CN102503033A

CN102503033A - 循环厌氧序批式生物膜人工湿地兼性塘处理养猪废水工艺

Info

Publication number: CN102503033A
Application number: CN2011103498246A
Authority: CN
Inventors: 万金保; 胡昌旭; 熊友强; 顾平; 陈琳
Original assignee: Nanchang University
Current assignee: Nanchang University
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2012-06-20

Abstract

一种循环厌氧-序批式生物膜-人工湿地-兼性塘处理养猪废水工艺，包括猪场废水通过管沟自流入收集管网，经格栅、水解酸化池后，去除废水中的大颗粒的污染物质和漂浮物，提高废水的可生化性；废水进入内外循环厌氧反应器，经过高效的厌氧消解作用，去除大部分的COD后进入后续调节池；调节池出水进入序批式生物膜反应器，经鼓风机供气，在曝气阶段进行硝化反应，在静止阶段进行缺氧/厌氧反硝化反应，从而使废水中的COD、氨氮和磷等污染物得到进一步去除；序批式生物膜反应器的出水经人工湿地，更好地去除废水中的COD、N、P等污染物；人工湿地出水经兼性塘进一步脱氮除磷处理后达标排放。

Description

循环厌氧序批式生物膜人工湿地兼性塘处理养猪废水工艺

技术领域

本发明涉及规模化猪场废水处理达标排放的一种组合工艺，属环保水处理技术领域。

背景技术

自上世纪九十年代以来，我国畜牧业的发展迅速，其中养猪产业在规模总体上呈规模化、集约化方向进展，这也就造成其产生的污染物以相对集中的方式排放，并远远超出当地环境的自然承载能力，进而也将对环境造成严重的污染。据相关研究表明，养猪排放的废水主要由猪尿（粪）和猪舍的冲洗废水构成，废水中COD高达 4500~20000mg/L，TN 550~2100mg/L，NH₄ ⁺-N 450~1500mg/L、TP 100~330mg/L，可见猪场废水属于高浓度有机废水，其氮磷的含量也严重超标，这也是造成水体富营养化的重要原因之一。若猪场废水不经有效处理直接排入环境，会对地表水、地下水、农田及大气环境形成严重污染，同时也会导致寄生虫病的蔓延。

对于现有养猪废水的处理工艺，主要包括有：厌氧处理、好氧处理、厌氧好氧组合处理以及自然处理等工艺。其中，厌氧处理对能量的需求较低，并能产生沼气，但出水残留的COD较高，不能达到排放标准；好氧处理去除效果好，但需要能量多，处理成本高；厌氧好氧组合则是目前最常见的养猪废水处理工艺，其处理效果好，成本相对较低，产生沼气可再利用，但组合方式需进一步研究；自然处理主要包括土地处理、氧化塘和人工湿地处理，其建设费用低、运行成本少、占地面积大。

目前，国内外对养猪废水的处理已形成多种工艺，但从已有的资料综合分析，上述一些工艺的处理效果都不是很理想，或成本高、投资大，或处理效果不佳，不能达到排放标准。因此，寻找一种处理效果好、投资成本少，能因地制宜，甚至能产生一定经济效益的处理工艺，对解决规模化养猪废水的污染问题尤为重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种处理猪场废水的新型工艺，以解决养猪废水处理难、费用高等问题。针对猪场废水水质水量变化大、氨氮含量高、营养元素比例失调的特点，同时考虑深度去除有机物及废水中氮、磷含量，提出了内外循环厌氧-序批式生物膜-人工湿地-兼性塘处理猪场废水的组合工艺。猪场废水经这种新工艺处理后，能达到GB15896-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》要求。

实现本发明的技术方案是：利用内外循环厌氧反应器、序批式生物膜反应器、人工湿地和兼性塘四位一体综合处理猪场废水。在内外循环厌氧反应器之前设置格栅和水解酸化池，在序批式生物膜反应器前增设调节池，在序批式生物膜反应器之后建立由芦苇、菖蒲和茭白等植物构成的三级人工湿地和兼性塘，处理的猪场废水从兼性塘排出，达到排放标准GB15896-2001。

本发明的工艺流程为：

1、猪场废水通过管沟自流入收集管网，经格栅、水解酸化池后，去除废水中的大颗粒的污染物质和漂浮物，提高废水的可生化性；

2、废水进入内外循环厌氧反应器，经过高效的厌氧消解作用，去除大部分的COD后进入后续调节池；

3、调节池出水进入序批式生物膜反应器，经鼓风机供气，在曝气阶段进行硝化反应，在静止阶段进行缺氧/厌氧反硝化反应，从而使废水中的COD、氨氮和磷等污染物得到进一步去除；

4、序批式生物膜反应器的出水经芦苇、菖蒲和茭白等植物构成的三级人工湿地，充分发挥湿地中生物物种间的物理、化学、生物的三重协同作用，更好地去除废水中的COD、N、P等污染物；

