CN103922538B - 一种畜禽养殖废水处理方法 - Google Patents

一种畜禽养殖废水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种畜禽养殖废水处理方法,利用调节预处理池、初沉池、氨汽提塔、厌氧水解池、厌氧氨氧化池、生物强化池、好氧活性污泥池、缺氧池、二沉池、絮凝沉淀池及脱水机组成的成套工艺,对高浓度畜禽养殖废水进行经济、高效处理,确保了畜禽废水得以顺利稳定处理,缓解了养殖户的经济负担,同时解决了污染问题。

Description

一种畜禽养殖废水处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及高浓度有机水处理领域,具体涉及一种含高氮、高磷畜禽养殖废水处 理方法。
背景技术
[0002] 众所周知,畜禽养殖废水有机物浓度高、水质波动大,目前畜禽养殖废水大部分还 是采用常规的生活污水处理工艺进行处理,基于废水中存在高浓度的有机物和氮组分,因 此一般:1)采用稀释处理,这种方法需要使用大量的稀释水,处理效率很低。例如,稀释BOD 为5000mg/L的畜禽养殖废水,需要75倍的稀释水。另外,除了需要大量的稀释水,建设大 规模的处理设施也比较昂贵,如外围设备和通风设施均会增加成本;2)采用直接处理,污水 处理系统处理效果往往很不理想,出水始终不能稳定达标,给环境带来了不利影响。因此寻 找一种相对高效、管理方便的直接处理方法,使得出水稳定达到国家相关排放标准已迫在 眉睫。
发明内容
[0003] 本发明目的是提供一种含高氮、高磷畜禽养殖废水经济、高效的处理方法,特别针 对悬浮物浓度往往高达50000〜60000mg/L的畜禽养殖废水,解决常规废水处理方法难以 使曝气池中混合液悬浮固体浓度维持正常的技术瓶颈问题,实现最终出水稳定达标。
[0004] 为解决上述问题,本发明采用以下技术方案:
[0005] 一种畜禽养殖废水处理方法,包括如下步骤:
[0006] 1)、畜禽养殖废水进入调节预处理池,调节水质、水量,并按进水质量的0. 1%〜1% 加入絮凝剂,混合均匀后进入初沉池进行固液分离,排出产生的污泥;
[0007] 2)、初沉池中的上层液进入氨汽提塔中进行吹脱去除占总氮含量60〜70%的氨 氮;
[0008] 3)、氨汽提塔出水进入厌氧水解池,并按进水体积的0. 5%〜1. 5%将二沉池中污泥 回流入厌氧水解池进行厌氧消化,水力停留时间为2〜3天,定期排出厌氧水解池底部污 泥;
[0009] 4)、厌氧水解池出水进入厌氧氨氧化池,并将二沉池中上层液回流入厌氧氨氧化 池进行厌氧氨氧化反应,厌氧水解池出水和回流进入的二沉池中的上层液体积比为1:1〜 1:4,水力停留时间为3〜12h ;
[0010] 5 )、厌氧氨氧化池出水进入生物强化池,并向生物强化池中投入富含活性土壤微 生物的生物载体进行生物强化,生物强化池为缺氧段,水力停留时间为0. 2〜lh ;
[0011] 6)、生物强化池出水进入好氧活性污泥池进行硝化反应和好氧吸磷,水力停留时 间为10〜72h ;
[0012] 7)好氧活性污泥池出水进入移植反硝化菌的缺氧池进行反硝化反应,水力停留时 间为3〜12h ;
[0013] 8)、缺氧池出水进入二沉池进行固液分离,二沉池内分离的部分污泥回流入厌氧 水解池,部分上层液回流入厌氧氨氧化池,剩余污泥排出;剩余上清液进入絮凝沉淀池;
[0014] 9)絮凝沉淀池按进水质量0. 1%〜1%加入絮凝剂沉淀分离,上层液脱色后直接排 放,排出产生的污泥。
[0015] 上述畜禽养殖废水处理方法还包括步骤10)、初沉池、厌氧水解池、二沉池、絮凝沉 淀池中排出的污泥进行脱水。
