CN104609651B - 一种规模化养猪场废水深度处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种规模化养猪场废水深度处理系统，包括格栅井，格栅井与水解酸化池进水管相连，螺旋对称流厌氧反应器与水解酸化池、连体式含硫废气净化装置进气管相连，连体式含硫废气净化装置通过除湿器与储气罐相连，储气罐与热电联产装置相连；螺旋对称流厌氧反应器排水管与沉淀池进水管相连，沉淀池排水管与SBR池进水管相连，水解酸化池通过超越管道与SBR池相连；鼓风机连接水解酸化池和SBR池；SBR池出水管与旋流式结晶除磷反应器进水管相连，旋流式结晶除磷反应器出水管与生物滤池进水管相连，生物滤池排水管与人工湿地进水管相连。本发明处理污水效果显著，成本低，自动化程度高，能源利用率高，适合规模化猪场废水的处理。
Description
技术领域
本发明涉及废水生物处理工艺，尤其涉及一种规模化养猪场废水深度处理系统。
背景技术
据2013家环境保护总局数据统计，全国23个省(区)、市规模化畜禽养殖业所排放的化学需氧量(COD)达到1125万吨，约等于工业废水和生活污水COD排放量之和。许多地区畜禽养殖场带来的污染已经成为当地的污染大户之一。猪场废水作为禽畜养殖废水的主要来源，其尿液、饲料残渣、冲洗水和生活废水，有机物、氮和磷含量均很高(其COD可高达5000～15000mg/L，氨氮NH3-N可高达500～1500mg/L，总磷TP可高达200～300mg/L)，它们是水体富营养化的重要致因。未来20年，我国规模化养猪业发展迅速，水污染治理将面临更大压力，因此，迫切需要开发稳定高效的猪场废水处理工艺。
目前，传统的猪场废水处理技术主要是水解酸化、厌氧生物处理与好氧生物处理的组合工艺，但出水难以达到《畜牧养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)中的I级排放标准(COD≤400mg/L、NH3-N≤80mg/L、P≤8mg/L)。而且，传统工艺对除磷的效果并不理想。随着国家环保部门与禽畜行业对包括除磷在内的污染物排放标准越来越严格，迫切需要稳定高效的深度处理工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于规模化养猪场废水处理的，能够实现有机物、氨氮和磷的深度处理效果，而且能收集沼气用于沼气发电，实现资源化利用的系统。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种规模化养猪场废水深度处理系统，其特征在于：分为预处理部分、生化处理部分和深度处理部分；
预处理部分包括格栅井、水解酸化池，其中格栅井出水管与水解酸化池进水管相连；
生化处理部分包括超越管、螺旋对称流厌氧反应器、连体式含硫废气净化装置、除湿器、储气罐、热电联产装置、沉淀池、SBR池和鼓风机房，水解酸化池出水管与螺旋对称流厌氧反应器进水管相连，螺旋对称流厌氧反应器排气管与连体式含硫废气净化装置进气管相连，连体式含硫废气净化装置排气管与除湿器进气管相连，除湿器出气管与储气罐进气管相连，储气罐出气管与热电联产装置进气管相连；螺旋对称流厌氧反应器排水管与沉淀池进水管相连，沉淀池排水管与SBR池进水管相连，水解酸化池通过超越管与SBR池相连；鼓风机连接水解酸化池和SBR池；
深度处理部分包括旋流式结晶除磷反应器、生物滤池、人工湿地，SBR池出水管与旋流式结晶除磷反应器进水管相连，旋流式结晶除磷反应器出水管与生物滤池进水管相连，生物滤池排水管与人工湿地进水管相连。
优选地，所述水解酸化池配有微孔曝气管，曝气量为1.5～3m3/(m2·min)。
优选地，所述格栅井出水管通过提升泵与所述水解酸化池进水管相连。
优选地，所述水解酸化池通过超越管道向SBR池添加未经厌氧消化处理的猪场原水，原水的补充量为SBR池进水的量的10％～40％。
优选地，所述螺旋对称流厌氧反应器的HRT为8～24小时。
优选地，所述连体式含硫废气净化装置的硫化物容积负荷为100～300mg/(L·h)。
