CN100579923C - “蚯蚓-水生植物-厌氧微生物”联合处理有机废水工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种“蚯蚓-水生植物-厌氧微生物”联合处理有机废水工艺，即经过固液分离处理后的废水进入蚯蚓生态滤池脱除其中的COD、N和P，出水进入水生植物塘或人工湿地进一步净化后达标排放。沉淀池分离出的固体沉渣与水生植物塘或人工湿地产出的水生植物，以及秸秆等废弃物一起送入厌氧生物气反应器进行混合发酵，产出的生物气作为能源加以利用，排放的残渣作为有机肥加以利用。本发明利用这三类生物的联合作用，强化了污水净化程度，同时还产出了生物能和有机肥。因此，本发明具有提高环境质量、获取生物能、以及促进生态农业发展的多重功能。
Description
技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种有机废水联合处理工艺。
背景技术
随着我国农村地区经济的快速发展，以及生产和生活方式的改变，由生活污水随意排放造成的污染现象正呈不断加重趋势。目前，农村生活污水已经成为水体污染的一个主要污染源。因此，为加强水资源保护，改善农村生态环境，提高农民生活质量，亟需开发适合我国农村特点的生活污水处理技术和工艺。在这种迫切需求的推动下，国内外农村生活污水处理技术和工艺近年来得到了快速发展，概括起来这些技术和工艺具有以下几方面的特点：①生物处理技术占主导地位。由于农村生活污水是一种有机废水，加之其排放又比较分散，因此，适合采用生物技术对其加以处理。生活污水生物处理目前呈多样化发展趋势，如厌氧-兼氧无动力污水净化技术，厌氧跌水曝气处理系统，高效藻类塘处理技术，水生植物塘处理技术，蚯蚓生态滤池处理技术等。②欧美等发达国家已采取了分类处理方法。在欧美等发达国家，已开始对农村生活污水进行分类处理，将生活污水分为黑水(主要指卫生间排放的污水)和灰水(主要指厨房排放的污水)。荷兰Wageningen大学已在一个小镇上建立了一套这样的生活污水处理系统。这种处理系统可以比较好的发挥处理设备的效能，提高处理效率，但需要排污管道分类铺设，所以，这种处理方式近期难以在我国实施。③源头控制成为一个重要的发展趋势。如何最大限度的降低污水的产生量是一些研究的努力方向。日本科学技术振兴机构研制的生态厕所(Bio-toilet)就是为了实现这一目的。该项技术的核心是不以水作为运输粪便的媒介，将具有良好多孔性、吸水性、排水性的锯末作为微生物的繁殖场所，在反应箱内进行人工强化堆肥处理。生态厕所通过控制温度、湿度等条件使好氧性微生物在与锯末混合的特有环境(55～65℃)中快速繁殖，加速有机物的分解，其产物可作为有机肥料及土壤改良剂。荷兰Wageningen大学开发出了一种真空抽水马桶，使得用水量显著降低。这在显著降低污水产生量的同时，也使得产生污水的浓度得到大大提高，从而使卫生间排放的污水更适合采用厌氧生物处理技术加以资源化利用。④通过多种处理技术的组合强化处理效果。农村生活污水处理工艺中，单一的处理工艺通常效率不高，特别是氮磷等营养物质的去除率较低，因此，组合工艺越来越受到重视。总之，近年来农村生活污水处理技术已取得了较快发展，但从满足实际应用需求角度考虑，还需从提高综合处理能力，降低处理费用，以及最大限度的实现资源化利用等方面进一步开展研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用蚯蚓、水生植物和厌氧微生物联合处理生活污水等有机废水，来提高污水净化程度，并通过产出生物能以提高处理过程废弃物资源化利用程度的污水处理工艺。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种“蚯蚓-水生植物-厌氧微生物”联合处理有机废水工艺，先将有机废水固液分离，将分离出的废水经过蚯蚓处理设备，进行初步处理，再经过水生植物处理设施进行深度处理，出水即可实现达标排放；将从有机废水分离出的固体和/或水生植物处理设施中的水生植物，与有机固废进行混合厌氧发酵以产出生物气(一种以甲烷和氢气为主要可燃成分的气体)。
