CN108483630B - 基于gy-1型水处理填料的有机废水的处理方法及处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于GY‑1型水处理填料的有机废水处理的方法，步骤为：将GY‑1型水处理填料填充在反应器中形成滤床；将有机废水从滤床上方布水，使废水通过滤床；GY‑1型水处理填料包括主体材料和辅助材料；主体材料由废弃有机物的发酵产物和含碳原料在厌氧环境下腐熟得到；辅助材料由农林废弃物经发酵后制备得到；主体材料与辅助材料的质量比为50～60︰100。本申请的方法能够高效处理有机废水，从而实现不同废水的靶向处理，具有不易堵塞，使用周期长，成本低等优势。本发明还提供了有机废水的处理装置，包括反应器、布水管、机械通风管、滤床，处理效率高。

Description

基于GY-1型水处理填料的有机废水的处理方法及处理装置
技术领域
本发明涉及有机废水处理技术领域，具体来说，涉及一种基于GY-1型水处理填料的有机废水的处理方法及处理装置。
背景技术
养殖废水的污染问题给周边的生态环境造成了十分恶劣的影响。目前市场上处理畜禽养殖废水的技术种类比较多，有人工湿地法、氧化塘法、接触氧化法、SBR法、UASB法、MBR法等。目前存在的主要问题有：1、养殖废水中的有机物浓度不稳定，各反应装置不能针对不同浓度的废水及时调整工艺参数，导致出水处理效果不稳定；2、养殖废水的C/N比偏低，导致采用上述方法处理时氨氮的脱除效果不理想。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于GY-1型水处理填料的有机废水的处理方法，能够高效处理有机废水，从而实现不同废水的靶向处理，具有不易堵塞，使用周期长，成本低等优势。本发明还提供了有机废水的处理装置，处理效率高。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于GY-1型水处理填料的有机废水处理的方法，包括以下步骤：
(1)将GY-1型水处理填料填充在反应器中形成滤床；
(2)将有机废水从所述滤床上方布水，使废水通过所述滤床；完成所述有机废水的处理；
所述GY-1型水处理填料包括主体材料和辅助材料；所述主体材料由废弃有机物的发酵产物和含碳原料在厌氧环境下腐熟得到；所述辅助材料由农林废弃物经发酵后制备得到；所述主体材料与辅助材料的质量比为50～60∶100。进一步的，所述主体材料与辅助材料质量比为57∶100。
上述的方法，优选的，所述主体材料采用以下方法制备得到：
S1-1、将废弃有机物进行厌氧发酵得到发酵产物；
S1-2、取含碳原料与所述发酵产物混合得到有机质含量为7％～15％的混合物；
S1-3、将所述混合物在恒温环境下厌氧腐熟。
上述的方法，优选的，所述S1-1步骤中，所述厌氧发酵过程中，含水率为45％～60％，堆肥高度为1～3米，厌氧发酵时间为10～20天。
上述的方法，优选的，所述S1-3步骤中，所述厌氧腐熟的具体过程为：将混合物在厌氧环境下恒温腐熟50～100天，堆高为3～5米，温度≥28℃；所述恒温腐熟过程中，每2～10天翻堆一次，保持含水率为50％～70％。
上述的方法，优选的，所述含碳原料为煤渣、煤灰、有机土、矿化垃圾中的一种或多种；所述废弃有机物为落叶和枯枝中的一种或多种。
上述的方法，优选的，所述含碳原料的粒径为0.42～30mm，有机质含量低于15％，比重控制为1.2～1.5g/cm3；所述废弃有机物的粒径为1.4～4mm。
上述的方法，优选的，所述辅助材料采用以下方法制备得到：
S2-1、将农林废弃物堆肥至温度为50～70℃；
S2-2、翻堆后继续堆肥，直至堆肥物料呈褐色且温度为常温时，停止发酵，得到堆肥产物；
S2-3、将所述堆肥产物在培菌仓中培菌。
上述的方法，优选的，所述S2-1步骤中，所述堆肥的含水率为30％～35％，堆高为1.5～3米。
上述的方法，优选的，所述S2-3步骤中，所述培菌过程中采用间歇进水，连续曝气的方法培菌，控制培菌仓中溶解氧浓度为2～4mg/L。
上述的方法，优选的，所述废水的处理过程中，插入机械通风管于有机废水处理填料中进行通风。进一步，优选的，机械通风管采用间歇通风方法进行通风，所述通风过程采用间歇通风处理，每间隔4～6小时通风1小时，通风量为10∶1～20∶1。