优选地，所述沉淀池和SBR池中的剩余污泥经去压滤机处理后排出。
优选地，所述SBR池的污水HRT为3～8天；所述SBR池中污水的BOD/COD为0.4～0.6，C/N为6～15。
优选地，运行时，向所述旋流式结晶除磷反应器中添加CaCl2溶液，使所述旋流式结晶除磷反应器中的Ca/P比为4～8。
本发明涉及了一种新颖的厌氧、好氧与人工湿地为主的组合工艺，相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、传统的厌氧-好氧处理工艺需要外加碱度，运行费用高，而且脱氮效果差；本发明通过超越管道直接将部分易降解有机物引入厌氧消化液好氧后处理过程的反硝化阶段，以改进消化液好氧后处理的效果；
2、本发明所采用的连体式含硫废气净化装置很好的去除了沼气中的含硫气体，连体式含硫废气净化装置集脱硫细菌培养与废气脱硫于一体，能够高效安全的完成含硫废气的净化工作，结构合理且简洁；
3、沼气经过净化除湿之后经过热电联产装置产电发热，发电用于猪场日常使用，产热用于螺旋对称流厌氧反应器的保温增温，从而实现资源利用最大化。
4、螺旋对称流厌氧反应器与SBR池中间设置一个沉淀池，使养猪场废水与厌氧污泥分离，防止厌氧污泥进入到SBR池中，影响后续的生化处理。
5、采用旋流式结晶除磷反应器对猪场废水进行除磷，该反应器可以实现颗粒磷酸盐和絮体磷酸盐的快速分离，还可以通过调节回流比控制溢流与底流比，实现不同含磷浓度废水的处理和回收磷资源。
6、猪场废水COD可高达5000～15000mg/L，NH3-N可高达500～1500mg/L，TP可高达200～300mg/L，用本发明装置来处理这种高浓度有机废水，有机物去除效率高，氮磷去除效果好，而且工艺运行稳定，出水水质符合《畜牧养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)中的I级排放标准(COD≤400mg/L、NH3-N≤80mg/L、P≤8mg/L)，可实现资源化利用。
附图说明
图1为本发明提供的规模化养猪场废水深度处理系统示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
图1为本发明提供的规模化养猪场废水深度处理系统示意图，所述的规模化养猪场废水深度处理系统分为预处理部分、生化处理部分和深度处理部分。
预处理部分包括格栅井1和水解酸化池2，格栅井1出水管通过提升泵与水解酸化池2进水管相连。水解酸化池2配有微孔曝气管，曝气量为1.5～3m3/(m2·min)。
生化处理部分包括超越管3、螺旋对称流厌氧反应器4、连体式含硫废气净化装置5、除湿器6、储气罐7、热电联产装置8、沉淀池9、SBR(序批式活性污泥法)池10和鼓风机11，水解酸化池2出水管与螺旋对称流厌氧反应器4进水管相连，螺旋对称流厌氧反应器4排气管与连体式含硫废气净化装置5进气管相连，连体式含硫废气净化装置5排气管与除湿器6进气管相连，除湿器6出气管与储气罐7进气管相连，储气罐7出气管与热电联产装置8进气管相连，螺旋对称流厌氧反应器4排水管与沉淀池9进水管相连，沉淀池9排水管与SBR池10进水管相连，水解酸化池2通过超越管道3与SBR池10相连。鼓风机11连接水解酸化池2和SBR池10，沉淀池9和SBR池10中的剩余污泥经去压滤机处理后排出。
水解酸化池2通过超越管道3向SBR池10添加未经厌氧消化处理的猪场原水以补充微生物生长和反硝化所需要的碳源，强化了反硝化的作用，不仅提高了总氮的去除效率，而且通过回补碱度，维持了处理系统的PH值稳定，原水的补充量为SBR池进水的量的10％～40％。
螺旋对称流厌氧反应器4的HRT(水力停留时间)为8～24小时，连体式含硫废气净化装置5的硫化物容积负荷为100～300mg/(L·h)。SBR池的污水HRT为3～8天，池中污水的BOD/COD(生化需氧量/化学需氧量)为0.4～0.6，碳氮比C/N为6～15。
深度处理部分包括旋流式结晶除磷反应器12、生物滤池13和人工湿地14，SBR池10出水管与旋流式结晶除磷反应器12进水管相连，向旋流式结晶除磷反应器12中加入CaCl2溶液，使旋流式结晶除磷反应器12中的Ca/P为4～8。旋流式结晶除磷反应器12出水管与生物滤池13进水管相连，生物滤池13排水管与人工湿地14进水管相连。
