3的处理效果为：出水COD浓度范围为21.69～74.15mg/L，平均浓度为48.12mg/L，COD平均去除率为82.32％；出水NH4 +-N浓度范围为56.82～76.65mg/L，平均浓度为67.98mg/L，NH4 +-N平均去除率为12.64％；出水TN浓度范围为59.12～77.38mg/L，平均浓度为69.60mg/L；出水SS平均浓度为12.6mg/L。出水水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD和SS的排放标准限值要求。
实施例6
将干清粪条件下的奶牛场污水经沉淀0.5h以上作为原水，连续加入移动床生物膜反应器3进行处理，在水力停留时间为4h，气水比为4的条件下，连续运行8天，每天测定进水和出水中COD、NH4 +-N和TN浓度。进水水质各指标测定结果为：COD浓度范围为140.33～335.76mg/L，平均浓度为235.42mg/L；NH4 +-N浓度范围为72.80～91.52mg/L，平均浓度为81.03mg/L；TN浓度范围为80.04～93.52mg/L，平均浓度为85.58mg/L；SS平均浓度为84.5mg/L。
移动床生物膜反应器3的处理效果为：出水COD浓度范围为21.37～32.42mg/L，平均浓度为27.70mg/L，COD平均去除率为86.97％；出水NH4 +-N浓度范围为52.09～63.19mg/L，平均浓度为60.58mg/L，NH4 +-N平均去除率为24.95％；出水TN浓度范围为56.21～70.61mg/L，平均浓度为64.78mg/L；出水SS平均浓度为7.8mg/L。出水水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD和SS的排放标准限值要求。
实施例7
将干清粪条件下的奶牛场污水经沉淀0.5h以上作为原水，连续加入移动床生物膜反应器3进行处理，在水力停留时间为4h，气水比为3的条件下，连续运行9天，每天测定进水和出水中COD、NH4 +-N和TN浓度。进水水质各指标测定结果为：COD浓度范围为176.23～264.34mg/L，平均浓度为239.86mg/L；NH4 +-N浓度范围为66.48～88.19mg/L，平均浓度为75.99mg/L；TN浓度范围为67.87～92.01mg/L，平均浓度为79.86mg/L。
移动床生物膜反应器3的处理效果为：出水COD浓度范围为20.75～33.96mg/L，平均浓度为24.81mg/L，COD平均去除率为89.55％；出水NH4 +-N浓度范围为42.51～60.63mg/L，平均浓度为51.31mg/L，NH4 +-N平均去除率为32.24％；出水TN浓度范围为45.81～68.50mg/L，平均浓度为55.57mg/L。出水水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD的排放标准限值要求。
实施例8
将干清粪条件下的奶牛场污水经沉淀0.5h以上作为原水，连续加入移动床生物膜反应器3进行处理，在水力停留时间为3h，气水比为3的条件下，连续运行13天，每天测定进水和出水中COD、NH4 +-N和TN浓度。进水水质各指标测定结果为：COD浓度范围为172.34～336.63mg/L，平均浓度为239.38mg/L；NH4 +-N浓度范围为69.05～93.87mg/L，平均浓度为76.99mg/L；TN浓度范围为69.07～96.87mg/L，平均浓度为80.59mg/L；SS平均浓度为101.2mg/L。
移动床生物膜反应器3的处理效果为：出水COD浓度范围为20.54～36.13mg/L，平均浓度为28.27mg/L，COD平均去除率为87.75％；出水NH4 +-N浓度范围为46.94～70.19mg/L，平均浓度为57.94mg/L，NH4 +-N平均去除率为23.77％；出水TN浓度范围为50.17～77.47mg/L，平均浓度为60.92mg/L；出水SS平均浓度为5.7mg/L。出水水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD和SS的排放标准限值要求。
实施例9
将未经充分沉淀的干清粪条件下的奶牛场污水作为原水，连续加入移动床生物膜反应器3进行处理，在水力停留时间为3h，气水比为3的条件下，连续运行5天，每天测定进水和出水中COD、NH4 +-N、TN和SS浓度。进水水质各指标测定结果为：COD浓度范围为336.63～1125.51mg/L，平均浓度为807.30mg/L；NH4 +-N浓度范围为67.91～73.90mg/L，平均浓度为71.22mg/L；TN浓度范围为74.72～90.32mg/L，平均浓度为80.70mg/L；SS浓度范围为269.3～905.0mg/L，平均浓度为583.7mg/L。
移动床生物膜反应器3的处理效果为：出水COD浓度范围为22.06～32.01mg/L，平均浓度为25.34mg/L，COD平均去除率为93.61％；出水NH4 +-N浓度范围为46.94～54.21mg/L，平均浓度为49.48mg/L，NH4 +-N平均去除率为30.40％；出水TN浓度范围为47.35～52.02mg/L，平均浓度为49.91mg/L；出水SS浓度范围为3.0～17.6mg/L，平均浓度为10.1mg/L。出水水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD和SS的排放标准限值要求。