5、人工湿地出水经兼性塘进一步脱氮除磷处理后达标排放。

本发明的优点在于：

①利用内外循环厌氧反应器、序批式生物膜反应器、人工湿地和兼性塘四位一体综合处理工艺，同时兼顾了内外循环厌氧反应器无需外加动力源时对废水的高效净化能力、序批式生物膜反应器的良好脱氮除磷能力、人工湿地内丰富生物群落对污染物的吸收净化能力和兼性塘对污染物的深度处理能力。这种组合方式在IOC+SBBR处理养猪废水的基础上进一步提高了处理能力、降低了能耗、减少了反应器的体积、节省了运行费用。

②实现良好的抗冲击负荷能力和处理能力。兼性塘的有效水深为2.0m，它存在三个区域：上层好氧区、中层兼性区和下层厌氧区。好氧区中，藻类通过光合作用产生氧气，有机物在好氧微生物的作用下被氧化分解；兼氧区中，异氧型兼性细菌既能利用水中溶解氧氧化分解有机物，又能在没有分子氧的条件下，以NO₃ ^-和CO₃ ^2-作为电子受体进行无氧代谢；在厌氧区中，污泥层中的有机物通过厌氧发酵得以分解，NO₃ ^-在反硝化菌的作用下转化为N₂。（见图2）。正是由于兼性塘的这些多重协同作用，兼性塘在处理养猪废水中不仅可去除一定量的有机污染物，还可以有效地去除磷、氮等营养物质和某些难降解的有机污染物，以降低内外循环厌氧反应器和序批式生物膜反应器的处理负荷，进而更好的实现对整个系统的抗冲击能力和处理能力，减少处理费用，保障出水稳定达标。

③兼性塘是一种因地制宜、构造简单、管理方便、运行费用低，以菌藻共生系统对污水进行处理的既经济又生态的生物处理设施。采用人工湿地+兼性塘的深度处理养猪废水模式，使其在对污染物，尤其是氮磷的去除效率比单独使用某一种性质的稳定塘要高。

④本发明运行费用低、回收沼气可再利用，妥善的解决了猪场废水污染物浓度高和养猪行业利润低的难题，可适用于规模化猪场废水的处理和综合运用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

图2为兼性塘工作原理图。图中1上层好氧区，2中层兼氧区，3下层厌氧区。

具体实施方式

本发明的结构包括：内外循环厌氧反应器、格栅、水解酸化池、序批式生物膜反应器、调节池、人工湿地和兼性塘。

本工艺应用于某规模化养猪场，水量为100m³/d，原水水质为COD6000~10000mg/L，NH₄ ⁺-N500~1500mg/L，TP40~100mg/L。

①原水先进入水解酸化池，将复杂有机污染物转化为简单有机污染物。出水再进入内外循环厌氧反应器，大部分易降解的有机物得以去除。但由于聚磷菌在厌氧环境下的释放磷的作用，TP反而有所升高。经厌氧过程的出水水质如下：COD400~1000mg/L，NH₄ ⁺-N500~1500mg/L，TP55~150mg/L。

②厌氧出水进入序批式生物膜反应器中，在好氧的条件下进一步降解有机物，同时去除NH₄ ⁺-N和TP。经序批式生物膜反应器的出水水质如下：COD300~400mg/L，NH₄ ⁺-N40~80mg/L，TP5~8mg/L。

③出水再经过三级人工湿地（芦苇

菖蒲茭白）和兼性塘的深度处理技术，进一步降解有机污染物和氮磷等营养物，保障出水水质稳定。其出水水质如下：COD 80~180mg/L，NH₄ ⁺-N 30~50mg/L，TP 4~7mg/L。出水水质达到GB15896-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》。

Claims

1.一种循环厌氧-序批式生物膜-人工湿地-兼性塘处理养猪废水工艺，其特征在于：

A、猪场废水通过管沟自流入收集管网，经格栅、水解酸化池后，去除废水中的大颗粒污染物质和漂浮物，提高废水的可生化性；

B、经过A步骤的废水进入内外循环厌氧反应器，经过高效的厌氧消解作用，去除大部分的COD后进入后续调节池；

C、调节池出来的废水进入序批式生物膜反应器，经鼓风机供气，在曝气阶段进行硝化反应，在静止阶段进行缺氧/厌氧反硝化反应，从而使废水中的COD、氨氮和磷等污染物得到进一步去除；

D、序批式生物膜反应器出来的废水经芦苇、菖蒲和茭白构成的三级人工湿地，充分发挥湿地中生物物种间的物理、化学、生物的三重协同作用，更好地去除废水中的COD、N、P等污染物；

E、人工湿地出来的废水经兼性塘进一步脱氮除磷处理后达标排放。