CN107399891B - 一种畜禽粪尿资源化处理工艺及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用高效异养脱氮菌及厌氧消化系统对畜禽粪尿进行资源化处理的工艺及方法。本发明中所涉及的工艺及方法主要由高效生物一步脱氮单元、曝气单元、温控单元、气体回收处理单元以及厌氧消化单元等组成，其特征在于利用高效生物一步脱氮单元对畜禽粪尿的高浓度COD及氨氮进行一步处理，生产生物农药；同时，利用厌氧消化系统对一步处理过程中所剩余COD进行深度处理，生产有机肥和沼气。本发明可以最终实现畜禽粪尿的资源化利用，是一种环境友好型畜禽粪尿资源化及零排放处理工艺及方法。

Description

一种畜禽粪尿资源化处理工艺及方法
技术领域
本发明属于固废及污水处理领域，特别涉及一种畜禽粪尿资源化处理工艺及方法。
背景技术
过量的氮是造成水体污染最重要的因素之一，它的存在会加速水体富营养化的进程并进一步导致水质恶化，最终对人类的生存和发展构成潜在的威胁。
近年来，环保标准的不断提升催生国内畜禽养殖场废弃物处理市场的不断扩大。目前，我国畜禽养殖规模化率达到54%，产生粪污38亿吨。为实现废物资源化利用，2017年“一号文件”中提出“加快畜禽粪便集中处理，推动规模化大型沼气健康发展”的措施。而实践中，现有厌氧消化工艺的推广效果与预期相差较大。因而，有需要创新性地引入种养循环方式，固废物需一步到位转换成有机肥，就地生产分散处理，降低处理处置成本，使得新生态化种养生态循环经济性更强，更易商品化，“畜禽-有机肥-果菜”绿色生产也将更为巩固。
目前，针对畜禽粪尿的处理，主要通过固液分离后分别进行固体厌氧消化，液体硝化反硝化的工艺进行处理，在固液分离时需要消耗大量的药剂。同时硝化反硝化工艺是由自养菌硝化和异养菌反硝化两个过程来完成生物脱氮。然而，由于硝化和反硝化反应是在不同条件下由不同微生物完成的，两类菌群生长所需的最适条件不同，因此，2个过程必须在不同时间段或不同反应器内分别进行。其脱氮途径流程长，易存在反硝化碳源不足，pH波动明显等问题，整体效率偏低。
自然界中存在一些可以在溶解氧的饱和度达到90%以上的情况下，同时利用氧气和硝态氮作为末端电子受体进行好氧反硝化的微生物。最近，具有异养硝化-好氧反硝化脱氮能力的细菌，如脱氮副球菌Paracoccus denitrificans，施氏假单胞菌Pseudomonas stutzeri, Thiosphaera pantotropha，丛毛单胞菌 Comamonas sp.和粪产碱杆菌Alcaligenes faecalis等作为可用于克服传统脱氮工艺缺点的微生物已被逐步应用。
厌氧消化系统为还原性环境。该系统能将将有机质降解转化为甲烷和二氧化碳，在产生绿色能源-甲烷的同时，还可产生有机肥（厌氧消化沼渣）。
发明内容
本发明的目的是提出一种利用高效异养脱氮菌及厌氧消化系统对畜禽粪尿进行资源化处理的工艺及方法，能同步高效处理畜禽粪尿中高浓度有机物及氨氮，生产生物农药及有机肥，最终实现畜禽粪尿的资源化利用，是一种环境友好型畜禽粪尿资源化及零排放处理工艺及方法。
为了实现本发明的技术目的，本发明的技术方案如下。
一种畜禽粪尿资源化处理工艺及方法，包括高效生物一步脱氮单元、曝气单元、温控单元、气体回收处理单元以及厌氧消化单元，所述高效生物一步脱氮单元以异养硝化好氧反硝化菌为主要微生物，通过所述曝气单元及所述温控单元控制微生物对畜禽粪尿中的COD和氨氮进行高效处理，生成生物农药；所述高效生物一步脱氮单元中产生的氮氧化物（NOx）通过所述气体回收处理单元催化还原进行处理，减少废气的产生；剩余的COD通过所述厌氧消化单元进行深度处理，降低污水中COD，产生的沼液和沼渣可以分别作为液态和固态肥进行施用，同时通过所述气体回收处理单元回收沼气。
本发明中，畜禽粪尿可以同步处理，无须进行固液分离，减少大量絮凝剂的使用。
本发明中的高效生物一步脱氮单元及厌氧消化单元的温度控制于30度以上。
本发明中的高效生物一步脱氮单元是封闭系统，能进行气体收集并集中处理，减少废气对环境的影响。
本发明中的高效生物一步脱氮单元的溶解氧控制为2-4mg/L。
本发明具有如下优点。
1)畜禽粪尿可直接混合注入高效生物一步脱氮单元，减少固液分离所需药剂，同时，反应过程中产生的污泥可以作为生物农药对农作物进行施用。
2）高效生物一步脱氮单元所产生的上清液和活性污泥可以一并通入厌氧消化系统，产生的沼液和沼渣可以分别作为液态和固态肥进行施用，最终实现系统的零排放。
附图说明
图1为本发明的实例1的装置示意图。
其中，1-温控单元，2-好氧搅拌器，3-高效生物一步脱氮单元，4-三相分离器，5-曝气单元，6-气体回收处理单元，7-沉淀槽，8-厌氧搅拌器，9-厌氧消化单元。
具体实施方式
下面，通过一个实施例进一步说明本发明，但本发明的保护范围不限于所述内容。
如图1所示，所述系统包括高效生物一步脱氮单元（3）、曝气单元（5）、温控单元（1）、气体回收处理单元（6）以及厌氧消化单元（9）。
向有效容积为14 L的高效生物一步脱氮单元（3）中加入预先培养好的好氧硝化异养反硝化菌，采用实际猪粪尿混合物为处理对象，污水性质如表1，连续进水，HRT为6 d，通过温控单元（1）控制温度为35度，采用连续方式运行好氧搅拌器（2），通过曝气单元（5）控制溶解氧为2-4mg/L，待氨氮出水小于20mg/L时，视为高效生物一步脱氮单元（3）进入稳定状态，同时生成生物农药，所述高效生物一步脱氮单元（3）中产生的氮氧化物（NOx）通过三相分离器（4）及所述气体回收处理单元（6）催化还原进行处理，减少废气的产生。
剩余的COD通过所述9L的厌氧消化单元（9）及厌氧搅拌器（8）混合进行深度处理，降低污水中COD，产生的沼液和沼渣可以分别作为液态和固态肥进行施用，同时通过所述气体回收处理单元（6）回收沼气。厌氧消化单元（9）的接种泥来自实验室运行的污泥高含固厌氧消化系统，以高效生物一步脱氮单元（3）产生的活性污泥为进料，进料含固率控制为5%，待系统产气稳定为5L/天时接入沉淀槽（7）中的上清液。
测定日产气量和出水COD和氨氮值，结果表明，所述高效生物一步脱氮单元（3）所产生的活性污泥可直接作为生物农药，能够较好地杀灭农作物的病虫害。同时，厌氧消化单元（9）产生的沼液和沼渣营养成分均衡，可以分别作为固态和液态肥对农作物进行施作。
表1 实际进水组分分析
Figure 477265DEST_PATH_IMAGE001

