CN102642985A - 一种畜禽养殖粪污化能与回用方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种畜禽养殖粪污化能与回用的方法及系统。该系统由污水有机质富集系统、厌氧发酵系统,污泥回流系统和污水回用系统组成。该方法基于活性污泥对废水中有机质具有高吸附的特性,实现畜禽养殖废水有机质的富集,再将富含高浓度有机质的污泥并同干粪一起进行厌氧发酵,产生沼气,实现生物质能的回用;对富集有机质后的低浓度废水采用人工湿地和消毒方法,进一步处理,达到水质标准,实现污水零排放。此外,沉淀池污泥和厌氧发酵产生沼渣部分回流,经由再生池曝气处理,重新获得高吸附活性,循环用于吸附污水中有机质,此过程实现污泥和沼渣的循环利用。本发明实现了畜禽养殖废水的化能与回用,回收污水中生物质能并实现污水零排放,且具有结构简单、投资和运行成本低、处理效率高等优点。

Description

一种畜禽养殖粪污化能与回用方法及系统
技术领域
本发明设计一种畜禽养殖粪污化能与回用方法及系统,属于污水处理领域。
技术背景
     目前,规模化猪场的数量和规模在逐年增加,已有的粪污处理工艺有:厌氧- 好氧- 氧化塘工艺、水解——SBR 工艺、内循环厌氧反应器( IC工艺) 、组合式稳定塘。其中,水解——SBR 工艺是将污水经水解反应器和SBR 反应器两步程序进行净化处理,降解有机物浓度,该工艺对水解出水中有机污染物有较好的去除效果, 但出水中仍残留相当数量的难降解COD , 是生化处理力所不能及的, 还必须进行物化处理,水解过程水力停留时间较长,为2. 0~ 6. 0 h。内循环厌氧反应器( IC) 是一种高效厌氧处理工艺,IC 反应器为细高形, 高径比一般为4~ 8, 内有上下两个UASB 反应室, 一个高负荷, 一个低负荷,废水经布水系统均匀进入, 与反应器内的循环水混合。采用IC 反应器处理猪场废水, 其效率得到了大大提高,但是IC处理猪场废水容积负荷难以提高,水力停留时间长,同时IC 对SS 的去除稍差, 去除率78.15 %, 主要是负荷提高后,污泥流失所致。组合式稳定塘是一种新型厌氧——兼氧组合方式,主要用的是好氧处理工艺,该工艺整体工程投资较少,管理方便,运行费用较低,但该工艺受气候影响较大,且占地面积大,处理周期长。
鉴于以上研究,我们提出了能够同时解决水力停留时间长,可生化性不强的问题,并且实现污水回用零排放,工艺简单,操作方便等优点于一身的基于污泥吸附厌氧发酵技术的养殖场污水化能与回用系统。
    于是,本工艺提出一种畜禽养殖粪污化能与回用方法及系统,实现生物质能的回用,以及污水零排放,具有良好的节能减排效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种畜禽养殖粪污化能与回用方法及系统。
本发明的一种畜禽养殖粪污化能与回用系统,由污水有机质富集系统、厌氧发酵系统,污泥回流系统和污水回用系统组成;
污水有机质富集系统包括污水调节池3、吸附池4、沉淀池5;
厌氧发酵系统包括发酵池9,发酵池9设置有加料口8、排气口10;
污泥回流系统主要包括再生池13;
污水回用系统包括曝气池17、生态修复池18、消毒池19依次连接;
污水调节池3、吸附池4、沉淀池5依次通过管道连接,沉淀池5上清液由管道15导出,下层污泥通过管道6导出至发酵池9;发酵池9设置管道11、管道12,管道12连接再生池13,管道11与管道15汇合通入管道16,再生池13通过管道14与吸附池4连接,管道16连接曝气池17。
本发明的畜禽养殖粪污化能与回用方法,包括如下步骤:
步骤1、养殖场冲洗猪舍1的废水经由管道2储存于污水调节池3;
步骤2、污水调节池3中水通过泵提升入吸附池4,在吸附池4中与活性污泥充分搅拌混合均匀,在曝气的条件下,充分接触约30min;
