CN102531308A - 一种联合处理畜禽粪便、秸秆和污水的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种联合处理畜禽粪便、秸秆和污水的方法，主要包括厌氧发酵和生物接触氧化两个过程；其主要步骤是：1)将粉碎后的秸秆、粪便与污水混合，进行厌氧发酵处理；2)厌氧发酵处理产生的沼液去除悬浮物后均化水质，再进行除油后，经生物接触氧化处理降低COD和氨氮，沉淀后，出水用作农业灌溉；3)厌氧发酵处理产生的沼气经脱水、脱硫后作为能源，沼渣经堆肥后制成有机肥。本发明还公开了一种用于实现上述方法的装置。本发明在处理畜禽粪便、秸秆和农村生活污水的同时，还能产生沼气，并实现废物的资源化利用，具有工艺简单集约、资源利用率较高、运行效果好的特点。

Description

一种联合处理畜禽粪便、秸秆和污水的方法和装置
技术领域
本发明属于环境污染治理领域，具体地涉及一种联合处理畜禽粪便、秸秆和污水的方法。
本发明还涉及实现上述方法的装置。
背景技术
随着农业生产的发展和农村生活的改善，尤其是规模化畜禽养殖业在农村的快速发展，畜禽粪便和生活污水已经成为农村主要的生活污染源，也是造成农村水环境污染的重要原因。目前，我国畜禽养殖业每年产生约30亿吨粪污，预计到2015年，我国仅规模化畜禽养殖场粪便产量将达32.5亿吨，已成为阻碍畜禽养殖业持续稳定发展的重要因素。根据2010年2月发布的《第一次全国污染源普查公报》，畜禽养殖业的COD和氨氮排放量分别为1268.26万吨和71.73万吨，占农业源COD和氨氮排放量的95.8％和78.1％，占全国COD和氨氮排放量的41.9％和41.5％。同时，随着农村经济的发展、农民生活水平的迅速提高和生活条件的明显改善，农村生活污水排放量不断增加。由于农村地区人口居住分散，且大部分没有排水管网无法收集，因此，绝大部分生活污水未经处理直接排放，对农村环境造成了很大的危害。据统计，农村生活污染对整个流域污染物的贡献率中氮占10％、磷占8％。此外，近些年来煤、天然气等便捷能源的使用导致了秸秆的废弃和乱放，从而导致N、P的大量流失。然而，农村生产和生活中所排放的污染物，包括畜禽粪便和生活污水等，基本不含重金属和有毒有害物质，可生物降解性好，易于处理。因此，如何避免因污染物直接排放而引起的农村水体、土壤和农产品污染，更好地实现畜禽粪便、秸秆和生活污水的处理与资源化建设，是解决当前农村污染的关键。
畜禽粪便有机物含量高、含水率高(一般为90％以上)、碳氮比高(9-25之间)的特点，经混合厌氧发酵后产气量高、沼气中CH4含量高，但厌氧发酵产生的沼液往往不能得到及时处理而造成二次污染。目前的农村生活污水处理大多采用以土地处理为主的治理技术，如：土地渗流、人工湿地、稳定塘等，缺点是占地面积大、污染物去除时间长、易受外界环境条件影响。也有采用厌氧发酵、好氧处理等集中处理技术，以及生态滤池和人工湿地组合技术等，并取得了较好的处理效果。但对畜禽粪便和生活污水联合处理的工艺研究较少，如何高效地对畜禽粪便进行资源化利用的同时，又能将生活污水中有机物和氨氮等污染物有效去除是本发明的关键。
近年来，高浓度厌氧发酵技术越来越多应用于城市垃圾和农村生活垃圾的处理，但发酵后产生的沼液和沼渣往往直接排放，造成二次污染。而农村生活污水由于资金短缺、能源不足等原因，一般仅采用厌氧生物处理后直接排放，出水很难达标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种联合处理畜禽粪便、秸秆和生活污水的方法。
本发明的又一目的在于提供一种实现上述方法的装置。
为实现上述目的，本发明提供的联合处理畜禽粪便、秸秆和污水的方法，主要包括厌氧发酵和生物接触氧化两个过程；其主要步骤是：
1)将粉碎后的秸秆、粪便与污水混合，进行厌氧发酵处理；
