CN101531437B

CN101531437B - 一种猪场废水的复合处理方法

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Publication number: CN101531437B
Application number: CN2008100449602A
Authority: CN
Inventors: 袁世斌; 董微; 李旭东
Original assignee: Chengdu Institute of Biology of CAS
Current assignee: Chengdu Institute of Biology of CAS
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: CN101531437A

Abstract

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种利用生物-生态复合处理技术净化集约化猪场废水，实现废水的无害化和资源化的废水处理新技术。用粗、细格栅对猪场废水进行初步的固液分离，去除部分固形物，然后采用沼气池进行厌氧处理，实现废水的水解酸化，并产生清洁能源供养殖场和周边农户使用；通过沉淀池、格网槽、斜管沉淀池对废水中的颗粒物进行进一步去除，然后采用生物接触氧化池-厌氧折流板生物膜反应器对废水进行生物处理，使废水中大部分污染物得到有效去除，最后，采用复合式生态塘对生物处理段出水进行进一步处理。本发明不但能够实现废水的达标排放，而且可以通过塘中水生经济植物创造经济效益，实现废水资源化。

Description

一种猪场废水的复合处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种利用生物-生态复合处理技术净化集约化猪场废水，实现废水的无害化和资源化的废水处理新技术。

背景技术

集约化养猪场废水主要来自猪粪便、猪尿及猪圈冲洗水，具有排放量大、有机质浓度高和氨氮含量高的特点。据调查测算，干湿分离的猪场废水的主要水质指标为：COD_cr5000～10000mg/L，MLSS 1000～5000mg/L。

规模化畜禽养殖场废水处理及综合利用技术有如下几种工艺：自然生物处理法、好氧处理法、厌氧处理法、厌氧-好氧联合处理法、生态工程-沼气工程处理法等。一般说，活性污泥好氧处理法，其COD_cr、BOD、SS去除率较高，可达到排放标准，但N、P去除率低，且工程投资大，运行费用高；自然生物处理法，其COD、BOD₅、SS、N、P去除率高，可达到排放标准，且成本低，但占地面积太大，周期太长，在土地紧缺的地方难以推广；厌氧生物法可处理高浓度有机质的废水，自身耗能少，运行费用低，且产生能源，但高浓度有机废水经厌氧处理后，往往水中的BOD₅尚有500～1000mg/L，甚至更多，难以达到现行的排放标准。此外，在厌氧处理过程中，有机氮转化为氨氮，硫化物转化为硫化氢，使处理后的废水仍具有一定的臭味，需要做进一步的好氧生物处理。而厌氧-好氧联合处理，既克服了好氧处理能耗大与土地面积紧缺的不足，又克服了厌氧处理达不到要求的缺陷，具有投资少、运行费用低、净化效果好、能源环境综合效益高等优点，特别适合产生高浓度有机废水的畜禽场的废水处理。厌氧-好氧联合处理的典型工艺如UASB+活性污泥法或生物接触氧化+氧化塘，畜禽场养殖场废水经过该工艺处理后，其出水不仅可用于灌溉、养殖，而且也达到排放标准。生态工程-沼气工程处理法发酵装置的容量为日废水排放量的2～4倍，一次性投资较大。但是，沼气发酵能处理含高浓度有机质的废水，自身耗能少，运行费用低，而且沼气是极好的无污染的燃料，有较好的经济效益。由于有机质含量在1000mg/L以下的废水沼气发酵效率不高，即使是高温发酵，废水中有机质的去除率也不可能达到100％，因此，对沼气发酵后的废水，应再进行好氧处理。上述各种工艺的运行费用均超过2元/m³废水。