步骤3、将吸附池4泥水混合物引入沉淀池5,进行泥水分离,上层清液经管道15导出,下层污泥则从底部进入发酵池9;
步骤4、干粪由加料口8进入发酵池9,步骤3中的下层污泥由管道6进入发酵池9,搅拌均匀,进行厌氧发酵,产生的沼气由排气口10收集后净化;
步骤5、步骤3中的下层污泥和发酵池9沼渣部分回流进入再生池13,进行曝气处理,处理后重新具有高活性的污泥回流入吸附池4;
步骤6、步骤3中沉淀池的上层清液和发酵池9沼液混合后,混合液通过曝气池17、生态修复池18、消毒池19依次处理,出流实现污水的回用。
该工艺由污水有机质富集系统、厌氧发酵系统,污泥回流系统和污水回用系统组成:污水有机质富集系统包括污水调节池3,吸附池4,沉淀池5。养殖场冲洗猪舍1的废水经由管道2储存于污水调节池3,该池的设置解决了冲洗猪舍污水来水不定量、不连续及水质不均衡的问题,使流入吸附池水的流速、水质便于调节。污水调节池3中水通过泵提升入吸附池4,在吸附池4中与活性污泥充分搅拌混合均匀,在曝气的条件下,充分接触约30min后,使有机污染物为活性污泥吸附,有机污水中有机物质在污泥表面富集。泥水混合物流入沉淀池5,进行泥水分离。将上层清液经管道15导出,下层污泥则从底部进入发酵池9。
       厌氧发酵系统包括发酵池9等。干粪和由沉淀池导出的污泥分别由加料口8、管道6进入发酵池9(应注意控制SS与COD的比值不大于0.5左右),搅拌均匀,在适宜温度(35-40℃)、pH范围6.8~7.5条件下进行厌氧发酵,产生的沼气由排气口10收集后净化,作能源化利用,实现粪污的化能。
       污泥回流系统主要包括再生池13等。沉淀池污泥和发酵池沼渣(污泥)部分回流分别由管道7、12进入再生池13,进行曝气处理,活性污泥微生物进入内源呼吸期,使污泥的活性得到充分恢复。重新具有高活性的污泥回流入吸附池4。
污水回用系统包括曝气池17、生态修复池18、消毒池19。沉淀池上清液和发酵池沼液的混合液分别由管道15、11导出汇合于管道16后,通过曝气池17、生态修复池18、消毒池19处理,出流的水质达到冲洗猪舍用水的水质标准。实现污水的回用。
该方法的特性是利用回流沼渣再生后的吸附性能,实现污水中有机质的富集,提高沼气发酵效率。
本发明实现畜禽养殖场粪污化能与回用的理论依据是:
通过厌氧发酵方式,将有机物在厌氧条件下经过微生物对有机质进行分解,其中一部分碳素物质转化为沼气。沼气发酵过程可分为四个阶段:依次为液化阶段、发酵酸化阶段、产酸阶段、产甲烷阶段。
 在发酵过程中,废水中构成COD和BOD的化学物质及转化为甲烷和二氧化碳气体,降低废水中COD和BOD;同时,有机物最终的转化产物沼气中富含具有高热值的甲烷气体,实现生物质能的回收。
 沼气技术虽然既能实现污水的净化又能回收生物质能,是一种节能环保的新能源技术。但是在养殖场污水的处理中,由于有机物浓度较低,不利于厌氧发酵的高效进行。因此,本工艺采用活性污泥先吸附污水中有机物。原理如下:
 活性污泥表面积大,表面富集着大量微生物,在其外部覆盖着多糖类的粘质层,具有高吸附特性,因而实现污水有机质的富集。这一过程能够在30min内完成,污水BOD的去除率可达70%。这样既减小了厌氧发酵反应器的体积又提高了发酵的效率,根本上解决了直接排出的污水有机质浓度相对较低,直接用于厌氧发酵效果差的问题。
本发明的有益效果在于:
1) 基于活性污泥的高吸附性能,进一步优化改进吸附技术,提高发酵原料中有机质浓度,实现发酵原料中有机质的富集,达到浓缩的效果;
2) 将污泥多次利用,即实现污泥回流,将发酵产生的沼渣通过再次导入再生池曝气,重新获得活性的污泥回流入吸附池,最大限度提高污泥利用率,达到节能减排的效果,实现沼渣零排放; 
   3) 将污水通入人工湿地,池内采用砾石、砂作为填料, 在内种植芦苇、水葫芦等植物, 主要用于去除水中的氨氮、总磷,最终实现污水零排放,达到减排的目的。
