CN105668783A - 一种一体式养殖场废水生物处理反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体式养殖场废水生物处理反应器，属于环境工程技术领域。本发明的生物处理反应器灵活组合了水解酸化、产沼气、亚硝化、厌氧氨氧化于一体，该反应器能够为水解酸化菌、产甲烷菌、亚硝化菌和厌氧氨氧化菌提供最佳的生长条件，在使废水实现达标排放的同时能够极大的降低运行成本，在利润微薄的养殖场有着很大的工程应用前景。本发明的反应器工艺简单、反应条件温和、运行成本低，能够很好的截留悬浮，有机负荷高，氨氮去除效率高，可用于处理成分复杂的养殖场废水。

Description

一种一体式养殖场废水生物处理反应器

技术领域

本发明涉及一种一体式养殖场废水生物处理反应器，属于环境工程技术领域。

背景技术

随着我国畜禽养殖的飞速发展，我国的禽肉、猪肉、鸡蛋产量持续增加，规模化养殖场能够降低养殖场成本，增加经济收入。但是规模化也造成了养殖场的粪尿过度集中，让养殖场周围环境承受着巨大压力。养殖场废水的污染形势十分严峻，如何高效的处理养殖场废水，避免废水的肆意排放对水体和土壤造成的污染已经成为一个迫在眉睫的主要问题。

养殖场废水主要来源：粪便淋出液、场地冲洗水和尿液。其特点是成分复杂，有机物浓度(COD8000-20000mg/L)、悬浮物(>10000mg/L)和氨氮浓度(500-1400mg/L)都很高，而且含有一定的抗生素和重金属。治理这类养殖废水的方法主要有物理法、化学法、物理化学法(简称物化法)、生物法及其相互之间的组合技术等。但是，一般的物理化学方法难于处理且处理费用高，易带来二次污染，不适合于利润微薄的养殖场。

常见的养殖场废水处理方式是厌氧+好氧的处理方式，辅助物化法和自然处理方法。本发明在资料分析和试验的基础上发现，养殖场废水进行厌氧消化反应，COD除去率可以达到70％以上，但消化液的好氧可生化性很差，进一步实验发现导致这一现象主要原因是厌氧消化过程中的各种污染物降解不同步，导致C/N等营养物质的比例失调，降低了消化液可生化性。针对养殖场废水特点，开发采用一体组合工艺，将水解酸化、产甲烷、亚硝化和厌氧氨氧化等技术有机组合起来，使养殖场废水能够得到良好的处理效果。

发明内容

本发明的目的是为弥补养殖场现有反应器不能有效的进行脱氮除碳的劣势，引进了亚硝化和厌氧氨氧化技术，在低能耗的条件下，使铵态氮变成亚硝态氮，亚硝态氮和废水中的氨氮在厌氧氨氧化菌的作用下变成氮气逸出，废水中的COD和氮素的同时去除，使得C/N比保持稳定，消化后废水的可生化性强。本发明提供了一种一体式养殖场废水高效生物处理反应器以及利用该反应器处理废水的工艺，本发明的工艺简单、反应条件温和、降解速率高且运行成本低，可用于处理成分复杂，COD、色度、氨氮高以及含有抗生素等难降解物质的养殖场废水处理。

本发明的第一个目的是提供一种一体式养殖场废水生物处理反应器，所述废水生物处理反应器依次含有水解酸化区(1)、一级厌氧区(2)、二级厌氧区(3)、曝气亚硝化区(4)、厌氧氨氧化区(5)、沉淀区(6)；其中水解酸化区(1)与一级厌氧区(2)之间、一级厌氧区(2)与二级厌氧区(3)之间、二级厌氧区(3)与曝气亚硝化区(4)之间、曝气亚硝化区(4)与厌氧氨氧化区(5)之间、厌氧氨氧化区(5)与沉淀区(6)之间设有折流板(8)。

在本发明的一种实施方式中，所述水解酸化区(1)与厌氧氨氧化区(5)通过管道直接连接。

在本发明的一种实施方式中，所述水解酸化区(1)的底部穿孔。

在本发明的一种实施方式中，所述水解酸化区(1)内含有弹性立体填料(7)。

在本发明的一种实施方式中，所述二级厌氧区(3)上设有沼气收集系统(11)。

在本发明的一种实施方式中，所述曝气亚硝化区(4)下部设有溶氧控制系统(10)，上部设有亚硝化填料(9)，顶部设有剩余空气排放管(12)。

在本发明的一种实施方式中，折流板(8)的角度为30°、45°、60°或者75°，玻璃钢材质。

在本发明的一种实施方式中，所述废水生物处理反应器的各处理区内均设有排泥管。

在本发明的一种实施方式中，所述废水生物处理反应器的各处理区底部设有进水口，上部设有出水口。

在本发明的一种实施方式中，所述废水生物处理反应器的反应区的长度比，水解酸化区：一级厌氧区：二级厌氧区：曝气亚硝化区：厌氧氨氧化区：沉淀区＝2:1:1:1:1.5:1。