上述的螺旋对称流厌氧反应器4、连体式含硫废气净化装置5、旋流式结晶除磷反应器12都是专利反应器，螺旋对称流厌氧反应器4的专利公开号是CN102583731A，连体式含硫废气净化装置5的专利公开号是CN102631837A，旋流式结晶除磷反应器12的专利公开号是CN102372353A。
本发明提供的规模化养猪场废水深度处理系统的工作方法如下：
步骤1：格栅井
养猪场废水流入到格栅井1中进行过滤，截留污水中较粗大的漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门和进水水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施正常运行。格栅井1进水COD浓度为5000～15000mg/L，NH3-N浓度为500～1500mg/L，TP为200～300mg/L。
步骤2：水解酸化池
将经格栅井1过滤的废水通入到水解酸化池2，水解酸化池2将废水中非溶解性有机物转变为溶解性有机物，为后续厌氧硝化过程中的甲烷发酵提供底物；水解酸化池2底连有通气管，通气管连接鼓风机11，水解酸化池2兼做均质池的作用。鼓风机11通过通气管对水解酸化池2进行曝气，其作用有二：其一，水解酸化池将废水中非溶解性有机物转变为溶解性的有机物，便于底物的后续厌氧消化；其二，微孔曝气可以均匀水质、水量，使水解酸化池充当调节池的功能，从而避免污水水质、水量的不一致性对后续生化处理工段产生冲击。水解酸化池2根据需要采用微孔曝气，曝气量为1.5～3m3/(m2·min)。水解酸化池2外接超越管道3，超越管道3的另一端与SBR池10连接。水解酸化池通过超越管道向SBR池添加未经过厌氧消化的猪场废水以补充碱度。在厌氧消化过程中，各污染物降解不同步，导致厌氧消化液可生化性降低以及碳、氮、磷比例失调，影响好氧后处理中微生物的生长；厌氧消化液中缺乏易降解的有机物，导致反硝化效果差，产生的碱度不能弥补消化过程中消耗的碱度，所以在该工艺中通过超越管补充碳源，可以改善消化液好氧后处理的效果。
步骤3：螺旋对称流厌氧反应器
将经过水解酸化池2的废水通入螺旋对称流厌氧反应器4中，厌氧处理8～24小时；该螺旋对称流厌氧反应器4耐有机负荷冲击能力强，其容积负荷能高达20kg·COD/(m3·d)以上，适合高浓度有机废水的处理。
步骤4：连体式含硫废气净化装置
螺旋对称流厌氧反应器4中产生的沼气流入连体式含硫废弃净化装置5，通过连体式含硫废气净化装置5收集并净化螺旋对称流厌氧反应器4中产生的沼气，该气体中含有硫化氢等气体，在利用沼气之前要经过连体式含硫气体净化装置5处理，连体式含硫废气净化装置5的硫化物负荷为100～300mg/(L·h)。净化后的沼气经过冷却脱水处理后输送至热电联产装置8用于发电及供热，发电用于养猪场日常用电，产热用于螺旋对称流厌氧反应器4的保温增温。
步骤5：沉淀池
螺旋对称流厌氧反应器4出水自流入沉淀池9中进行沉淀，沉淀时间2～3小时，沉淀污泥经去压滤机处理后排出；沉淀池对厌氧菌和好氧菌的有效分隔起到至关重要的作用。
步骤6：SBR池
沉淀池9出水流入SBR池10中进行生化处理，目的是进一步处理猪场废水降低COD、NH3-N浓度，SBR池10中污水停留时间为3～8天，池中的BOD/COD为0.4～0.6，C/N为6～15。
步骤7：旋流式结晶除磷反应器
将SBR池10出水泵入到旋流式结晶除磷反应器12中进行污水的化学除磷，运行时向旋流式结晶除磷反应器12添加药剂，药剂成分为200-600mg/L的CaCl2溶液，使旋流式结晶除磷反应器中的Ca/P比为4～8。旋流式结晶除磷反应器12可实现结晶磷盐的快速分离，适用于不同规模的含磷废水处理。
步骤8：生物滤池
旋流式结晶除磷反应器12处理后的后进入生物滤池13，生物滤池13中的废水与生物滤池13中的生物膜充分接触，进行固、液相的交换，利用生物膜内的微生物将废水中剩余的有机物氧化，进一步降解，从而深度净化废水。污水在生物滤池13停留的时间为10～12小时。污水在生物滤池停留的时间为10～12小时左右，生物滤池对COD的去除效率可达到40％～70％，对NH3-N的去除效率可达到60％～80％，对TP去除效率可达到30％～40％。