[0016] 步骤3 )厌氧水解池中的温度为30 ± 2 °C。
[0017] 步骤3)厌氧水解池和步骤4)厌氧氨氧化池中分别设置混合搅拌机。
[0018] 步骤4)厌氧氨氧化池中的温度为20〜40 °C。
[0019] 步骤6)好氧活性污泥池设置4段以上且最后一段搅拌不曝气。
[0020] 步骤8)二沉池设置斜板促进固液分离。
[0021] 本发明的有益效果:
[0022] 1、本发明仅采用化学药剂实现快速固液分离代替常规稀释法处理高浓度有机废 水,降低后续反应单元负荷;
[0023] 2、不受废水中有机物浓度的限制,采用吹脱进行氨氮的选择性去除;
[0024] 3、采用二沉池污泥进行水解酸化形成有机酸;通过二沉池上层液与废水混合,利 用废水中的NH 4+与NO 氧化产生氮气进行脱氮;
[0025] 4、采用富含活性土壤微生物的生物载体材料进行生物强化,提升好氧活性污泥池 的处理效率;生物载体作为生物选择器使用,将原水直接与后续好氧活性污泥池隔断,使得 池中的活性污泥始终处于饥饿状态,最大程度上提升活性污泥对有机物的摄取能力,同时 可以彻底解决污泥膨胀问题;
[0026] 5、好氧活性污泥池由4个以上区域组成,各区域溶解氧可以自行合理调节控制, 最后一段区域可以不采用曝气,而利用机械搅拌方式。这样各区域采用不同的溶解氧控制, 形成各种微环境,促进生物菌群的丰富化繁殖生长,为促进提升处理效率而做出巨大贡献。 同时保持溶解氧浓度差,利于良好的硝化和反硝化作用,维持碱度的增减平衡,防止其pH 值快速下降。特别是最后阶段,如果无空气供应,设置混合搅拌机,溶氧量维持在〇. 5mg/L 或以下,后续工艺中反硝化的效率最高,可通过反硝化适当增加碱度,缓冲好氧活性污泥池 的pH值。
[0027] 6、本发明方法确保了畜禽废水得以顺利稳定处理,缓解了养殖户的经济负担,同 时解决了污染问题。
附图说明
[0028] 图1是本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
[0029] 参照附图并结合下述实施例进一步说明本发明。应理解附图及实施例都仅是示例 性的,而非用于限制本发明。
[0030] 如图1所示,本发明畜禽养殖废水处理方法,具体如下:
[0031] 1)、畜禽养殖废水的产生方式多种多样,由于产生地点、时间、季节等因素不同,其 浓度和产量不尽相同,处理这种变化剧烈的废水首先要调节水质、水量,以便于后续处理。 调节预处理池主要用于均衡调节从不同地方随机排出的废水的浓度和流量。调节预处理池 的大小使得其每日平均流量达到标准流量的2〜3倍。对于产生大量臭气的地方,调节预 处理池是十分必要的,将下述二沉池中的污泥回流到调节预处理池可以减少臭气的发生。 首先,畜禽养殖废水进入调节预处理池,调节水质、水量。畜禽养殖废水的有机物浓度很高, 且含有许多从饲料和粪便的残渣排出的固体悬浮物,下述好氧活性污泥池中的混合液悬浮 固体浓度相对维持稳定有难度。为了解决这样的问题,在调节预处理池中按进水质量的 0. 1%〜1%加入少量絮凝剂,将废水中的部分有机悬浮物及有机氮沉淀去除,混合均匀后进 入初沉池进行固液分离,排出产生的污泥。根据废水的性质,絮凝剂可采用氯化铁、聚合硫 酸铝铁、阳离子聚合物或者阴离子聚合物。
[0032] 2)、初沉池中的上层液,C/N比例失调,相对来说碳源含量不高,这会使后续的处理 工艺因缺乏碳源而降低整体脱氮效率。因此,为了仅选择性地去除占总氮含量60〜70%比 例的氨态氮组份,不造成碳源损失,就将初沉池上层液直接转移到氨汽提塔中进行吹脱去 除氨氮。总氮含量包括N(V、NCV和NH 4+等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮,以 每升水含氮毫克数计算。
