CN101445305A - 家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法，上述方法包括前处理步骤、第一生物处理步骤、固液分离步骤、第二生物处理步骤、化学处理步骤及资源化步骤，由于把高效微生物反应搅拌器共同适用于液肥生产设施及净化处理用途，因此可以根据需要而使用单一设备把家畜废水加以资源化或净化，利用上述前处理步骤中的离心分离机对经过上述第一生物处理步骤后储存在第二流量调节池的废水进行固液分离后分离成污泥与废水，从而节省安装费用。

Description

家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法
技术领域
本发明涉及一种基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法，本发明基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法由于把高效微生物反应搅拌器共同适用于液肥生产设施及净化处理，因此可以根据需要而使用单一设备把家畜废水加以资源化或净化。
背景技术
有机物废水的处理方法通常先利用网筛分离及沉淀分离等过程进行固液分离，再经过由好氧性处理机、厌氧性处理机及无氧处理机组成的生物处理过程后排放。经过上述方法处理后，可以把溶解在废水里且作为微生物食物源的各种有机物与蛋白质经过分解后生成的氮化合物与脂肪质所衍生出来的磷化合物等物质加以消除。
虽然碳氢化合物(hydrocarbon)作为微生物的食物源而容易被微生物消除，氮化合物与磷化合物却无法轻易地被消除，人们在很早以前就着手研究以生物方式清除上述物质。研究人员发现生物除氮方式可以在活性污泥工艺中执行硝化与反硝化反应，磷化合物的生物清除工艺方面也开发了可以借着修改反应器的环境条件而通过微生物的生化作用消除磷化合物的各种处理方法。
现有的上述微生物处理方法可以对有机氮含量较低的生活污水发挥出优异的效果。但是在家畜废水方面却有下列问题，由于继续把家畜粪尿中所生成的过量污泥加以分解而使氮化合物增加并使得其处理设施变得庞大，而且由于处理时间过长而无法应用到实际课题上。
生物除氮是一种通过微生物的同化作用而合成细胞并连续诱导硝化及反硝化反应而转换成氮气后清除的方法，氨氮化合物受到亚硝酸胞菌及硝酸菌等微生物的同化作用而转化成硝氮。此时，作为任意性从属营养微生物的异养型微生物(Heterotrophs)在无氧状态下由作为供电子体(electron donor)的有机碳源把硝氮转化成氮气状态。
使用上述原理开发出来的处理方法之一为BNR(biologicalnutrient removal)工艺，该工艺在反应器内部维持好氧性而诱导硝化反应，上述方法凭借好氧及准厌氧反应器的排列结构而在厌氧环境下对硝化后的氮进行脱氮处理。后来根据该BNR工艺进行研究后开发了Bardenpho工艺、A/O工艺、A2/O工艺、UCT(University ofcape town)工艺、生物脱氮除磷(Biodenipho；Biological denitrificationphosphorus)工艺、B B(Bunnik Bunschoten)工艺、卡鲁塞尔(Carrousel)工艺及氧化沟(Oxidation ditch)等工艺。
家畜废水通常会根据现场条件而选择下列方法之一处理：使用微生物处理与化学处理方式进行净化处理的方法；以及把家畜废水中的固形粉制成固形堆肥，液态物质则制成液肥而使其资源化的方法。
然而，目前为止的资源化设备或净化处理设备虽然采取了把家畜废水中的固形粉制成固形堆肥的工艺，液肥生产工艺与净化处理工艺则另外安装设备或仅采取其中之一工艺，因此在净化处理设备制作液肥时需要另行采取新的工艺，或者在液肥生产工艺中进行净化处理时需要针对前工艺另行安装设备。
现有液肥生产技术由于长时间进行好氧性曝气而清除过多的营养物质，并且也无法调节对液肥的性质起着重要影响作用的氮成分。
本发明的目的是提供一种可以解决现有技术的上述问题的基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法，本发明可以高效率地同时进行液肥生产工艺和净化处理的前处理工艺，调节高效微生物反应搅拌器的排气量即可根据需要而调整液肥中的氮浓度，凭借较短的滞留时间而只把液肥中的无用物质加以清除即可在不破坏营养物质的情形下获得良质液肥。