Claims (4)

1.一种畜禽粪尿资源化处理工艺及方法，其特征是：包括高效生物一步脱氮单元、曝气单元、温控单元、气体回收处理单元以及厌氧消化单元，所述高效生物一步脱氮单元以异养硝化好氧反硝化菌为主要微生物，通过所述曝气单元及所述温控单元控制微生物对畜禽粪尿中的COD和氨氮进行高效处理，生成生物农药；所述高效生物一步脱氮单元中产生的氮氧化物(NOx)通过所述气体回收处理单元催化还原进行处理，减少废气的产生；剩余的COD通过所述厌氧消化单元进行深度处理，降低污水中COD且产生的沼液和沼渣可以分别作为液态和固态肥进行施用，同时通过所述气体回收处理单元回收沼气；畜禽粪尿可以同步处理，无须进行固液分离；所述高效生物一步脱氮单元及所述厌氧消化单元的温度控制于30度以上；所述高效生物一步脱氮单元是封闭系统，能进行气体收集，并集中处理。
2.根据权利要求1所述的一种畜禽粪尿资源化处理工艺及方法，其特征是：所述高效生物一步脱氮单元的溶解氧控制为2-4mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种畜禽粪尿资源化处理工艺及方法，其特征是：当所述高效生物一步脱氮单出水氨氮稳定为20mg/L以下时，视为单元进入稳定状态，反应过程中产生的污泥可以作为生物农药对农作物进行施用。
4.根据权利要求1所述的一种畜禽粪尿资源化处理工艺及方法，其特征是：通过接种厌氧消化污泥或牛粪的方式启动厌氧消化系统并稳定运行。
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