[0033]
Figure CN103922538BD00051
[0034] 为保持上述方程式平衡,当富含氨氮的废水pH值提升至7.0以上,整个方程式平 衡向左移动,促使NH 4+转换成NH3。采用气体搅拌,这些NH3气体会快速挥发到大气中。利 用这个原理,加上畜禽养殖废水本身的pH值较高(pH9. 0〜9. 5),向氨汽提塔中供给空气, 可以除去畜禽养殖废水中的氨态氮。
[0035] 3)、氨汽提塔出水下一步进入厌氧水解池,并按进水体积的0. 5%〜1. 5%将二沉池 中的污泥回流入厌氧水解池进行厌氧消化,水力停留时间为2〜3天。调试阶段,待有污泥 时再回流。污泥中的厌氧发酵产酸菌在厌氧状态下被激活,产生大量的有机酸,如乙酸、丙 酸、酪酸、戊酸和癸酸。除磷菌将本单元产生的有机酸大量吸附并存储在生物体内,作为能 源使用,并将体内磷以磷酸根形态释放,且在好氧状态下能吸收比释放磷更多的磷含量。利 用厌氧微生物分解废水中的难分解有机物使其成为可被后续工艺中好氧微生物更容易摄 取的营养物质。众所周知,除磷菌的活性受到温度、pH值、滞留时间、浓度、干扰物质、周边 环境的影响,因此调节好适合其生长的环境。厌氧水解池最好保持其恒定温度在30°C左右, 通过这种方式可确保厌氧微生物的高活性,防止在冬天低温条件下降低效率。在厌氧水解 池中将有机酸转换成甲烷,水力停留时间需要经过2〜3天的时间。为了使微生物反应生 成的气体顺利被释放(如CH 4、C02、H2、H2S),需在厌氧水解池中配置混合搅拌机,同时可确保 厌氧微生物与废水的充分混合。此外,定期清除厌氧水解池底物沉淀污泥。
[0036] 4)、厌氧水解池出水进入厌氧氨氧化池,并将二沉池中上层液回流入厌氧氨氧化 池进行厌氧氨氧化反应,厌氧水解池出水和回流进入的二沉池中的上层液体积比为1:1〜 1:4,水力停留时间为3〜12h。调试阶段,待有上层液时再回流。厌氧氨氧化池的工作原理 是:以厌氧状态下废水中的铵离子作为电子供体,亚硝酸离子作为电子受体,以C0 2为唯一 碳源,通过厌氧氨氧化菌将氨氮转化为氮气排出。整个反应过程如下:
[0037] 1NH/+1. 32NCV+0. 066HCCV+0. 13H+- 1. 02N 2+0. 26
[0038]m;+0.066CH20〇. 5N〇. 15+2. 03H20
[0039] 将厌氧氨氧菌的温度维持在20〜40°C。为了便于废水与微生物混合,最好设置混 合搅拌机。
[0040] 5)、厌氧氨氧化池出水进入生物强化池,并向生物强化池中投入富含活性土壤微 生物的生物载体,快速吸附、分解废水中易分解的有机物质,用作生物选择器来防止后续好 氧活性污泥池中污泥膨胀。本发明将生物强化池设计成缺氧段,水力停留时间为0. 2〜lh。 本发明所述土壤微生物包括巨胞氮单胞菌、蜡样芽孢杆菌、弯曲芽孢杆菌、产碱假单胞菌、 黄孢原毛平革菌等等,固定于生物载体上。生物载体材料是一种比表面积大、生物亲和性 强、多孔结构单元,可以为活性炭、组合填料、多孔球型生物填料或多孔生物转盘等,优选多 孔生物转盘,因为该装置具有巨大的比表面积、氧气利用率、节省能耗等优点。