国内对猪场废水处理以厌氧+好氧联合处理工艺为主。张元碧等提出了“厌氧-自然处理”和“厌氧-还田”两种猪场粪便废水处理模式，前者适用于养猪场地处大、中城市的近郊，没有足够的农田消纳猪粪废水，但周边有适当的滩涂、湿地或低洼地，可作为废水自然处理系统的地区，猪场规模中等，以人工干清粪为主，水冲为辅，进水COD_cr≤6000mg/L；后者适用于有足够的农田消纳厌氧处理后出水的地区，特别是种植常年施肥作物如蔬菜、经济作物的基地。并提出强化粪污前处理(包括干湿分离和设置沉淀池)以提高厌氧消化效率。寿亦丰等分析总结了杭州灯塔养殖总场沼气与废水处理工程的技术特点，该项目采用回转式格栅机和专用水力筛二道分离(分离出的粪渣用于制作有机肥)强化预处理，出水经过UASB+SBR+混凝沉淀工艺处理，在进水污染物浓度COD_cr 5616～9965mg/L，BOD₅ 3960～4460mg/L，SS 2310～5410mg/L，NH₃-N 634～1114mg/L时，出水COD_cr 97～113mg/L，BOD₅ 11.2～19.9mg/L，SS 60～90mg/L，NH₃-N 3.5～6.3mg/L，但运行费用高达2.5元/m³废水。卞有生等提出了农村林伟华等介绍了采用“CSTR+SBR”工艺处理猪粪废水的工程设计及其运行情况，结果表明：在进水污染物浓度COD_cr 9600mg/L，BOD₅ 5000mg/L，SS 6000mg/L，NH₃-N 800mg/L时，出水COD_cr 250mg/L，BOD₅ 65mg/L，SS 150mg/L，NH₃-N 7.9mg/L。运行费用1.5元/m³废水。潘涌璋等介绍了采用高级综合稳定塘(高级兼性塘+高负荷塘+藻类沉降塘+生态塘)工艺处理广州市某养猪场废水的实际运行情况，结果表明：在进水污染物浓度COD_cr 15899mg/L，BOD₅ 10840mg/L，SS 3024mg/L，NH₃-N 1283mg/L的条件下，出水COD_cr 71.5mg/L，BOD₅ 23mg/L，SS 34mg/L，NH₃-N 66.5mg/L。运行费用为0.99元/m³废水。

综上所述，目前国内对养猪场粪尿废水的处理工艺较为成熟，但均存在如下

问题：一是COD_cr、BOD₅超标；二是NH₃-N超标；三是运行成本高。

发明内容

本发明针对集约化猪场废水特点和处理现状，对目前国内外先进的生物和生态处理技术进行优化组合，提出一种利用生物-生态复合处理技术净化集约化猪场废水，实现废水的无害化和资源化的废水处理新技术。

其工艺特征在于：用粗细格栅对猪场废水进行初步的固液分离，去除部分固形物，然后采用沼气池进行厌氧处理，实现废水的水解酸化，并产生清洁能源供养殖场和周边农户使用；再通过沉淀池、格网槽、斜管沉淀池对废水中的颗粒物进行进一步去除，然后采用生物接触氧化池—厌氧折流板生物膜反应器(ABR生物膜反应器)对废水进行生物处理，在短时间内完成好氧分解，使废水中大部分污染物得到有效去除。最后，采用复合式生态塘对生物处理段出水进行进一步处理。通过水生植物自身及根系微生态系统进一步净化水质，尤其是强化脱氮除磷效果，不但能够实现废水的达标排放，出水还可以回用作为圈场冲洗废水，以节约水资源，减少地下水的开采，提高资源利用率。大型水生植物还可作饲料、肥料以及工业原料，实现废水资源化。

本发明能有效治理养殖废水污染，处理成本很低，大约0.4元/立方。

附图说明

附图为本发明猪场废水处理工艺流程示意图，其中：1为沼气池，2为沉淀池，3为格网槽，4为斜管沉淀池，5为生物接触氧化池，6为软填料，7为曝气头，8为三叶罗茨鼓风机，9为ABR生物膜反应器，10为填料，11为折流板，12为污泥浓缩过滤池，13为污泥井，14为复合生态塘，15为挡板。