2)厌氧发酵处理产生的沼液去除悬浮物后均化水质，再进行除油后，经生物接触氧化处理降低COD和氨氮，沉淀后，出水用作农业灌溉；
3)厌氧发酵处理产生的沼气经脱水、脱硫后作为能源，沼渣经堆肥后制成有机肥。
所述的方法，其中，步骤1)中粪便、秸秆和生活污水混合后，粪便所占质量在4％-7％之间，秸秆所占质量占6％-8％之间。
所述的方法，其中，步骤1)中厌氧发酵处理是采用水力循环搅拌的方式，每隔12h进行一次搅拌，保证物料混合均匀。
所述的方法，其中，步骤1)中混合物料进行厌氧发酵处理的停留时间在20-25天，CH4含量达60％以上。
本发明提供的用于实现上述方法的装置，主要包括：
一厌氧发酵罐，其沼液出口通过串接的格栅和调节池连接至生物接触氧化池，该生物接触氧化池连接斜板沉淀池；
所述厌氧发酵罐的沼气出口通过串接的脱水装置、脱硫装置、缓冲罐和空气压缩机连接至储气罐。
所述的装置，其中，格栅和调节池之间串接有提升泵，该提升泵由PLC控制。
所述的装置，其中，所有的连接为管路连接。
所述的装置，其中，斜板沉淀池设有出水口，生物接触氧化池处理后的出水通过斜板沉淀池的出水口排出。
所述的装置，其中，厌氧发酵罐采用半地埋式保温，厌氧发酵罐的罐体外包覆泡沫塑料，以提高冬季产气效率。
所述的装置，其中，生物接触氧化池内采用橡胶膜微孔曝气器进行微曝气。
本发明在处理畜禽粪便、秸秆和农村生活污水的同时，还能产生沼气，并实现废物的资源化利用，CH4含量可达60％以上，出水COD低于50mg/L，氨氮低于10mg/L。本发明具有工艺简单集约、资源利用率较高、运行效果好的特点。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明的装置示意图。
具体实施方式
本发明的联合处理畜禽粪便、秸秆和污水的方法，包括高浓度厌氧发酵和微曝气生物接触氧化工艺，在实现对COD、N、P等污染物去除的同时，实现废物的资源化利用。
本发明提供的方法如图1所示，主要包括：
将粉碎后的秸秆、粪便与污水混合，其中粪便所占质量在4％-7％之间，秸秆所占质量占6％-8％之间，进入厌氧发酵罐进行高浓度厌氧发酵。产生的沼液进入生物接触氧化系统；产生的沼气经脱水、脱硫后进入缓冲罐，待气量存至一定体积由压缩机压至储气罐；产生的沼渣经堆肥后制成有机肥。
沼液与生活污水都进入生物接触氧化系统，经格栅去除较小的悬浮物后进入调节池均化水质，再进入隔油池除油，后自流到生物接触氧化池经微生物的降解作用进一步降低COD值和NH3-N值，经斜板沉淀池沉淀后，出水用作农业灌溉。
本发明装置在利用厌氧发酵系统处理畜禽粪便、秸秆和生活污水的同时，还能产生沼气(CH4含量高达60％以上)，排出的沼液与生活污水再次混合后进入生物接触氧化系统，出水COD低于50mg/L，氨氮低于10mg/L。本发明具有工艺简单集约、资源利用率较高、运行效果好的特点。
本发明用于联合处理畜禽粪便、秸秆和生活污水的高浓度厌氧发酵和微曝气生物接触氧化装置如图2所示。需要说明的是，本发明的装置中，各组件均是公知设备，因此不对具体的组件作过多的介绍。
其中，厌氧发酵装置主要包括：厌氧发酵罐11、脱水装置12、脱硫装置13、缓冲罐14、空气压缩机15和储气罐16。微曝气生物接触氧化装置主要组成包括：格栅池21、调节池22、隔油池23、生物接触氧化池24、斜板沉淀池25及其附属管路。
畜禽粪便、秸秆与生活污水的混合物一同进入厌氧发酵罐11，产生的沼液通过沼液管流入微曝气生物接触氧化装置中，经格栅池21去除悬浮物后在调节池22内与生活污水均匀混合，经隔油池23除油处理后进入生物接触氧化池24中被好氧微生物降解，沼渣作为肥料用于代替部分化肥。
本发明在处理畜禽粪便、秸秆和生活污水的同时，还能产生沼气(CH4含量高达60％以上)，排出的沼液与生活污水再次混合后进入生物接触氧化系统，出水COD低于50mg/L，氨氮低于10mg/L。本发明具有工艺简单集约、资源利用率较高、运行效果好的特点。