其中有机废水选自生活污水、养殖废水或食品加工废水中的一种或几种。蚯蚓处理设备优选为蚯蚓生态滤池；水生植物处理设施优选采用水生植物塘或人工湿地中的一种或两种；有机固废优选自秸杆、餐余垃圾、活性污泥或粪便中的一种或几种。
在进行混合厌氧发酵时，厌氧微生物处理设备可以采用全混合厌氧反应器、两相厌氧反应器或推流式厌氧反应器中的一种或几种。
本发明首先将高悬浮固体(SS)含量的污水排入沉淀池进行固液分离，沉淀池的上清液泵入蚯蚓生态滤池，通过滤床中蚯蚓和微生物的协同作用去除水中的COD，以及N和P。污水在生态滤池中的水力停留时间为2～4小时，水力负荷控制在1m3/(m2·d)左右。该处理单元对COD、NH4 +-N、TN和TP的去除率分别在75％，85％，71％和83％以上。蚯蚓生态滤池出水进入水生生物塘或人工湿地，通过植物的吸收进一步脱除水中剩余的N和P，污水在该处理单元的水力停留时间可根据进水浓度、环境温度、植物种类以及处理单元类型的变化而变化，一般情况下，废水在水生植物处理设施中处理2～12天，采用人工湿地时可在2～7天的范围内调节，采用水生植物塘时可在7～12天的范围内调节。水生生物塘或人工湿地出水可满足达标排放要求(即符合国家的排放标准)。水生植物塘或人工湿地种植高生产量植物，在强化脱除N和P的同时，还可为生物气反应器提供原料。水生植物与沉淀池沉淀下来的沉渣，以及秸秆或餐余垃圾等按C/N比为20～30∶1的配比关系进行配料，混合均匀后可在反应器外进行5～7天的堆沤处理，也可直接送入生物气反应器。在采用全混合反应器情况下，控制反应料液的TS浓度为6％～15％，反应器采用间歇进料方式运行，进料间隔为10～15天，原料通过厌氧微生物的作用转化为以甲烷和氢气为主要可燃成分的生物气。产生的生物气可直接用作燃料或者进一步转化为热能或电能加以利用，生物气反应器排出的残渣可以直接或经加工后作为有机肥加以使用。多种不同性质的原料放在一起进行混合厌氧发酵具有平衡营养，降低抑制物，以及反应产物之间可产生协同效应等作用，所以可以提高发酵过程中原料能源产出率。尤其是将污水沉淀下来的粪便、污泥等易生物降解原料与秸秆，水生植物等不易生物降解原料进行混合发酵，可显著提高后者的生物降解率，从而提高系统的能源产出。
本发明所涉及的有机废水处理工艺具有以下几方面的特点：
①将生活污水处理技术与生物能利用技术有机结合，以实现统筹解决生活污水污染的目的。通过生物能技术的引入，在强化污水处理效果的同时，还产出了清洁能源，提高了系统的经济性。
②整套工艺完全采用生物处理方法，即通过动物(蚯蚓)、植物(水草等植物)和微生物(厌氧菌)的分工协作和优势互补使生活污水处理过程实现“生态化、低成本化和可持续化”。
③几类成分不同，降解特性不同的原料进行混合厌氧发酵，可提高木质纤维类原料的生物降解率，增强厌氧生物处理系统的营养平衡，从而达到提高生物气反应器能源产出率的目的。
④本发明将水处理领域和环境保护领域的相关技术有机的结合起来，不仅使各个技术各自发挥作用，同时又能将各技术的缺点经过各自优点的相互补充，达到了完美结合的目的。
附图说明
图1是本发明的联合处理有机废水的工艺流程图。
具体实施方式
下面详细的说明仅仅是阐述本发明的普遍原理，并非限制性的，实际应用过程中可以根据处理原料的不同性质和处理要求进行合理的调整和修改。
