CN102718360A - 一体化畜禽养殖废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种畜禽养殖废水处理方法，适用于各种高浓度有机废水的处理，包括以下步骤：1、将养殖废水统一收集后，加入聚合硫酸铁絮凝后用固液分离机进行初步分离；2、分离后的废水通过UASB厌氧工艺进行厌氧分解；3、分解后废水进入超声波闭路发生装置内进行一系列高级物化反应；4、反应后废水通过物理过滤后经臭氧反应塔进行充分氧化反应；5、最后通过活性炭和沸石等滤料进行过滤即可达标排放。本发明提出的畜禽养殖废水处理方法能够有效的处理畜禽养殖废水、大量节省建设资金、占地少，运行稳定费用低，特别适于工业化大生产。

Description

一体化畜禽养殖废水处理方法

技术领域

本发明涉及一种高浓度有机废水处理方法，具体地，涉及畜禽养殖废水处理方法。

背景技术

自20世纪50年代起，国外发达国家就开始进行大规模的集约化养殖，以美国、加拿大、日本、和欧洲等国家为代表。国内规模化畜禽养殖自20世纪80年代中后期畜禽养殖迅速发展，经过十多年的发展，规模化养殖已成为一个独立的行业，养殖业的产值在农业产值中的比重越来越大。

养殖业的发展满足了人民对肉、蛋、奶的需求，并为发展我国经济，提高人民生活水平作出了巨大贡献。但是养殖业粪污的随意排放已造成我国新的环境污染问题。畜禽养殖业带来的环境问题已日趋严重，其化学需氧量的排放量已超过我国工业和生活废水排放量的总和，是形成农村的主要因素之一。如果不对畜禽养殖废水强化管理，合理利用，将造成严重的环境污染后果。

    畜禽养殖业产生的污染主要有粪便、废水、臭气三个方面，粪便中含有大量的病原微生物，寄生虫卵以及孳生的蚊虫，会使环境中病原种类增多，菌量增大，出现原病菌和寄生虫大量繁殖，造成人、畜传染病的蔓延；水量大且温度较低，废水中固液混杂，氮和磷的化合物有机含量较高；恶臭气体中含有大量硫化氢、氨、醇、甲烷200多种有机恶臭物质，这些气体可刺激人畜呼吸道，引起呼吸道疾病及导致畜禽养殖生产力下降，据相关权威机构统计，2011年，我国畜禽粪污产生量达到48*10（8次方）。

    近年来，虽然通过国家畜禽养殖污染防治技术规范和科学养殖技术，鼓励养殖场使用干清粪工艺，对于小型的规模化养殖场废水的减量排放起到了积极的作用，但对于大中型养殖场，20世纪80年代引进外国的养殖方式普遍采用水冲粪、水泡粪工艺，废水排放量任然比较大。据调查结果显示，60%的养殖缺乏干湿分离设备，目前北方养殖业任主要采用水冲粪和水泡粪的落后的清粪工艺，从而加大了粪污净化处理难度。由于养殖废水codcr浓度高达3000～12000mg/L，氨氮高达800～2200mg/L,SS超标数十倍。限于限于养殖业是薄利行业，常规的废水处理方式处理成本大，难度高，以现在的湿式发酵沼气工程处理又存在沼液排放量大、无法消纳等问题，目前的处理的工艺仅能针对codcr的大幅削减，而对氨氮达标排放尚存在很大的技术经济难度。

    规模化畜禽养殖废水的处理目前已引起养殖场业及有关部门的高度重视，采取一系列防治措施及选用经济、高效的处理技术已刻不容缓。随着国家污水排放标准的日益更新，高浓度养殖废水达标排放问题更加突出，因为养殖废水的治理任然是环境保护上棘手的问题。由于缺乏各种实用、低成、处理效果好的畜禽养殖废水处理技术，使规模化养殖场的污染问题仍未能得到有效的解决。

国内对养殖废水的处理技术多种多样，大致可以分为三种，还田利用、自然处理及工业化处理模式。由于规模化畜禽养殖废水量大，需要大量的土地、也存在传播畜禽疾病危险等因素，所以具有很大的局限性。一般常用的方式是自然处理和工业化处理两种方式。

自然生物处理法：主要有水体净化法（厌氧塘、兼氧塘、好氧塘），土地净化法（废水灌溉、人工湿地）等大地渗透法。目前国内普遍采用厌氧塘+好氧塘+还田利用的模式。现有处理模式主要缺点有：占地面积大，必须要有足够的面积而来建塘不适用一些土地资源紧缺的地区；处理技术受自然条件的限制比较大，如光线、温度、季节的影响较大，不适合推广运用；处理周期长，如设计或运行不当，可能污染地下水产生臭气等二次污染。