本发明的厌氧发酵罐的材质为全钢，采用半地埋式保温方式，罐体周围用聚苯乙烯泡沫塑料包紧，进一步增强了隔热、保温性能，有效提高了冬季产气效率。厌氧发酵罐下部厌氧污泥层约占罐体积的30％，罐顶安装压力表和安全阀，在沼气产量过高时排放。采用循环回流水力搅拌的方式进行间歇搅拌，密封效果好，反应速度快。生物接触氧化池设有橡胶膜微孔曝气器，气泡扩散均匀，氧利用率在30％以上。风机由PLC控制，连续运行，也可现场设手动控制，大大提高了氧利用效率。
使用时，先将畜禽粪便、粉碎后的秸秆与进料池中的生活污水混合，其中粪便所占质量在4％-7％之间，秸秆所占质量占6％-8％之间，经机械搅拌后泵入厌氧发酵罐内停留发酵，产生的沼气经收集后供农户使用，沼液排出后与生活污水再次混合先经过细格栅去除固体杂质和较小的悬浮物，以保证提升泵的正常运行，之后进入调节池控制水质水量变化，提升泵通过液位浮球实现PLC控制，高液位停泵，低液位启泵。再进入隔油池(图中未示)去除污水中颗粒较大的油污。之后进入生物接触氧化池，采用微孔曝气的方式，有效提高了氧利用效率，同时实现去除COD和脱氮除磷的目的。出水进入斜板沉淀池停留40min后排入农田用于农业灌溉。
实施例
混合物料进入厌氧发酵罐后，与农村生活污水混合进行高浓度厌氧发酵，停留时间为20-25d，发酵后的沼液与生活污水一同进入生物接触氧化处理系统停留8h，出水用于农业灌溉。所用混合物料中含固率在10％～15％时，产气中CH4含量为60％以上，COD去除率在90％以上。在进水COD为200-500mg/L左右时，出水COD值在50mg/L以下，氨氮在10mg/L以下。

Claims (10)

1.一种联合处理畜禽粪便、秸秆和污水的方法，主要包括厌氧发酵和生物接触氧化两个过程；其主要步骤是：
1)将粉碎后的秸秆、粪便与污水混合，进行厌氧发酵处理；
2)厌氧发酵处理产生的沼液去除悬浮物后均化水质，再进行除油后，经生物接触氧化处理降低COD和氨氮，沉淀后，出水用作农业灌溉；
3)厌氧发酵处理产生的沼气经脱水、脱硫后作为能源，沼渣经堆肥后制成有机肥。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1)中粪便、秸秆和生活污水混合后，粪便所占质量在4％-7％之间，秸秆所占质量占6％-8％之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1)中厌氧发酵处理是采用水力循环搅拌的方式，每隔12h进行一次搅拌，保证物料混合均匀。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1)中混合物料进行厌氧发酵处理的停留时间在20-25天，CH4含量达60％以上。
5.一种实现权利要求1所述方法的装置，主要包括：
一厌氧发酵罐，其沼液出口通过串接的格栅和调节池连接至生物接触氧化池，该生物接触氧化池连接斜板沉淀池；
所述厌氧发酵罐的沼气出口通过串接的脱水装置、脱硫装置、缓冲罐和空气压缩机连接至储气罐。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，格栅和调节池之间串接有提升泵，该提升泵由PLC控制。
7.根据权利要求5所述的装置，其中，所有的连接为管路连接。
8.根据权利要求5所述的装置，其中，斜板沉淀池设有出水口，生物接触氧化池处理后的出水通过斜板沉淀池的出水口排出。
9.根据权利要求5所述的装置，其中，厌氧发酵罐采用半地埋式保温，厌氧发酵罐的罐体外包覆泡沫塑料，以提高冬季产气效率。
10.根据权利要求5所述的装置，其中，生物接触氧化池内采用橡胶膜微孔曝气器进行微曝气。
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