本发明还提供了一种用于上述方法的装置，包括反应器、布水管、机械通风管、滤床；所述布水管设置于所述反应器顶部，所述滤床设置于所述反应器内部，所述机械通风管的上端与鼓风机相连，下端延伸至滤床中。所述滤床由GY-1型水处理填料填充而成。
上述的装置，优选的，所述装置还包括碎石层和集水管，所述碎石层设置于所述反应器底部，所述集水管设置于所述碎石层中，在所述集水管上设有用于收集废水的孔；
或，所述装置还包括碎石层和筛网，所述碎石层设置于所述反应器底部，所述筛网设置于所述反应器出水口，通过所述碎石层底部设置为3‰～5‰的坡度，使水流出。
上述的装置，优选的，所述装置还包括自然通风管，所述机械通风管和自然通风管垂直间接分布于所述反应器内部；所述自然通风管上端高出滤床表面，下端通过滤床并延伸至碎石层。
上述的装置，优选的，所述滤床的高度为1.5m～2m；所述机械通风管下端距碎石层30cm～50cm；所述自然通风管的上端高出滤床表面20cm～30cm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供的一种有机废水的处理方法，其GY-1型水处理填料的原料均来自废弃物，取料方便、简单，可实现以废治废的目标，是环境友好型产品，且成本低。
(2)本发明提供的一种有机废水的处理方法，具有高效去除高浓度有机、氨氮废水中COD、氨氮等污染物的效果。同时填料不易堵塞，使用周期在1年以上，到达使用寿命后可通过技术处理使填料再生利用，但是再生过程周期较长(45天左右)。
(3)本发明提供的一种有机废水的处理方法，根据实际废水的水质特征选取主体材料和辅助材料的配比，制备系列高效水处理填料，从而实现不同废水靶向处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例2中有机废水的处理装置的结构图。图1中，1：反应器、2：布水管、3：机械通风管、4：滤床、5：碎石层、6：集水管、8：自然通风管。
图2为实施例3中有机废水的处理装置的结构图。图2中，1：反应器、2：布水管、3：机械通风管、4：滤床、5：碎石层、7：筛网、8：自然通风管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中所采用的材养殖废水的污染问题给周边的生态环境造成了十分恶劣的影响。
实施例1
一种GY-1型水处理填料，包括主体原料和辅助材料。
其中主体材料的制备方法为：
(1)将谷壳、树枝等废弃有机物晾干、粉碎至粒径为1.4～4mm得到废弃有机物粉末，废弃有机物粉末的含水率保持为50％左右。
(2)将废弃有机物粉末堆肥，堆高为1.2m，进行厌氧发酵15天得到厌氧发酵产物。
(3)将煤渣、煤灰、有机土、矿化垃圾等含碳原料粉碎至粒径为0.42～30mm，含碳原料的有机质含量低于15％，比重控制为1.2～1.5g/cm3。将含碳原料均匀掺入经步骤(2)处理后的厌氧发酵产物中，使主体材料中的有机质含量保持在10％左右得到混合物。
(4)将混合物在温度不低于28℃环境下，进行厌氧恒温腐熟90天，堆高3米，保持夏天2～5天翻耙补水一次，冬天5～10天翻耙补水一次，保持含水率在50％～70％得到主体材料。
其中辅助材料的制备方法为：
(1)将谷壳、废弃竹料、秸秆等农林废弃物破碎混合，建堆堆肥，堆高为1.8米，宽度大于2米，堆肥的含水率为30％～35％。
(2)在发酵开始后温度一旦达到65℃时，翻倒一次，直至物料呈黑褐色、且温度接近常温时，停止发酵得到堆肥产物。
(3)将堆肥产物放入模拟培菌仓中培菌，采用间歇进水，继续曝气，控制溶解氧浓度4mg/L，直至通过显微镜观测到数量较多的活体微生物即可。
检测所需处理的有机废水中CODCr的浓度为556mg/L。按照出水水质指标，通过以下计算公式确定主体材料和辅助材料的配比；
公式(1)中：P表示主料与辅料的配比；C进表示进水CODCr浓度，g/L；C出表示出水CODCr浓度，g/L；n为滤床数量；θ为经验值，取6。
本实例中出水COD为58mg/L，滤床级数为1级，则P值为0.57，即主料与辅料的质量比为57∶100。
实施例2
一种用于有机废水的处理装置，参见图1，包括反应器1、布水管2、多个机械通风管3、多个自然通风管8、滤床4和碎石层5。
滤床4由GY-1型水处理填料填充在反应器1中形成，滤床4底部设置有碎石层5，多个自然通风管8和多个机械通风管3垂直插入滤床4中；布水管2设置于反应器1顶部。进一步的，滤床4的面积和厚度根据日进水量而确定，滤床4的面积为日进水量的8～10倍，滤床4面积为400～500m2，确定滤床4的厚度为1.5m～2m。