工业化处理模式：主要方式包括厌氧处理、好氧处理以及厌氧+好氧组合处理方式。工业处理模式具有占地少、实用性广、不受地理位置影响但是厌氧处理出水中的COD浓度和氨氮浓度仍比较高，溶解氧很低；大多数养殖废水偏酸性，甲烷菌将会受到抑制或者死亡不利于厌氧处理；厌氧最适宜温度为35度，所以受温度季节影响较大。同时好氧处理需要较大的调节池对厌氧消化液污染物去除效果差，脱氨氮除磷效果也不明显，处理后的水质也达不到排放标准。

由于废水处理工艺技术的落后已成为限制畜禽养殖业的发展瓶颈，随着社会经济的发展，新的达标排放处理方法已迫在眉睫。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的养殖废水处理的缺陷，处理后废水不能达标排放等系列问题，提供了一种既能有效处理污染物实现达标排放，同时可以节省投资、节约用地、运行稳定不受季节温度影响、运行费用低的新型畜禽养殖废水处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

畜禽养殖废水处理方法，包括以下步骤：

（1）养殖废水通过收集池收集后，由污泥泵输送到固液分离设备前端浓缩罐，通过自动加药装置向浓缩罐内添加聚合硫酸铁絮凝剂进行絮凝，絮凝后的废水由带式固液分离机进行分离，分离后的固体物用于堆肥发酵，废水经管路进入下一步处理。

（2）分离后的废水通过石英砂过滤，过滤后的废水进入UASB厌氧装置，厌氧装置设计规模HRT=8h，具体描述为：废水从装置底部流入与污泥层中的污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解废水中的有机物，将其转化为沼气；沼气以微小气泡的形式不断放出，微小气泡在上升过程中不断合并，逐渐形成较大的气泡，在这种的气泡碰撞、结合、上升的搅动作用下，使得污泥床区以上的污泥呈松散状态，并与废水充分混合接触，废水中的大部分有机物在这个区域被分解；反应器的上部设有固液气三相分离器，含有大量气泡的混合液不断上升，到达三相分离器下部，首先将气体进行分离，被分离出来的气体进入气室，并用导管导出；固液混合物进入三相分离区，失去搅动作用的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降至反应区，从而使反应区内保持足够的生物量，以保证反应的持续稳定进行。

（3）在三相分离区内废水经澄清后，澄清水由增压泵打入超声波闭路发生装置，发生装置设计规模HRT=1h，具体描述为：通过增压泵的水从闭路反应设备底部进入，首先经过超声波发生装置，水在高压力以及超声波空化作用下，瞬间发生分子键断裂成为第三流体水，第三流体水在持续增压及空化作用下，水的状态达到超零界水；超零界水在不断上升过程中通过多孔扩散式反应器左端进入与右端臭氧化空气充分混合；臭氧为超零界水氧化提供足够的氧化剂，使得超零界水氧化反应完全彻底，有机物转化化为CO₂，和水，使硫和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐，氮转化为硝酸根和亚硝酸根离子或氮气；闭路装置上部设有三相分离器，首先盐类物质及其他反应后可降解有机物在重力作用以及多层过滤筛选下，被有效隔离去除；反应生成的气体进入气室，并用导管导出与UASB部分的气体一起导出；

（4）经闭路装置三相分离器后的的废水通过物理过滤后进入臭氧塔板式反应器进行连续氧化反应以达到消毒，杀菌，除色，除臭等目的；

（5）最后通过活性炭和沸石的双重过滤进一步净化出水水质，以满足达标排放。

 

UASB厌氧工艺：

上流式厌氧污泥床（Up Flow Anaerobic Sludge Blanketk, 简称UASB）反应器是荷兰Wageningen农业大学的Lettinga等人于1973-1977年间研制成功的。目前，在欧洲的UASB工艺已普遍形成了颗粒污泥，这使得厌氧USAB工艺在欧洲迅速得到了推广和普及。我国于1981年开始了UASB反应器的研究工作，该技术在我国已得到了实际的推广应用。UASB反应器是目前应用最为广泛的高速厌氧反应器，该技术在国内外已经发展成为厌氧处理的主流技术之一。

1.USAB反应器的基本构成和原理 

（1）USAB反应器的构成

USAB反应器的主体部分主要分为两个区域，即反应区和三相分离区。其中反应区为USAB反应器的工作主体。

（2）USAB反应器的工作原理

在UASB反应器的反应区下部，是由沉淀性能良好的污泥(通常是颗粒污泥)形成的厌氧污泥床，污泥浓度可达到50-100g/l更高。由反应器底部进入反应区，由于水的向上流动和产生的大量气体上升形成良好的自然搅拌作用，并使一部分污泥在反应区的上方形成相对稀薄的污泥悬浮区，悬浮区污泥浓度一般在5-40g/l范围内。悬浮液进入分离区的沉降室，污泥在此沉降，由斜面返回反应区，澄清后的处理水溢流排出。