步骤9：人工湿地
人工湿地14利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水进行深度处理，确保氮磷达标排放，污水在人工湿地14的停留时间为7～10天，人工湿地的有机负荷为60～150[kg(BOD5)/(104m2·d)]。人工湿地采用人工筑成的水池，填充一定深度的土壤和填料，种植芦苇等根系发达的水生植物，污水由湿地一端的布水渠进入，通过填料过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物的吸收与微生物的代谢活动来实现污水的净化。人工湿地对COD的去除效率可达到50％～70％、对NH3-N的去除效率可达到40％～60％、对TP去除效率可达到50％～70％，污水在人工湿地中的停留时间为7～10天左右。
Claims (9)
1.一种规模化养猪场废水深度处理系统，其特征在于：分为预处理部分、生化处理部分和深度处理部分；
预处理部分包括格栅井(1)、水解酸化池(2)，格栅井(1)出水管与水解酸化池(2)进水管相连；
生化处理部分包括超越管(3)、螺旋对称流厌氧反应器(4)、连体式含硫废气净化装置(5)、除湿器(6)、储气罐(7)、热电联产装置(8)、沉淀池(9)、SBR池(10)、鼓风机(11)，水解酸化池(2)出水管与螺旋对称流厌氧反应器(4)进水管相连，螺旋对称流厌氧反应器(4)排气管与连体式含硫废气净化装置(5)进气管相连，连体式含硫废气净化装置(5)排气管与除湿器(6)进气管相连，除湿器(6)出气管与储气罐(7)进气管相连，储气罐(7)出气管与热电联产装置(8)进气管相连；螺旋对称流厌氧反应器(4)排水管与沉淀池(9)进水管相连，沉淀池(9)排水管与SBR池(10)进水管相连，水解酸化池(2)通过超越管(3)与SBR池(10)相连；鼓风机(11)连接水解酸化池(2)和SBR池(10)；
深度处理部分包括旋流式结晶除磷反应器(12)、生物滤池(13)、人工湿地(14)，SBR池(10)出水管与旋流式结晶除磷反应器(12)进水管相连，旋流式结晶除磷反应器(12)出水管与生物滤池(13)进水管相连，生物滤池(13)排水管与人工湿地(14)进水管相连。
2.如权利要求1所述的一种规模化养猪场废水深度处理系统，其特征在于：所述水解酸化池(2)配有微孔曝气管，曝气量为1.5～3m3/(m2·min)。
3.如权利要求1或2所述的一种规模化养猪场废水深度处理系统，其特征在于：所述格栅井(1)出水管通过提升泵与所述水解酸化池(2)进水管相连。
4.如权利要求1所述的一种规模化养猪场废水深度处理系统，其特征在于：所述水解酸化池(2)通过超越管道(3)向SBR池(10)添加未经厌氧消化处理的猪场原水，原水的补充量为SBR池(10)进水的量的10％～40％。
5.如权利要求1所述的一种规模化养猪场废水深度处理系统，其特征在于：所述螺旋对称流厌氧反应器(4)的HRT为8～24小时。
6.如权利要求1所述的一种规模化养猪场废水深度处理系统，其特征在于：所述连体式含硫废气净化装置(5)的硫化物容积负荷为100～300mg/(L·h)。
7.如权利要求1所述的一种规模化养猪场废水深度处理系统，其特征在于：所述沉淀池(9)和SBR池(10)中的剩余污泥经去压滤机处理后排出。
8.如权利要求1所述的一种规模化养猪场废水深度处理系统，其特征在于：所述SBR池(10)的污水HRT为3～8天；所述SBR池(10)中污水的BOD/COD为0.4～0.6，C/N为6～15。
9.如权利要求1所述的一种规模化养猪场废水深度处理系统，其特征在于：运行时，向所述旋流式结晶除磷反应器(12)中添加CaCl2溶液，使所述旋流式结晶除磷反应器(12)中的Ca/P比为4～8。
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