实施例1
从卫生间、厨房以及洗衣处排放的各种污水由管道收集后排入沉淀池进行固液分离处理，分离后的污水泵入塔式蚯蚓生态滤池进行处理，经过塔式蚯蚓生态滤池3h后可脱除水中75％以上的COD和N，75％以上的P。滤池出水排入水葫芦塘进一步脱N和脱P处理，废水在水葫芦塘的水力停留时间应大于10天，水温应不低于10℃，处理后可使总的N、P脱除率大于90％，COD脱除率大于92％，并实现达标排放。从沉淀池收集的固体与水葫芦以及玉米秸秆按1∶3∶6的比例(质量比，其C/N比为25∶1)混合均匀后投入全混合生物气反应器进行厌氧生物处理，可考虑投加一定量的NH4HCO3来提高发酵料液的碱度，在控制发酵温度为35℃，投料间隔为15天的情况下，原料的产气率最高可达390L/kgTS，生物气甲烷含量为60％左右，反应器容积产气率大于0.7m3/m3·d。产生的生物气经脱硫脱水等净化处理后，可直接用作燃料或进一步转化为电能加以利用，发酵后产生的残渣可直接或经过进一步加工后作为有机肥回归到农田。该工艺通过废弃物的循环利用实现了提高环境质量、获取生物能、以及促进生态农业发展的多重目标。
实施例2
从卫生间、厨房以及洗衣处排放的各种污水由管道收集后排入沉淀池进行固液分离处理，分离后的污水泵入塔式蚯蚓生态滤池进行处理，经过塔式蚯蚓生态滤池4h后可脱除水中80％以上的COD和N，75％以上的P。滤池出水排入香蒲人工湿地进一步脱N和脱P处理，废水在湿地内的水力停留时间3～5天，处理后可使总的N、P脱除率大于90％，COD脱除率大于92％左右，并实现达标排放。从沉淀池收集的沉渣与香蒲以及玉米秸秆按3∶2∶5的比例(质量比，其C/N比为27∶1)混合均匀后投入两相生物气反应器的产酸相，从产酸相流出的富含溶解性有机物的污水泵入产甲烷相完成产甲烷发酵过程。在控制发酵温度为35℃，投料间隔为15天的情况下，原料的产气率最高可达400L/kgTS，生物气甲烷含量为60％左右，氢气含量5％左右。反应器容积产气率大于1m3/m3·d。产生的生物气经脱硫脱水等净化处理后，可直接用作燃料或进一步转化为电能加以利用，发酵后产生的残渣可直接或经过进一步加工后作为有机肥回施到农田。该工艺通过废弃物的循环利用实现了提高环境质量、获取生物能、以及促进生态农业发展的多重目标。
Claims (6)
1、一种“蚯蚓-水生植物-厌氧微生物”联合处理有机废水工艺，其特征在于先将有机废水固液分离，将分离出的废水经过蚯蚓处理设备，进行初步处理，再经过水生植物处理设施进行深度处理，出水可实现达标排放；将从有机废水分离出的固体和/或水生植物处理设施中的水生植物，与有机固废进行混合厌氧发酵以产出生物气；其中所述的蚯蚓处理设备为蚯蚓生态滤池，所述的水生植物处理设施为水生植物塘或人工湿地中的一种或两种。
2、根据权利要求1所述的联合处理有机废水工艺，其特征在于所述的有机废水选自生活污水、养殖废水或食品加工废水中的一种或几种。
3、根据权利要求1所述的联合处理有机废水工艺，其特征在于所述的有机固废选自秸杆、餐余垃圾、活性污泥或粪便中的一种或几种。
4、根据权利要求1所述的联合处理有机废水工艺，其特征在于废水在蚯蚓处理设备中初步处理2～4小时。
5、根据权利要求1所述的联合处理有机废水工艺，其特征在于废水在水生植物处理设施中处理2～12天。
6、根据权利要求1所述的联合处理有机废水工艺，其特征在于从有机废水分离出的固体和/或水生植物处理设施中的水生植物，与有机固废按C/N比为20～30∶1的比例混合进行混合厌氧发酵。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100113 Termination date: 20101226 |