2.USAB反应器的工艺特点 

USAB反应器运行的3个重要的前提是：1。反应器内形成沉降性能良好 的颗粒污泥或絮状污泥；2.出产气和进水的均匀分布所形成的良好的搅拌任用；3.设计合理的三相分离器，能使沉淀性能良好 的污泥保留在反应器内。

（1）利用微生物细胞固定化技术-污泥颗粒化

USAB反应器利用微生物细胞固定化技术-污泥颗粒化实现了水力停留时间和污泥停留时间的分享，从而延长了污泥泥龄，保持了高浓度的污泥。颗粒厌氧污泥具有良好 的沉降性能和高比产甲烷活性，且相对密度比人工载体小，靠产生的气体来实现污泥与基质的充分接触，节省了搅拌和回流污泥的设备和能耗bn无需附设沉淀分享装置。同时反应器内不需投加填料和载体，提高 了容积利用率。

 (2)由产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌用

在UASB反应器中 ,由产气和进水形成的上升液流和上窜气泡对反应区内的污泥颗粒产生重要的分级作用。这种作用不仅影响污泥颗粒化进程 ,同时还对形成的颗粒污泥的质量有很大的影响。同时这种搅拌作用实现了污泥与基质的充分接触。

(3)设计合理的三相分离器的应用

三相分离器是UASB反应器中最重要的设备。三相分离器的应用省却了辅助脱气装置 ,能收集从反应区产生的沼气 ,同时使分离器上的悬浮物沉淀下来 ,使沉淀性能良好的污泥能保留在反应器内。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提出的畜禽养殖废水处理方法的技术创新，使用生化技术物化技术等主要技术联合运用，不单纯的使用一种或多种工艺简单组合，而是多种复合技术有机的整合相互支撑、缺一不可的新型发明研发形成的畜禽养殖废水处理方法，在国际、国内均处于行业领先水平。使用该技术养殖处理废水可以全部达标排放或回用，产生出的强大经济效益，使畜禽养殖污水处理发生质的跃迁，由经济消耗者质变为效益创造者。

2、一体化成套技术方法处理工艺节省大量投资资金、建设场地和能源消耗，全智能化操作监控控制，如此高的节约性，使该项目技术占到了行业的领先高度。

3、本项目技术为一体化技术工艺，具有强大的经济、资源、能源、环保及社会等多项效益，综合效益上也处于国际领先地位。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

畜禽养殖废水处理方法，包括以下步骤：

（1）养殖废水通过收集池收集后，由污泥泵输送到固液分离设备前端浓缩罐，通过自动加药装置向浓缩罐内添加聚合硫酸铁絮凝剂进行絮凝，絮凝后的废水由带式固液分离机进行分离，分离后的固体物用于堆肥发酵，废水经管路进入下一步处理。

（2）分离后的废水通过石英砂过滤，过滤后的废水进入UASB厌氧装置，厌氧装置设计规模HRT=8h，具体描述为：废水从装置底部流入与污泥层中的污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解废水中的有机物，将其转化为沼气；沼气以微小气泡的形式不断放出，微小气泡在上升过程中不断合并，逐渐形成较大的气泡，在这种的气泡碰撞、结合、上升的搅动作用下，使得污泥床区以上的污泥呈松散状态，并与废水充分混合接触，废水中的大部分有机物在这个区域被分解；反应器的上部设有固液气三相分离器，含有大量气泡的混合液不断上升，到达三相分离器下部，首先将气体进行分离，被分离出来的气体进入气室，并用导管导出；固液混合物进入三相分离区，失去搅动作用的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降至反应区，从而使反应区内保持足够的生物量，以保证反应的持续稳定进行。

（3）在三相分离区内废水经澄清后，澄清水由增压泵打入超声波闭路发生装置，发生装置设计规模HRT=1h，具体描述为：通过增压泵的水从闭路反应设备底部进入，首先经过超声波发生装置，水在高压力以及超声波空化作用下，瞬间发生分子键断裂成为第三流体水，第三流体水在持续增压及空化作用下，水的状态达到超零界水；超零界水在不断上升过程中通过多孔扩散式反应器左端进入与右端臭氧化空气充分混合；臭氧为超零界水氧化提供足够的氧化剂，使得超零界水氧化反应完全彻底，有机物转化化为CO₂，和水，使硫和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐，氮转化为硝酸根和亚硝酸根离子或氮气；闭路装置上部设有三相分离器，首先盐类物质及其他反应后可降解有机物在重力作用以及多层过滤筛选下，被有效隔离去除；反应生成的气体进入气室，并用导管导出与UASB部分的气体一起导出；