具体实施方式

以四川盆地集约化猪场为例，采取生物-生态复合处理与资源化利用新技术处理猪场废水。设计进水流量为5m³/h，设计每日进水流量80m³。这类集约化猪场大多通过建设标准化的沼气池和沉淀池对猪场废水进行预先处理，但处理出水的COD_cr、BOD₅、NH₃-N和SS等的浓度仍然相当高且水质波动大，不能达到国家畜禽养殖业污染物排放标准，且对周围土壤和水环境的破坏很大，因此需要采取进一步的生物-生态复合处理，并实现对猪场废水的资源化利用。集约化猪场废水的生物-生态复合处理采取下述组合工艺：

沼气池(1)→沉淀池(2)→格网槽(3)→斜管沉淀池(4)→生物接触氧化池(5)→ABR生物膜反应器(9)→复合生态塘(14)→出水。

沼气池(1)出水先经沉淀池(2)和格网槽(3)去除较大颗粒的悬浮物后，进入斜管沉淀池(4)进一步去除较小颗粒的悬浮物。沼气池(1)、沉淀池(2)、格网槽(3)和斜管沉淀池(4)在进出水端均设置挡板，避免废水短流。斜管沉淀池(4)内的废水通过溢流堰进入汇水区，再泵入生物接触氧化池(5)，对废水进行好氧生物处理，除去部分有机物和氨氮等，出水再通过溢流堰流入ABR生物膜反应器(9)，进行厌氧生物处理，进一步去除有机物和氮磷。生物处理段出水流入复合生态塘(14)可进一步吸收氮化物和磷，最后废水排放可达到国家规定标准。筛网上大的悬浮物和生化反应器的污泥在污泥井(13)中收集后，经过污泥浓缩可作为肥料回收利用或还田。

主要处理构(建)筑物及设备设计参数简述如下。

沼气池(1)采用地埋式圆筒形结构，便于底层出料。沼气池的池顶与出料口保持在一个水平面上，并高出猪舍地面10cm。进料口超高地面2cm。池底选用100号混凝土，圈梁及池盖选用200号混凝土，池墙、水压间、水封槽选用150号混凝土。水泥砂浆的强度为75号，勾缝砂浆强度为100号。为了安全和环境卫生，在进料口、活动盖口、出料间设置盖板，盖板用150号混凝土预制。设计进水流量为5m³/h，有效容积1200m³，设计水力停留时间为10～15d。

沉淀池(2)采用竖流式，平面形状为圆形，设计进水流量为5m³/h，有效容积2400m³，设计水力停留时间为20～30d。

格网槽(3)设置在斜管沉淀池(4)进水前面，采取地埋式，主要是用来去除废水中大的浮渣，防止水泵和管道堵塞，为后续处理提供良好的条件。格网工作网孔径0.4mm，格网槽(3)尺寸为2.5m×1.5m×1.0m。

斜管沉淀池(4)建于地下，溢流堰后设潜污泵两台(一备一用)，流量5m³/h。对废水中的颗粒物进行进一步去除，大大降低废水中SS含量，提高生物接触氧化池(5)的处理效率。斜管沉淀池(4)设计水力停留时间4h，沉淀时间10h，沉淀池上升流速0.2～0.5mm/s，斜管直径50mm，斜管与水平夹角60°，清水层高为0.5～1.0m，缓冲层1.0m左右。有效容积约10m³，尺寸为2.0m ×2.5m×2.0m，超高0.5m。

生物接触氧化池(5)主要功能是将废水中的氨氮和有机物进行初步的转化和去除。设计生物接触氧化池(5)的水力停留时间10h，有效容积50m³，填料高度3.0m，超高0.7m，气水比15∶1；池中悬挂用维纶醛化丝做的组合填料40m³(6)。建成半地下式，C25钢筋混凝土结构，抗渗标号S6，处理后的废水自流进入ABR生物膜反应器(9)。