本发明的第二个目的是提供一种养殖场废水处理方法，是将水解酸化后的废水进行分流，一部分经过折流板(8)进入一级厌氧区(2)，一部分进入厌氧氨氧化区(5)；废水经过一级厌氧区(2)处理后在折流板(8)的引导下进入二级厌氧区(3)，然后废水自流入曝气亚硝化区(4)，对氨氮进行亚硝化控制；曝气亚硝化区(4)的出水和水解酸化区(1)分流出来的水在厌氧氨氧化区(5)混合，进行厌氧氨氧化反应；厌氧氨氧化区(5)出水进入沉淀区(6)进行泥水分离；各分隔室内均设有排泥管。

在本发明的一种实施方式中，所述养殖场废水主要包括养猪场、养牛场和养鸡场废水。

在本发明的一种实施方式中，所述方法中，水解酸化区(1)内含有弹性立体填料(7)，二级厌氧区(3)上设有沼气收集系统(11)，曝气亚硝化区(4)下部设有溶氧控制系统(10)、上部设有亚硝化填料(9)、顶部设有剩余空气排放管(12)。

在本发明的一种实施方式中，水解酸化区(1)采用池底穿孔均匀布水，池内设有弹性立体填料(7)促进大分子有机的水解以及截留悬浮固体物质。

在本发明的一种实施方式中，所述方法中，废水在经水解酸化区(1)处理后，一部分进入一级厌氧区，一部分进入厌氧氨氧化区，两者的比例是3:1-1:2。

在本发明的一种实施方式中，所述方法中，废水在经水解酸化区(1)处理后，一部分进入一级厌氧区，一部分进入厌氧氨氧化区，两者的比例是3:1、2:1、1:1或者1:2。

在本发明的一种实施方式中，所述方法中，曝气亚硝化区(4)的氧气溶度控制在0.5-1.5mg/L。

在本发明的一种实施方式中，各个反应区进水采用自流折流板(8)导向进水，折流板角度为45°，玻璃钢材质。

在本发明的一种实施方式中，所述方法中，亚硝化填料(9)为弹性立体填料。

在本发明的一种实施方式中，所述方法中，厌氧过程中产生的沼气的系统(11)和曝气亚硝化区剩余空气排放管(12)要分开。

在本发明的一种实施方式中，所述方法中，各个反应区的长度比，水解酸化区：一级厌氧区：二级厌氧区：曝气亚硝化区：厌氧氨氧化区：沉淀区＝2:1:1:1:1.5:1。

本发明的一体式养殖场废水生物处理反应器，可采用间歇式或连续式进水，废水经反应器底部的进水口进水，由上部出水，利用厌氧产气和亚硝化微曝气进行泥水混合，在节省能耗和降低运行成本的同时，使得废水中的有机物和微生物能够均匀混合，达到最佳的处理效果。

本发明的有益效果：

(1)一体式养殖场废水高效生物处理反应器是一种灵活组合了水解酸化、产沼气、亚硝化、厌氧氨氧化等技术于一体的反应器，该反应器能够为水解酸化菌、产甲烷菌、亚硝化菌和厌氧氨氧化菌提供最佳的生长条件，在使废水实现达标排放的同时能够极大的降低运行成本，在利润微薄的养殖场有着很大的工程应用前景。

(2)本发明的反应器，克服了厌氧折流板反应器不能处理高氨氮、高COD的废水的问题，引进曝气亚硝化区和厌氧氨氧化区，实现氨氮和COD在同一个反应器内去除的目的。

(3)本发明的反应器工艺简单、反应条件温和、运行成本低，能够很好的截留悬浮，有机负荷高，氨氮去除效率高，可用于处理成分复杂的养殖场废水。

附图说明

图1：一体式养殖场废水高效生物处理反应器平面图和剖面图；其中，1、水解酸化区，2、一级厌氧区，3、二级厌氧区，4、曝气亚硝化区，5、厌氧氨氧化区，6、沉淀区，7、弹性立体填料，8、折流板，9、亚硝化填料，10、溶氧控制系统，11、沼气收集系统，12、剩余空气排放管。

具体实施方式

实施例1：一体式养殖场废水高效生物处理反应器

本发明的反应器平面图和剖面图如图1所示，依次含有水解酸化区(1)、一级厌氧区(2)、二级厌氧区(3)、曝气亚硝化区(4)、厌氧氨氧化区(5)、沉淀区(6)；其中水解酸化区(1)与一级厌氧区(2)之间、一级厌氧区(2)与二级厌氧区(3)之间、二级厌氧区(3)与曝气亚硝化区(4)之间、曝气亚硝化区(4)与厌氧氨氧化区(5)之间、厌氧氨氧化区(5)与沉淀区(6)之间设有折流板(8)。

其中，所述水解酸化区(1)与厌氧氨氧化区(5)通过管道直接连接。所述水解酸化区(1)的区底穿孔，内含有弹性立体填料(7)；所述二级厌氧区(3)上设有沼气收集系统(11)；所述曝气亚硝化区(4)下部设有溶氧控制系统(10)，上部设有亚硝化填料(9)，顶部设有剩余空气排放管(12)；各处理区内均设有排泥管。