进一步的，布水管2设置在反应器1顶部，废水通过布水管2在反应器1上方喷洒至反应器1内。优选的，布水管2出口采用螺旋喷头或纵横交错的小孔保证布水的均匀性。
进一步的，多个机械通风管3和多个自然通风管8垂直间接分布于反应器1内部；机械通风管3之间的间隔为2m，自然通风管8之间的间隔为2m，机械通风管3和自然通风管8之间的间隔为1m。其中，机械通风管3的上端与鼓风机相连，下端延伸至滤床4中；机械通风管3下端距碎石层5有50cm，便于对滤床4内部供气；机械通风管3下端距离碎石层5过高则滤床4内部布气不均匀，下部层厌氧状态；距离过浅，待处理的废水易通过机械通风管3直接进入碎石层5。进一步优选的，机械通风管3每间隔50～60cm进行四周开孔加快滤床内部微生物的新陈代谢，提高有机废水处理效果。
进一步的，处理装置还包括集水管6，集水管6设置于碎石层5底部，在集水管6上设有用于收集废水的孔，横向孔之间的间隔为40cm～80cm，经过滤床4处理后的水汇集在集水管6中，最终由一根主管将水排出至滤床4外。
进一步的，自然通风管8上端高出滤床4表面20～30cm，下端通过滤床4并延伸至碎石层5。自然通风管8的作用是减小滤床4内部负压，保持出水通畅，并将底部可能发酵产生的沼气排出。
实施例3
一种用于有机废水的处理装置，参见图2，包括反应器1、布水管2、多个机械通风管3、多个自然通风管8、滤床4和碎石层5。
滤床4由GY-1型水处理填料填充在反应器1中形成，滤床4底部设置有碎石层5，自然通风管8和机械通风管3垂直插入滤床4中；布水管2设置于反应器1顶部。进一步的，滤床4的面积和厚度根据日进水量而确定，滤床4的面积为日进水量的8～10倍，滤床4面积为400～500m2，确定滤床4的厚度为1.5m～2m。
进一步的，布水管2设置在反应器1顶部，废水通过布水管2在反应器1上方喷洒至反应器1内。优选的，布水管2出口采用螺旋喷头或纵横交错的小孔保证布水的均匀性。
进一步的，多个机械通风管3和多个自然通风管8垂直间接分布于反应器1内部；机械通风管3之间的间隔为2m，自然通风管8之间的间隔为2m，机械通风管3和自然通风管8之间的间隔为1m。其中，机械通风管3的上端与鼓风机相连，下端延伸至滤床4中；机械通风管3下端距碎石层5有50cm，便于对滤床4内部供气；机械通风管3下端距离碎石层5过高则滤床4内部布气不均匀，下部层厌氧状态；距离过浅，待处理的废水易通过机械通风管3直接进入碎石层5。进一步优选的，机械通风管3每间隔50～60cm进行四周开孔加快滤床4内部微生物的新陈代谢，提高有机废水处理效果。
进一步的，处理装置还包括筛网7，碎石层5设置于反应器1底部，通过反应器1底部设置为3‰～5‰的坡度，使碎石层5中的水流出。筛网7设置于反应器1出水口，防止碎石等流出。
进一步的，自然通风管8上端高出滤床4表面20～30cm，下端通过滤床4并延伸至碎石层5。自然通风管8的作用是减小滤床4内部负压，保持出水通畅，并将底部可能发酵产生的沼气排出。
实施例4
一种实施例2的有机废水的处理装置在处理有机废水中的应用，处理规模为50t/d，其应用方法为：
(1)填充水处理填料：GY-1型水处理填料填充到反应器中形成滤床4，滤床4厚度为1.5米。
(2)水质检测：取江西万年县某猪场废水，于上午9:00检测废水原液的化学需氧量为712，氨氮含量为572.164，总磷含量为28.53。
(3)一级水处理：将废水通过提升泵进入布水管2，从均匀分布于反应器1顶部的小孔流入滤床4，利用水的自身重力经过滤床4中的填料到达碎石层5，在通过滤床4中GY-1型水处理填料过程中通过吸附和生化作用达到降解废水中有机污染物的目的，到达碎石层5的水经过集水管6排放至集水池中得到一级出水。处理周期是7小时(处理周期为6～8小时均可)。水处理过程中采用间歇通风处理，每间隔5小时(4～6小时均可)通风1小时，通风量按照汽水比设置，一般是20∶1。
(4)二级水处理：将一级出水通过提升泵进入另一有机废水的处理装置(有机废水处理装置的结构与实施例2相同)的布水管2，从均匀分布于反应器1顶部的小孔流入滤床4，利用水的自身重力经过滤床4中的填料到达碎石层5，在通过滤床4中GY-1型水处理填料过程中通过吸附和生化作用达到降解废水中有机污染物的目的，到达碎石层5的水经过集水管6排放至清水池中得到二级出水。处理周期是7小时。水处理过程中采用间歇通风处理，每间隔5小时通风1小时，通风量按照汽水比设置，一般是20∶1。