发明内容
为了实现上述目的，本发明基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法包括下列步骤：
前处理步骤，利用混杂物处理机筛除家畜废水或高浓度废水中所含大型混杂物，把经过上述混杂物处理机筛除后的废水收集到集水器后泵送，使用离心分离机把上述泵送废水中所含微细固形物加以分离；
第一生物处理步骤，是一种使用高效微生物反应搅拌器把经过上述前处理步骤的废水中所含高浓度营养物质加以分解的步骤，上述步骤把上述前处理步骤中筛除了混杂物与微细固形物的废水储存到第一流量调节池里，使用高效微生物反应搅拌器利用内部的微生物使上述储存废水与氧进行反应被净化后排放，再把上述排放废水储存到第二流量调节池；
固液分离步骤，使用上述前处理步骤的离心分离机把储存在第二流量调节池的上述废水分离成污泥与废水；
储存步骤，把经过上述固液分离步骤的废水储存到第三流量调节池；
第二生物处理步骤，使用生物处理设施把储存在上述第三流量调节池里的废水中所含有机物与氮加以分解；
化学处理步骤，使用化学处理设施把经过上述第二生物处理步骤的废水中所含难解性物质与色度加以分解；以及
资源化步骤，把储存在上述第二流量调节池的废水作为露地液肥而使其资源化或者把储存在上述第三流量调节池的废水作为大棚液肥而使其资源化的步骤。
本发明基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法可以高效率地同时进行液肥生产工艺和净化处理的前处理工艺，调节高效微生物反应搅拌器的排气量即可根据需要而调整液肥中的氮浓度，凭借较短的滞留时间而只把液肥中的无用物质加以清除即可在不破坏营养物质的情形下获得良质液肥。
而且，本发明提供的液肥生产工艺通过改变离心分离机运转时间的方式就能避免使用高效微生物反应搅拌器后端的离心脱水机，仅靠前端的离心分离机即可发挥出现有离心分离机与离心脱水机的作用而降低安装成本，把高效微生物反应搅拌器的排放水转换成露地所需液肥，固形物质(SS)含量少的大棚液肥则使用离心分离机，可以任意调节液肥中最重要的氮浓度，从而可以灵活地对应现场环境。
附图说明
图1是本发明的家畜废水或高浓度废水的处理体系图。
图2是本发明一实施例的家畜废水或高浓度废水的处理工艺图。
图3是本发明另一实施例的家畜废水或高浓度废水的处理工艺图。
图4是本发明一实施例的家畜废水或高浓度废水的处理工艺图。
图5是本发明的离心分离机结构图。
图6是本发明的高效微生物反应搅拌器的俯视图。
图7是本发明的高效微生物反应搅拌器的纵剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1是本发明的家畜废水或高浓度废水的处理体系图。如图1所示，本发明基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法包括前处理步骤(A)、第一生物处理步骤(B)、固液分离步骤(C)、储存步骤(D)、第二生物处理步骤(E)、化学处理步骤(F)及资源化步骤(G)。图2是本发明一实施例的家畜废水或高浓度废水的处理工艺图，图3是本发明另一实施例的家畜废水或高浓度废水的处理工艺图，图4是本发明一实施例的家畜废水或高浓度废水的处理工艺图。如图2到图4所示，本发明基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法包括下列步骤：
前处理步骤(A)，利用混杂物处理机10筛除家畜废水或高浓度废水中所含大型混杂物，把经过上述混杂物处理机10筛除后的废水收集到集水器12后泵送，使用离心分离机14把上述泵送废水中所含微细固形物加以分离；
第一生物处理步骤(B)，是一种使用高效微生物反应搅拌器22把经过上述前处理步骤(A)的废水中所含高浓度营养物质加以分解的步骤，上述步骤把上述前处理步骤(A)中筛除了混杂物与微细固形物的废水储存到第一流量调节池20里，使用高效微生物反应搅拌器22利用内部的微生物使上述储存废水与氧进行反应被净化后排放，再把上述排放废水储存到第二流量调节池26；
固液分离步骤(C)，使用上述前处理步骤(A)的离心分离机14把储存在第二流量调节池26的上述废水分离成污泥与废水；
储存步骤(D)，把经过上述固液分离步骤(C)的废水储存到第三流量调节池29；