从实施例1～8可以看出，移动床生物膜反应器3对经沉淀之后的干清粪条件下奶牛场污水中的COD具有良好的去除效果，出水水质均能符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD的排放标准限值要求。NH4 +-N去除状况与进水水质以及运行工况有关，通过运行条件的调控可以将NH4 +-N的去除率控制在10％左右。从实施例9可以看出，当污水中含有大量SS时，移动床生物膜反应器3的运行性能未受显著影响。
实施例10
将移动床生物膜反应器3出水经砂滤池14砂滤，滤料采用石英砂，粒径0.5～1mm，滤料层高31.6cm，滤速0.5m/h。
经测定，对于移动床生物膜反应器3在几种不同的工艺条件下的出水，砂滤前后SS如表2所示。可见，砂滤可以进一步去除移动床生物膜反应器3出水中的SS，能将SS控制在10mg/L以下，为离子交换树脂柱的稳定运行创造条件。
表2砂滤前后SS浓度
实施例11
将移动床生物膜反应器3出水经砂滤池14砂滤后作为NH4 +-N回收原液，COD为61.21mg/L，NH4 +-N浓度为86.27mg/L，以2BV/h的运行流量分别通入001×7、D001和D61离子交换树脂柱17，树脂床体积均为10mL，运行80BV，流出液平均NH4 +-N浓度分别为4.23mg/L、9.17mg/L和6.33mg/L，均符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对NH4 +-N的排放标准限值要求。
用1mol/L的NaCl溶液作为洗脱剂，以0.5BV/h的洗脱剂流量对上述吸附NH4 +-N之后的离子交换树脂柱17进行顺流式洗脱，001×7、D001和D61树脂柱的前2BV洗脱回收液的平均NH4 +-N浓度分别为2796.72mg/L、1917.88mg/L和1738.71mg/L。
实施例12
将移动床生物膜反应器3出水经砂滤池14砂滤后作为NH4 +-N回收原液，COD为61.21mg/L，NH4 +-N浓度为86.27mg/L，分别以2BV/h、5BV/h和10BV/h的运行流量通入树脂床体积为10mL的001×7离子交换树脂柱17，运行80BV，流出液平均NH4 +-N浓度分别为2.10mg/L、2.42mg/L和4.23mg/L，均符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对NH4 +-N的排放标准限值要求。
实施例13
将移动床生物膜反应器3出水经砂滤池14砂滤后作为NH4 +-N回收原液，NH4 +-N浓度为86.27mg/L，以10BV/h的运行流量通入树脂床体积为10mL的001×7离子交换树脂柱17，运行80BV，出水水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对NH4 +-N的排放标准限值要求。分别用0.5mol/L、1mol/L、2mol/L和6.24mol/L的NaCl溶液作为洗脱剂，以0.5BV/h的洗脱剂流量进行顺流式洗脱，前2BV的洗脱回收液平均NH4 +-N浓度分别为2049.58mg/L、2796.72mg/L、2558.44mg/L和2633.93mg/L。
实施例14
将移动床生物膜反应器3出水经砂滤池14砂滤后作为NH4 +-N回收原液，NH4 +-N浓度为86.43mg/L，以10BV/h的运行流量通入树脂床体积为10mL的001×7离子交换树脂柱17，运行80BV，流出液水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对NH4 +-N的排放标准限值要求。用1mol/L的NaCl溶液作为洗脱剂，分别以0.5BV/h、1BV/h和2BV/h的洗脱剂流量进行顺流式洗脱，前2BV的洗脱回收液平均NH4 +-N浓度分别为2798.73mg/L、3095.80mg/L和2971.54mg/L。
从实施例10～14可以看出，离子交换树脂能高效吸附水中的NH4 +-N，流出液中NH4 +-N浓度可控制在10mg/L以下，大大低于《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对NH4 +-N的排放标准限值要求；洗脱过程能高浓度富集分离树脂上吸附的NH4 +-N，实现NH4 +-N回收。
实施例15
将干清粪条件下的奶牛场污水经沉淀后作为原水，连续加入移动床生物膜反应器3进行处理。进水水质各指标测定结果为：COD浓度范围为202.40～439.92mg/L，平均浓度为344.22mg/L；NH4 +-N浓度范围为96.82～108.64mg/L，平均浓度为102.57mg/L；TN浓度范围为104.68～111.98mg/L，平均浓度为107.37mg/L。移动床生物膜反应器3运行的水力停留时间为6h，气水比为5。
移动床生物膜反应器3的处理效果为：出水COD浓度范围为66.13～108.53mg/L，平均浓度为90.31mg/L，COD平均去除率为73.76％；出水NH4 +-N浓度范围为85.97～94.94mg/L，平均浓度为89.76mg/L，NH4 +-N平均去除率为11.18％；出水TN浓度范围为86.84～100.59mg/L，平均浓度为92.73mg/L。