[0041] 6 )、生物强化池出水进入好氧活性污泥池进行硝化反应和好氧吸磷。该池中设置4 段或以上更多段区域,在池的最后阶段采用简单搅拌、不曝气,各段(4段)水力停留时间为 2. 5〜18h,这样各区域采用不同的溶解氧控制,依次控制为0. 1〜0. 3ppm、0. 2〜0. 5ppm、 0. 5〜1. 2ppm、0. 2〜0. 5ppm,形成各种微环境,促进生物菌群的丰富化繁殖生长,为促进提 升处理效率而做出巨大贡献。同时保持溶解氧浓度差,利于良好的硝化和反硝化作用,维持 碱度的增减平衡,防止其pH值快速下降。特别是最后阶段,如果无空气供应,设置混合搅拌 机,溶氧量维持在〇. 5mg/L或以下,后续工艺中反硝化的效率最高,可通过反硝化适当增加 碱度,缓冲好氧活性污泥池的pH值。生物载体中活性土壤微生物协同好氧活性污泥池中的 好氧微生物通过代谢作用氧化有机物,磷的过度摄入和硝化作用可用于去除磷和氮。在此 过程中,生物载体上的活性微生物发挥更旺盛的代谢作用。好氧活性污泥池中的硝化反应, 包括亚硝化和硝化,都是铵态氮被NCV或NCV氧化的过程,在此过程中,碱性物质被消耗,pH 值下降。好氧活性污泥池中磷被反应去除,先在厌氧水解池中除磷菌将有机碳源吸附储存 于体内,作为能源,同时消耗体内的ATP,将磷酸根释放到水中,在好氧条件下,除磷菌再利 用厌氧阶段储存的碳源或能源,进行新陈代谢,释放的能量,合成聚磷形式(是一种能源), 在合成过程中,需要从外界吸收磷酸根。在厌氧阶段吸收的碳源越多,在好氧阶段氧化分解 产生的能量越多,从外界吸收的磷就越多。
[0042] 7)好氧活性污泥池出水进入缺氧池,在缺氧池移植了反硝化菌,利用废水中含有 的未处理的有机物,将废水中的硝酸盐氧化物经过N03_- NO 2_- NO - N 20 -队转化为氮气 以达到脱氮目的。反硝化反应可任选一种电子供体,采用乙酸、柠檬酸、甲醇等作为外部的 碳源,能够提高反硝化反应的效率。然而,需要配备一个单独的设备供应外部碳源,鉴于经 济角度,在处理过程中不利用外部碳源,利用污泥中碳的生呼吸进行反硝化反应。该阶段水 力停留时间为3〜12h。
[0043] 8)、缺氧池出水进入二沉池进行固液分离,二沉池内设置斜板,促进快速泥水分 离。二沉池内分离的部分污泥回流入厌氧水解池,部分上层液回流入厌氧氨氧化池,剩余污 泥排出;剩余上清液进入絮凝沉淀池。
[0044] 9)絮凝沉淀池中的废水采用絮凝剂处理,可完全絮凝沉淀残留的悬浮物和磷 及部分有机物。絮凝剂使用量根据水质标准而定,可适当进行调节,按进水质量0. 1%〜 1%加入絮凝剂。絮凝沉淀池中的上层液脱色后,使得出水满足国家污水综合排放标准 (GB8978-2002) -级A,直接排放,排出产生的污泥。
[0045] 10)、初沉池、厌氧水解池、二沉池、絮凝沉淀池中排出的污泥经脱水机进行压榨干 化,显著降低污泥含水率,减少污泥体积方便外运,压榨泥饼外运至有资质单位进行处置。
[0046] 实施例1
[0047] 某畜禽养殖场废水,日处理量规模200m3/d,原水水质如表1所示。具体处理步骤 如下:
[0048] 1)将该畜禽养殖废水进入调节预处理池,调节水质、水量,并按进水质量的0. 4% 加入絮凝剂聚合硫酸铝铁,混合均匀后进入初沉池进行固液分离,排出产生的污泥;
[0049] 2)、初沉池中的上层液进入氨汽提塔中进行吹脱去除占总氮含量60〜70%的氨 氮;
[0050] 3)、氨汽提塔出水进入厌氧水解池,并按进水体积的1%将二沉池中污泥回流入厌 氧水解池进行厌氧消化,水力停留时间为3天,定期排出厌氧水解池底部污泥。
[0051] 4)、厌氧水解池出水进入厌氧氨氧化池,并将二沉池中上层液回流入厌氧氨氧化 池进行厌氧氨氧化反应,厌氧水解池出水和回流进入的二沉池中的上层液体积比为1:3,水 力停留时间为9h。
[0052] 5 )、厌氧氨氧化池出水进入生物强化池,并向生物强化池中投入富含活性土壤微 生物的生物载体进行生物强化,生物强化池为缺氧段,水力停留时间为40min。