第二生物处理步骤(E)，使用生物处理设施把储存在上述第三流量调节池29里的废水中所含有机物与氮加以分解；
化学处理步骤(F)，使用化学处理设施把经过上述第二生物处理步骤(E)的废水中所含难解性物质与色度加以分解；以及
资源化步骤(G)，把储存在上述第二流量调节池26的废水作为露地液肥而使其资源化或者把储存在上述第三流量调节池29的废水作为大棚液肥而使其资源化。
此时，上述混杂物处理机10属于公知装置，可以从外部流入的粪尿、人粪、家畜废水及生活废水之类的废水中筛除尺寸相对较大的混杂物。上述集水器12把经过混杂物处理机10筛除了一部分大尺寸混杂物的废水加以收集后准备泵送。
图5是本发明的离心分离机的结构图。离心分离机14高速旋转形成离心力场而把比重大于废水的混杂物沉淀到内部，同时把上述沉淀混杂物移送到排放口，分离出来的废水则朝相反于混杂物的方向排放。
如图5所示，离心分离机14受到驱动机制驱动后以两侧的旋转轴121、122为中心在机箱120内部驱使转筒123高速旋转，其内部则有移送螺杆124以同轴为中心进行旋转运动。
位于上述转筒123端部的废水供应管125可以供应已经筛除了相对较大的混杂物的废水，把外面的废水投入移送螺杆124内部，投入的上述废水受到移送螺杆124高速旋转所致离心力的影响而从比重较高的混杂物开始依次附在转筒123的内侧壁，从而以积层方式完成固液分离。
此时，上述废水的混杂物将通过转筒123前侧的孔(未图示)被移送到机箱120的混杂物排放口126。比上述废水清晰干净的上等水被移送螺杆124移送到转筒123内部，然后通过转筒123的孔排放到机箱120尾端的多个分离液排放口127。
通过上述分离液排放口127排放的废水的分离液受到转筒123高速旋转所致离心力的影响而飞溅成雾化状态，分离液中具有氨氮成分的气体将从分离液脱离出来，也就是说会出现脱气现象。
上述离心分离机14可以按阶段适用于上述前处理步骤(A)及上述固液分离步骤(C)。也就是说，上述离心分离机14可以使后述高效微生物反应搅拌器22的活性化废水的污泥与废水分离。下面为一举例，但不能据此限定其范围，如果离心分离机一日运转8小时，则其中4小时适用于清除微细混杂物的前处理过程，其余4小时则适用于把高效微生物反应搅拌器中排放出来的废水分离成污泥与废水的过程。上述运转时间的分配可以根据现场条件而进行调整。
第一生物处理步骤(B)由下列单元执行：第一流量调节池20，把经过上述前处理步骤(A)中筛除了混杂物的废水加以储存；高效微生物反应搅拌器22，使上述废水与氧进行反应而使内部的微生物活性化；以及第二流量调节池26，可以把微生物活性化了的废水加以储存。
上述第一流量调节池20储存废水并稳定地向高效微生物反应搅拌器22供应废水。储存在上述第一流量调节池20里的废水将连续或间歇性地供应给微生物反应搅拌器22。
图6是本发明的高效微生物反应搅拌器的俯视图，图7是本发明的高效微生物反应搅拌器的纵剖面图。如图6与图7所示，上述高效微生物反应搅拌器22包括下列单元：多个反应池，横向配置并互相连接，由促使污染物质与微生物接触的脱氮反应池212、活性池214及硝化反应池216所组成；原水流入管220，向上述脱氮反应池212的上部供应家畜废水或高浓度废水；内部回流管230，把上述硝化反应池216内部的家畜废水或高浓度废水移送到上述脱氮反应池212；喷射器240，位于上述原水流入管220与上述脱氮反应池212之间，可以大幅提高溶氧效率；多个空气供应管250，250a，250b，为上述多个反应池的各内部供应空气；排气管260，把气体分别排放到上述多个反应池的上部；处理液排放管270，与上述排气管260及上述硝化反应池216的一侧连接成一体，可以排放净化后的废水处理液；多个埋水空气泵2121，2141，2161，分别安装在上述多个反应池的下部；空气供应软管2123，2143，2163，从上述多个空气供应管250，250a，250b连接到上述多个埋水空气泵2121，2141，2161；以及污泥排放口2125，2165，把污泥排放到上述脱氮反应池212及上述硝化反应池216的下部。
下面详细说明本发明基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法。供应给微生物反应搅拌器22的废水将通过原水流入管220流经脱氮反应池212、活性池214及硝化反应池216并进行处理后排放到外面，一部分处理液则在硝化反应池216通过内部路径移送到脱氮反应池212。