移动床生物膜反应器3出水经砂滤池14砂滤后作为NH4 +-N回收原液，某段运行时间内NH4 +-N浓度为86.27mg/L，以10BV/h的运行流量通入树脂床体积为10mL的001×7离子交换树脂柱17，运行80BV，流出液平均NH4 +-N浓度为4.55mg/L。流出液水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对污水COD和NH4 +-N的排放标准限值要求。用1mol/L的NaCl溶液作为洗脱剂，以1BV/h的洗脱剂流量对其进行顺流式洗脱，共运行5BV，洗脱回收液的NH4 +-N平均浓度为1306.15mg/L，整个干清粪条件下奶牛场污水处理流程的NH4 +-N回收率为84.50％。
实施例16(对比例)
将干清粪条件下的奶牛场污水经沉淀后作为原水，连续加入移动床生物膜反应器3进行处理。进水水质各指标测定结果为：COD浓度范围为280.81～445.78mg/L，平均浓度为362.69mg/L；NH4 +-N浓度范围为97.60～117.71mg/L，平均浓度为105.33mg/L；TN浓度范围为106.40～121.02mg/L，平均浓度为110.51mg/L。移动床生物膜反应器3运行的水力停留时间为6h，气水比为8。
移动床生物膜反应器3的处理效果为：出水COD浓度范围为76.77～84.34mg/L，平均浓度为80.09mg/L，COD平均去除率为77.63％；出水NH4 +-N浓度范围为79.26～95.42mg/L，平均浓度为82.81mg/L，NH4 +-N平均去除率为21.37％，出水TN浓度范围为81.68～95.79mg/L，平均浓度为87.13mg/L。
移动床生物膜反应器3出水经砂滤池14砂滤后作为NH4 +-N回收原液，某段运行时间内NH4 +-N浓度为86.43mg/L，以10BV/h的运行流量通入树脂床体积为10mL的001×7离子交换树脂柱17，运行80BV，流出液平均NH4 +-N浓度为4.23mg/L。流出液水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD和NH4 +-N的排放标准限值要求。用1mol/L的NaCl溶液作为洗脱剂，以0.5BV/h的洗脱剂流量对其进行顺流式洗脱，共运行5BV，洗脱回收液的NH4 +-N平均浓度为1312.24mg/L，整个干清粪条件下奶牛场污水处理流程的NH4 +-N回收率为74.61％。

Claims (9)

1.一种处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以干清粪条件下奶牛场污水经沉淀后作为原水，连续加入移动床生物膜反应器进行处理，获得移动床生物膜反应器出水，出水中的COD≤100mg/L；移动床生物膜反应器的气水比为3～8，水力停留时间为3～6h；
(2)将移动床生物膜反应器出水加入砂滤池进行砂滤，获得砂滤出水；
(3)将砂滤出水连续通入离子交换树脂柱，获得吸附了NH4 +-N的离子交换树脂；离子交换树脂柱在运行流量为2～10BV/h的条件下处理80BV砂滤出水，离子交换树脂柱出水中的COD≤100mg/L、NH4 +-N≤25mg/L；
(4)用0.5～2mol/L的NaCl溶液作为洗脱剂对吸附了NH4 +-N的离子交换树脂进行顺流式洗脱，获得富含NH4 +-N的洗脱回收液；洗脱剂流量0.5～2BV/h，体积为2～5BV；
其中，步骤(1)～(4)均在室温下进行。
2.根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤(1)中，原水COD浓度为140.33～1125.51mg/L，NH4 +-N浓度为66.48～132.20mg/L，TN浓度为67.87～135.63mg/L，SS浓度为84.5～905.0mg/L。
3.根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤(1)中，移动床生物膜反应器的气水比为5。
4.根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤(1)中，移动床生物膜反应器的水力停留时间为6h。
5.根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤(3)中，离子交换树脂柱采用强酸性苯乙烯系凝胶型树脂001×7，粒度范围0.315～1.25mm。
6.根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤(3)中，离子交换树脂柱运行流量为5BV/h。
7.根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤(4)中，洗脱剂中NaCl浓度为1mol/L。
8.根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤(4)中，洗脱剂流量为1BV/h。
9.根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤(4)中，洗脱剂体积为2BV。
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