（4）经闭路装置三相分离器后的的废水通过物理过滤后进入臭氧塔板式反应器进行连续氧化反应以达到消毒，杀菌，除色，除臭等目的；

（5）最后通过活性炭和沸石的双重过滤进一步净化出水水质，以满足达标排放。本发明在单纯的生化处理基础上，综合运用生化技术、物化技术、生化物化结合技术等对高负荷有机废水进行分段分步处理，实现废水无害化、资源化处理。该技术设备在实现废水资源处理的同时极大地降低了投资和运行成本。

    大流量高污染负荷的养殖废水通过初级物化反应后先后进入生化和物化反应器后，完成一系列的高级氧化还原反应，有机废水中大部分有机物转化为二氧化碳、水和可降解有机物。

    超声波闭路装置中运用物化技术对有机废水进行相态调整，引发自由基反应，创造出超零界水相，利用超零界水氧化法，快速氧化有害废水中的硫、氨、氮、磷等污染质。使硫和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐，氮转化为硝酸根和亚硝酸根离子或氮气。同时废水中少部分有机质转化为能源质气体如H₂、CH₄，供燃烧、照明或发电。

整个工艺流程末端采用臭氧、活性炭联合运用，以达到消毒、杀菌（细菌、病毒、真菌孢子、包裹原虫），除臭、除三卤甲烷、除氰、除酚类等物质的作用。

随着社会的发展和生活水平的提高，对环境的要求也日益提高，国家为了加强对环境的保护，制定了一系列的政策，但是目前养殖废水的高处理成本是制约废水处理的的关键因素之一。

本项目是在低能耗情况下处理畜禽养殖废水，设备化程度高，运行成本低，整套工艺易于维护，出水水质稳定、达标。在本研究项目成果推向市场后可以大大减轻养殖废水对环境的污染程度，提高养殖场废水处理率，实现经济与环境的协调发展。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.畜禽养殖废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）养殖废水通过收集池收集后，由污泥泵输送到固液分离设备前端浓缩罐，通过自动加药装置向浓缩罐内添加聚合硫酸铁絮凝剂进行絮凝，絮凝后的废水由带式固液分离机进行分离，分离后的固体物用于堆肥发酵，废水经管路进入下一步处理。

（2）分离后的废水通过石英砂过滤，过滤后的废水进入UASB厌氧装置，厌氧装置设计规模HRT=8h，具体描述为：废水从装置底部流入与污泥层中的污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解废水中的有机物，将其转化为沼气；沼气以微小气泡的形式不断放出，微小气泡在上升过程中不断合并，逐渐形成较大的气泡，在这种的气泡碰撞、结合、上升的搅动作用下，使得污泥床区以上的污泥呈松散状态，并与废水充分混合接触，废水中的大部分有机物在这个区域被分解；反应器的上部设有固液气三相分离器，含有大量气泡的混合液不断上升，到达三相分离器下部，首先将气体进行分离，被分离出来的气体进入气室，并用导管导出；固液混合物进入三相分离区，失去搅动作用的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降至反应区，从而使反应区内保持足够的生物量，以保证反应的持续稳定进行。

（3）在三相分离区内废水经澄清后，澄清水由增压泵打入超声波闭路发生装置，发生装置设计规模HRT=1h，具体描述为：通过增压泵的水从闭路反应设备底部进入，首先经过超声波发生装置，水在高压力以及超声波空化作用下，瞬间发生分子键断裂成为第三流体水，第三流体水在持续增压及空化作用下，水的状态达到超零界水；超零界水在不断上升过程中通过多孔扩散式反应器左端进入与右端臭氧化空气充分混合；臭氧为超零界水氧化提供足够的氧化剂，使得超零界水氧化反应完全彻底，有机物转化化为CO₂，和水，使硫和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐，氮转化为硝酸根和亚硝酸根离子或氮气；闭路装置上部设有三相分离器，首先盐类物质及其他反应后可降解有机物在重力作用以及多层过滤筛选下，被有效隔离去除；反应生成的气体进入气室，并用导管导出与UASB部分的气体一起导出；

（4）经闭路装置三相分离器后的的废水通过物理过滤后进入臭氧塔板式反应器进行连续氧化反应以达到消毒，杀菌，除色，除臭等目的；

（5）最后通过活性炭和沸石的双重过滤进一步净化出水水质，以满足达标排放。

Images