在一定时间内，利用埋水空气泵2121，2141，2161使空气通过喷射器240及空气供应软管2123，2143，2163流入各反应池内部并加以搅拌而分解有机物并使氨氮进行硝化反应。图7的波线形箭号是废水的移动路径。
经过一定时间后脱氮反应池212中断空气流入，然后使用埋水空气泵2121，2141，2161搅拌内部而利用所流入原水的有机物使经过硝化处理后移送到内部的硝氮进行脱氮反应。脱氮后重新流入空气并且在一定时间内反复上述过程。
上述脱氮反应池212与上述硝化反应池216的下部具有可以排放污泥的污泥排放口2125，2165。
排放的上述废水被储存在第二流量调节池26，然后供应给露地液肥或在一定时间内稳定地移送到离心分离机。
上述高效微生物反应搅拌器22通过调节排气量的方式调整上述资源化后的液肥的氮浓度。排放到外部的气体中含有较多的氨气，利用该排气管260调节排气量就能轻易地把液肥中的氮含量调节在0.3～0.5％范围内。
第一生物处理步骤(B)中，上述废水在上述高效微生物反应搅拌器22的水理学上的滞留时间应维持在12小时到24小时。这样就能通过短时间的处理而最大限度地分解有害于土壤的易分解性有机物并保留有益于土壤的难解性有机物，通过对有益于土壤的营养物质的最大限度地保留以确保良质液肥。
高效微生物反应搅拌器22内部的温度应维持在50～60℃范围内以消灭大肠菌及病原性微生物。
固液分离步骤(C)使用上述前处理步骤(A)的离心分离机14对储存在上述第二流量调节池26的上述废水进行固液分离后分离成污泥与废水。现有高效微生物反应搅拌器需要使用离心分离机分离出微细固形物，还需要使用离心脱水机在高效微生物反应搅拌器排放出来的废水中分离出污泥与废水。本发明通过改变离心分离机运转时间的方式就能仅靠前端的离心分离机就能发挥出现有离心分离机与离心脱水机的作用而降低安装成本。
储存步骤(D)把经过上述固液分离步骤(C)的废水储存到第三流量调节池29，然后供应到大棚液肥或者稳定地连续移送到后段设备。
储存在上述第三流量调节池29的废水如图2到图4所示经过第二生物处理步骤(E)与化学处理步骤(F)后被排放。上述第二生物处理步骤(E)使用生物处理设施把储存在上述第三流量调节池29的废水中所含有机物与氮加以分解，上述化学处理步骤(F)则使用化学处理设施把经过上述第二生物处理步骤(E)的废水中所含难解性物质与色度加以分解。
图3所示曝气池30、沉淀池32或图4所示厌氧池34、无氧池35、好氧池36及沉淀池37显示了第二生物处理步骤(E)的较佳实施例。
上述曝气池30接受空气后利用好氧性微生物清除有机物，第一沉淀池32利用沉淀作用把经过曝气池30处理的废水与污泥加以分离。
厌氧池34、无氧池35、好氧池36及沉淀池37可以清除有机物以外的氮与磷。厌氧池34由于不供应空气而使微生物吸收磷，从而达到消除磷的目的，无氧池35则由于不供应氧而使微生物把经过好氧池36硝化的氮转化成氮气，从而达到消除氮的目的。在好氧池36供应氧气而分解有机物并把氨氮转化成硝氮，把经过处理的一部分废水送回厌氧池34或无氧池35。沉淀池37利用沉淀作用把经过好氧池36处理的废水与污泥加以分离。
另一方面，图3所示化学凝集池40与第二沉淀池42及图4所示臭氧接触池44是化学处理步骤(F)的较佳实施例。
上述化学凝集池40使用无机凝集剂或有机凝集剂把难解性物质及各种污染物质加以凝集，在第二沉淀池42中把凝集水与经过处理的废水加以沉淀分离处理。除了上述化学凝集技术以外，还可以使用臭氧接触池44，把氧化力较强的臭氧注入废水中处理难解性物质与各种污染物质。第二沉淀池42排放的污泥则进行脱水处理并制作污泥饼。
图2到图4使用箭号表示了空气的流动、多余污泥的移送流动、固形物的移送流动及其它废水的移送流动的整体移动。
资源化步骤(G)把储存在上述第一生物处理步骤(B)的第二流量调节池26的废水作为露地液肥而使其资源化或者把储存在上述储存步骤(D)的第三流量调节池29的废水作为大棚液肥而使其资源化。
前文结合附图与较佳实施例对本发明做了详细说明，但可以在本发明的要旨和范围内实现各种变形及修改，因此下列权利范围应包括属于本发明的要旨的上述修改或变形。

Claims (7)