本发明实现了畜禽养殖废水的化能与回用,回收污水中生物质能并实现污水零排放,且具有结构简单、投资和运行成本低、处理效率高等优点。
附图说明
 附图1是基于污泥吸附厌氧发酵技术的养殖场粪污化能回用方法及系统结构示意图。
具体实施方式
 结合附图对本发明作进一步的描述。
 以养猪场粪污处理为例,采用干清粪工艺将干粪和污水分离。
    养猪场1废水经由管道2储存于污水调节池3,该池的设置解决了冲洗猪舍污水来水不定量、不连续的问题,使流入吸附池水的流速、流量便于调节。污水调节池中水通过泵提升入吸附池4,在吸附池4中与活性污泥充分搅拌混合均匀,在曝气的条件下,充分接触约30min后,使部分悬浮物、胶体和溶解性状态有机污染物为活性污泥吸附,有机污水中有机物质在污泥表面富集。将泥水混合物流入沉淀池5,进行泥水分离。上层清液由管道15导出;下层污泥则从底部经由6进入发酵池。
    干粪由加料口8和由沉淀池导出的污泥进入发酵池9,搅拌均匀,在适宜温度、pH范围6.8~7.5条件下进行厌氧发酵,产生的沼气进行能源化利用,实现粪污的化能。产生的沼气由10收集。
    沉淀池污泥和发酵池沼渣(污泥)部分回流进入再生池13,进行曝气处理,活性污泥微生物进入内源呼吸期,使污泥的活性得到充分恢复。重新具有高活性的污泥回流入吸附池4。
污水回用系统包括曝气池17、生态修复池18、消毒池19。沉淀池上清液和发酵池沼液的混合液分别由管道15和管道11导出汇合后,经由管道16进入曝气池17,生态修复池18,消毒池19,出流的水质达到冲洗猪舍用水的水质标准。实现污水的回用。

Claims (3)

1.一种畜禽养殖粪污化能与回用系统,其特征在于:由污水有机质富集系统、厌氧发酵系统,污泥回流系统和污水回用系统组成;
污水有机质富集系统包括污水调节池(3)、吸附池(4)、沉淀池(5);
厌氧发酵系统包括发酵池(9),发酵池(9)设置有加料口(8)、排气口(10);
污泥回流系统主要包括再生池(13);
污水回用系统包括曝气池(17)、生态修复池(18)、消毒池(19)依次连接;
污水调节池(3)、吸附池(4)、沉淀池(5)依次通过管道连接,沉淀池(5)上清液由管道(15)导出,下层污泥通过管道(6)导出至发酵池(9);发酵池(9)设置管道(11)、管道(12),管道(12)连接再生池(13),管道(11)与管道(15)汇合通入管道(16),再生池(13)通过管道(14)与吸附池(4)连接,管道(16)连接曝气池(17)。
2.一种畜禽养殖粪污化能与回用方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤1、养殖场冲洗猪舍(1)的废水经由管道(2)储存于污水调节池(3);
步骤2、污水调节池(3)中水通过泵提升入吸附池(4),在吸附池(4)中与活性污泥充分搅拌混合均匀,在曝气的条件下,充分接触约30min;
步骤3、将吸附池(4)泥水混合物引入沉淀池(5),进行泥水分离,上层清液经管道(15)导出,下层污泥则从底部进入发酵池(9);
步骤4、干粪由加料口(8)进入发酵池(9),步骤3中的下层污泥由管道(6)进入发酵池(9),搅拌均匀,进行厌氧发酵,产生的沼气由排气口10收集后净化;
步骤5、步骤3中的下层污泥和发酵池(9)沼渣部分回流进入再生池(13),进行曝气处理,处理后重新具有高活性的污泥回流入吸附池(4);
步骤6、步骤3中沉淀池的上层清液和发酵池(9)沼液混合后,混合液通过曝气池17、生态修复池18、消毒池19依次处理,出流实现污水的回用。
3.根据权利要求2所述的畜禽养殖粪污化能与回用方法,其特征在于:步骤4中厌氧发酵温度为35-40℃、pH范围6.8~7.5。
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