表1分别为沼液原液、一级出水和二级出水的化学需氧量、氨氮含量和总磷含量的检测结果。
表1：化学需氧量、氨氮含量和总磷含量的检测结果表
从表1的结果可知，采用实施例3的方法对有机废水进行处理，可有效降低有机废水中化学需氧量、氨氮、磷等的含量，效果显著。
同时采用实施例2的有机废水的处理装置对有机废水处理一年后，出水的化学需氧量、氨氮含量和总磷含量也能达到排放要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种基于GY-1型水处理填料的有机废水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将GY-1型水处理填料填充在反应器中形成滤床；
（2）将有机废水从所述滤床上方布水，使废水通过所述滤床；完成所述有机废水的处理；
所述GY-1型水处理填料包括主体材料和辅助材料；所述主体材料由废弃有机物的发酵产物和含碳原料在厌氧环境下腐熟得到；所述辅助材料由农林废弃物经发酵后制备得到；所述主体材料与辅助材料的质量比为50～60∶100；
所述主体材料采用以下方法制备得到：
S1-1、将废弃有机物进行厌氧发酵得到发酵产物；所述废弃有机物为落叶和枯枝中的一种或多种；
S1-2、取含碳原料与所述发酵产物混合得到有机质含量为7%～15%的混合物；所述含碳原料为煤渣、煤灰、有机土、矿化垃圾中的一种或多种；
S1-3、将所述混合物在恒温环境下厌氧腐熟；
所述辅助材料采用以下方法制备得到：
S2-1、将农林废弃物堆肥至温度为50～70℃；所述农林废弃物为谷壳、废弃竹料、秸秆的一种或多种；
S2-2、翻堆后继续堆肥，直至堆肥物料呈褐色且温度为常温时，停止发酵，得到堆肥产物；
S2-3、将所述堆肥产物在培菌仓中培菌。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1-1步骤中，所述厌氧发酵过程中，含水率为45%～60%，堆肥高度为1～3米，厌氧发酵时间为10～20天；
和/或，所述S1-3步骤中，所述厌氧腐熟的具体过程为：将混合物在厌氧环境下恒温腐熟50～100天，堆高为3～5米，温度≥28℃；所述恒温腐熟过程中，每2～10天翻堆一次，保持含水率为50%～70%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2-1步骤中，所述堆肥的含水率为30%～35%，堆高为1.5～3米；
和/或，所述S2-3步骤中，所述培菌过程中采用间歇进水，连续曝气的方法培菌，控制培菌仓中溶解氧浓度为2～4mg/L。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述废水的处理过程中，插入机械通风管于有机废水处理填料中进行通风，通风过程采用间歇通风处理，每间隔4～6小时通风1小时，通风量为10∶1～20∶1。
5.一种用于权利要求4所述方法的装置，其特征在于，包括反应器（1）、布水管（2）、机械通风管（3）、滤床（4）；所述布水管（2）设置于所述反应器（1）顶部，所述滤床（4）设置于所述反应器（1）内部，所述机械通风管（3）的上端与鼓风机相连，下端延伸至滤床（4）中；
所述装置还包括碎石层（5）和集水管（6），所述碎石层（5）设置于所述反应器（1）底部，所述集水管（6）设置于所述碎石层（5）中，在所述集水管（6）上设有用于收集废水的孔；
或，所述装置还包括碎石层（5）和筛网（7），所述碎石层（5）设置于所述反应器（1）底部，所述筛网设置于所述反应器（1）出水口，所述碎石层（5）底部设置为3‰～5‰的坡度，使水流出。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括自然通风管（8），所述机械通风管（3）和自然通风管（8）垂直间接分布于所述反应器（1）内部；所述自然通风管（8）上端高出滤床（4）表面，下端通过滤床（4）并延伸至碎石层（5）。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述滤床（4）的高度为1.5m～2m；所述机械通风管（3）下端距碎石层（5）30cm～50cm；所述自然通风管（8）的上端高出滤床（4）表面20cm～30cm。
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