所述废水生物处理反应器的各处理区底部设有进水口，上部设有出水口。

实施例2：工作原理

下面通过实施例对本发明给予进一步详细的说明，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明提供的是一种处理养殖场废水的反应器，废水经过底部穿孔布水管均匀进入水解酸化区(1)，经过悬浮以及固定生长在填料(7)上的微生物共同作用，将废水中的大分子有机物水解为小分子有机物；将水解后的废水进行分流，一部分经过折流板(8)进入一级厌氧区(2)，一部分进入厌氧氨氧化区(5)；废水经过一级厌氧区处理后在折流板(8)的引导下进入二级厌氧区(3)；废水自流入曝气亚硝化区(4)，对氨氮进行亚硝化控制；亚硝化区(5)出水和水解酸化区(1)部分出水在厌氧氨氧化区(5)混合，进行厌氧氨氧化反应；厌氧氨氧化区(5)出水进入沉淀区(6)进行泥水分离；各分隔室内均设有排泥管。

实施例3：反应器的应用

将本发明的一体式养殖场废水高效生物处理反应器应用于上海某奶牛场废水处理，具体参数为：流量Q＝2L/d，水解酸化区HRT＝24h，一级厌氧区HRT＝12h，二级厌氧区HRT＝12h，曝气亚硝化区HRT＝12h，厌氧氨氧化氧区HRT＝16h，沉淀区HRT＝12h，反应器总停留时间＝88h，水解酸化后的废水进入厌氧氨氧化区和一级厌氧区各占一半，控制亚硝化区溶氧在1mg/L。进出水水质监测结果如下表1：

表1处理前后的废水指标

此外，发明人经试验发现不同分流比下COD的降解效果基本相同，但总氮的去除效果有差异，具体表现为1:1、3:1、2:1总氮去除效果差不多，1:2总氮去除效果最差。但是3:1和2:1需要的曝气量是1:1的1.5倍和1.3倍，分流比为1:1是最经济和有效的配比。

本发明是针对养殖场废水开发，养殖场废水中的悬浮固体物质多，水解酸化区设置比较长，一方面是为了使大分子物质能够得到充分水解，另一方面是为了尽可能的截留固体物质，减少其对后续反应区的不良影响。厌氧氨氧化区设置相对较长是为了增加世代时间较长厌氧氨氧化菌的停留时间，使得其能够顺利生长。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种一体式养殖场废水生物处理反应器，其特征在于，所述废水生物处理反应器依次含有水解酸化区(1)、一级厌氧区(2)、二级厌氧区(3)、曝气亚硝化区(4)、厌氧氨氧化区(5)、沉淀区(6)；其中水解酸化区(1)与一级厌氧区(2)之间、一级厌氧区(2)与二级厌氧区(3)之间、二级厌氧区(3)与曝气亚硝化区(4)之间、曝气亚硝化区(4)与厌氧氨氧化区(5)之间、厌氧氨氧化区(5)与沉淀区(6)之间设有折流板(8)；水解酸化区(1)与厌氧氨氧化区(5)通过管道直接连接。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述水解酸化区(1)内含有弹性立体填料(7)。

3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述废水生物处理反应器的反应区的长度比，水解酸化区：一级厌氧区：二级厌氧区：曝气亚硝化区：厌氧氨氧化区：沉淀区＝2:1:1:1:1.5:1。

4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述二级厌氧区(3)上设有沼气收集系统(11)；所述曝气亚硝化区(4)下部设有溶氧控制系统(10)，上部设有亚硝化填料(9)，顶部设有剩余空气排放管(12)。

5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述折流板(8)的角度为30°、45°、60°、75°中的一种。

6.一种养殖场废水处理方法，其特征在于，所述方法是将水解酸化后的废水进行分流，一部分经过折流板(8)进入一级厌氧区(2)，一部分进入厌氧氨氧化区(5)；废水经过一级厌氧区(2)处理后在折流板(8)的引导下进入二级厌氧区(3)，然后废水自流入曝气亚硝化区(4)，对氨氮进行亚硝化控制；曝气亚硝化区(4)的出水和水解酸化区(1)分流出来的水在厌氧氨氧化区(5)混合，进行厌氧氨氧化反应；厌氧氨氧化区(5)出水进入沉淀区(6)进行泥水分离；各分隔室内均设有排泥管。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，水解酸化区(1)内含有弹性立体填料(7)，二级厌氧区(3)上设有沼气收集系统(11)，曝气亚硝化区(4)下部设有溶氧控制系统(10)、上部设有亚硝化填料(9)、顶部设有剩余空气排放管(12)。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，曝气亚硝化区(4)的氧气溶度控制在0.5-1.5mg/L。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，废水在经水解酸化区(1)处理后，一部分进入一级厌氧区，一部分进入厌氧氨氧化区，两者的比例是3:1-1:2。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，水解酸化区、一级厌氧区、二级厌氧区、曝气亚硝化区、厌氧氨氧化区、沉淀区的长度比为2:1:1:1:1.5:1。