ABR生物膜反应器(9)主要用作厌氧氨氧化反应器，去除废水中的NH₃-N、COD_cr和BOD₅，结构简单，易于设置；有良好的水力条件，容积利用率高；有稳定的处理效果，尤其重要的是运行管理方便。设计主要参数：容积负荷为0.7kg COD/(m³·d)，水力停留时间为20h，有效容积100m³，填料(10)体积80m³。建成半地下式，C25钢筋混凝土结构，超高0.5m。

复合生态塘(14)有效容积大约2400m³，废水停留时间约1个月。塘内顺水流方向依次栽种水葫芦、藕、茭白、芦苇和菖蒲。水葫芦段种植密度为6～10株/m²，设计废水停留时间为20～30d，出水排入挺水植物塘处理。复合生态塘(14)不仅能净化水质，美化环境，还能产生一定的经济价值。老化水葫芦可收获作为饲料和农肥的原料，藕和茭白可食用，芦苇、菖蒲等可作造纸原料，创造的经济价值可以减少废水处理一次性投资较高带来的问题。本发明采取在全塘水葫芦叶片黄化达到20～30％、芦苇等大型挺水植物黄化达40～60％时全部置换生长旺盛植株的方法，以确保废水处理效果。

污泥井(13)主要用作污泥泵池，尺寸为φ2.4m×10.5m，砖混结构。

污泥浓缩过滤池(12)主要功能是将格网筛上物、生物处理剩余污泥脱水滤干成干固体，方便外运处理，滤液自流进入斜管沉淀池(4)。污泥浓缩过滤池(12)尺寸为有效容积10m³，滤饼厚度1m，滤料厚度0.75m，超高0.50m，砖混结构，建成半地下式。

工程运行阶段系统每天运行16h，废水流量5m³/h。生物接触氧化池(5)曝气由三叶罗茨鼓风机(8)供给，气体流量约1.5m³/min，生物接触氧化池(5)溶解氧2.5～4.5mg/L。

Claims

1.一种猪场废水的复合处理方法，其特征是：依次包括格栅固液分离，沼气池厌氧处理，沉淀池、格网槽和斜管沉淀池处理，生物接触氧化池处理，厌氧折流板生物膜反应器处理，以及复合式生态塘处理六个步骤；沼气池采用地埋式圆筒形结构，池顶与出料口在同一水平面上，并高出猪舍地面10cm，进料口超高地面2cm，在进料口、活动盖口、出料间设置盖板，设计进水流量为5m³/h，有效容积1200m³，水力停留时间为10～15d；沉淀池采用竖流式，平面形状为圆形，设计进水流量为5m³/h，有效容积2400m³，水力停留时间20～30d；格网槽设置在斜管沉淀池进水前面，采取地埋式，格网工作网孔径0.4mm，格网槽尺寸为2.5m×1.5m×1.0m；斜管沉淀池建于地下，设计水力停留时间4h，沉淀时间10h，沉淀池上升流速0.2～0.5mm/s，斜管直径50mm，斜管与水平夹角60°，清水层高为0.5～1.0m，缓冲层1.0m，有效容积10m³；生物接触氧化池半地下式，设计水力停留时间10h，有效容积50m³，填料高度3.0m，超高0.7m，气水比15∶1；池中悬挂用维纶醛化丝做的组合填料40m³；厌氧折流板生物膜反应器容积负荷为0.7kg COD/m³·d，水力停留时间为20h，有效容积100m³，填料体积80m³，半地下式；复合式生态塘有效容积2400m³，废水停留时间1个月，塘内顺水流方向依次栽种水葫芦、藕、茭白、芦苇和菖蒲，水葫芦段种植密度为6～10株/m²，设计废水停留时间为20～30d，出水排入挺水植物塘处理，在全塘水葫芦叶片黄化达到20～30％、大型挺水植物黄化达40～60％时全部置换生长旺盛的植株。