1.一种基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法，其特征为包括下列步骤：
前处理步骤，利用混杂物处理机筛除家畜废水或高浓度废水中所含大型混杂物，把经过上述混杂物处理机筛除后的废水收集到集水器后泵送，使用离心分离机把上述泵送废水中所含微细固形物加以分离；
第一生物处理步骤，是一种使用高效微生物反应搅拌器把经过上述前处理步骤的废水中所含高浓度营养物质加以分解的步骤，上述步骤把上述前处理步骤中筛除了混杂物与微细固形物的废水储存到第一流量调节池里，使用高效微生物反应搅拌器利用内部的微生物使上述储存废水与氧进行反应被净化后排放，再把上述排放废水储存到第二流量调节池；
固液分离步骤，使用上述前处理步骤的离心分离机把储存在第二流量调节池的上述废水分离成污泥与废水；
储存步骤，把经过上述固液分离步骤的废水储存到第三流量调节池；
第二生物处理步骤，使用生物处理设施把储存在上述第三流量调节池里的废水中所含有机物与氮加以分解；
化学处理步骤，使用化学处理设施把经过上述第二生物处理步骤的废水中所含难解性物质与色度加以分解；以及
资源化步骤，把储存在上述第二流量调节池的废水作为露地液肥而使其资源化或者把储存在上述第三流量调节池的废水作为大棚液肥而使其资源化的步骤。
2.根据权利要求1所述的基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法，其特征为：
上述离心分离机按阶段适用于上述前处理步骤及上述固液分离步骤。
3.根据权利要求1所述的基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法，其特征为：
上述高效微生物反应搅拌器通过调节排气量的方式调整上述资源化后的液肥的氮浓度。
4.根据权利要求1所述的基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法，其特征为：
上述第一生物处理步骤中，上述废水在上述高效微生物反应搅拌器的滞留时间应维持在12小时到24小时。
5.根据权利要求1所述的基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法，其特征为：
上述第二生物处理步骤包括曝气池步骤与第一沉淀池步骤，上述曝气池步骤接受空气后利用好氧性微生物清除上述废水中所含有机物，上述第一沉淀池步骤利用沉淀作用把经过上述曝气池处理的废水与污泥加以分离；以及
上述化学处理步骤包括化学凝集池步骤与第二沉淀池步骤，上述化学凝集池步骤使用无机凝集剂或有机凝集剂把难解性物质加以凝集，上述第二沉淀池步骤把上述化学凝集池步骤中凝集的凝集水与废水加以分离。
6.根据权利要求1所述的基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法，其特征为：
上述第二生物处理步骤包括下列步骤：厌氧池步骤，使用微生物吸附磷；
无氧池步骤，使用微生物对经过好氧池硝化的硝氮及亚硝氮进行脱氮处理以脱氮；
好氧池步骤，供应氧气而使有机物分解并把氨氮转化成硝氮；以及
沉淀池步骤，把经过上述好氧池处理的废水及污泥加以分离，
上述化学处理步骤则包括了使用臭氧生成器把臭氧注入废水里的臭氧接触池步骤。
7.根据权利要求1所述的基于高效微生物反应搅拌器的家畜废水或高浓度废水资源化及净化处理方法，其特征为：
上述高效微生物反应搅拌器包括下列单元：
多个反应池，横向配置并互相连接，由促使污染物质与微生物接触的脱氮反应池、活性池及硝化反应池所组成；
原水流入管，向上述脱氮反应池的上部供应家畜废水或高浓度废水；
内部回流管，把上述硝化反应池内部的家畜废水或高浓度废水移送到上述脱氮反应池；
喷射器，位于上述原水流入管与上述脱氮反应池之间，可以大幅提高溶氧效率；
多个空气供应管，为上述多个反应池的各内部供应空气；
排气管，把气体分别排放到上述多个反应池的上部；
处理液排放管，与上述排气管及上述硝化反应池的一侧连接成一体，可以排放净化后的废水处理液；
多个埋水空气泵，分别安装在上述多个反应池的下部；
空气供应软管，从上述多个空气供应管连接到上述多个埋水空气泵；以及
污泥排放口，把污泥排放到上述脱氮反应池及上述硝化反应池的下部。
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