[0053] 土壤微生物是由佛山市碧沃丰生物科技有限公司提供的BZT除氮,用量为2g/L废 水。生物载体是无锡市新都环保科技有限公司提供的多孔纤维盘。
[0054] 6)、生物强化池出水进入好氧活性污泥池进行硝化反应和好氧吸磷,水力停留时 间为60h。
[0055] 7)好氧活性污泥池出水进入移植反硝化菌的缺氧池进行反硝化反应,水力停留时 间为9h。
[0056] 8)、缺氧池出水进入二沉池进行固液分离,二沉池内分离的污泥回流入厌氧水解 池,部分上层液回流入厌氧氨氧化池,剩余污泥排出;剩余上清液进入絮凝沉淀池。
[0057] 9)絮凝沉淀池中按进水质量0. 2%加入絮凝剂聚合硫酸错铁沉淀分离,上层液脱 色达到国家一级A排放标准,直接排放。排出产生的污泥。
[0058] 具体各单元延程水质如表1所示。
[0059] 表 1
Figure CN103922538BD00071
Figure CN103922538BD00081
[0061] 表1各指标英文名称所代表的中文含义、计量单位、测定方法见表2。
[0062] 表 2
Figure CN103922538BD00082

Claims (7)

1. 一种畜禽养殖废水处理方法,其特征在于,包括如下步骤: 1) 、畜禽养殖废水进入调节预处理池,调节水质、水量,并按进水质量的〇. 1%〜1%加入 絮凝剂,混合均匀后进入初沉池进行固液分离,排出产生的污泥; 2) 、初沉池中的上层液进入氨汽提塔中进行吹脱去除占总氮含量60〜70%的氨氮; 3) 、氨汽提塔出水进入厌氧水解池,并按进水体积的0. 5%〜1. 5%将二沉池中污泥回流 入厌氧水解池进行厌氧消化,水力停留时间为2〜3天,定期排出厌氧水解池底部污泥; 4 )、厌氧水解池出水进入厌氧氨氧化池,并将二沉池中上层液回流入厌氧氨氧化池进 行厌氧氨氧化反应,厌氧水解池出水和回流进入的二沉池中的上层液体积比为1:1〜1:4, 水力停留时间为3〜12h ; 5) 、厌氧氨氧化池出水进入生物强化池,并向生物强化池中投入富含活性土壤微生物 的生物载体进行生物强化,生物强化池为缺氧段,水力停留时间为0. 2〜Ih ; 6) 、生物强化池出水进入好氧活性污泥池进行硝化反应和好氧吸磷,水力停留时间为 10 〜72h ; 7) 好氧活性污泥池出水进入移植反硝化菌的缺氧池进行反硝化反应,水力停留时间为 3 〜12h ; 8) 、缺氧池出水进入二沉池进行固液分离,二沉池内分离的部分污泥回流入厌氧水解 池,部分上层液回流入厌氧氨氧化池,剩余污泥排出;剩余上清液进入絮凝沉淀池; 9) 絮凝沉淀池中按进水质量的0. 1%〜1%加入絮凝剂沉淀分离,上层液脱色后直接排 放,排出产生的污泥。
2. 根据权利要求1所述的畜禽养殖废水处理方法,其特征在于,还包括步骤10)初沉 池、厌氧水解池、二沉池、絮凝沉淀池中排出的污泥进行脱水。
3. 根据权利要求1所述的畜禽养殖废水处理方法,其特征在于,步骤3 )厌氧水解池中 的温度为30 ±2 °C。
4. 根据权利要求1所述的畜禽养殖废水处理方法,其特征在于,步骤3)厌氧水解池和 步骤4)厌氧氨氧化池中分别设置混合搅拌机。
5. 根据权利要求1所述的畜禽养殖废水处理方法,其特征在于,步骤4)厌氧氨氧化池 中的温度为20〜40 °C。
6. 根据权利要求1所述的畜禽养殖废水处理方法,其特征在于,步骤6)好氧活性污泥 池设置4段以上且最后一段搅拌不曝气。
7. 根据权利要求1所述的畜禽养殖废水处理方法,其特征在于,步骤8)二沉池设置斜 板促进固液分离。
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