CN108529833A - 一种猪场废水的一体化处理技术设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种猪场废水的一体化处理技术设备，包括主体反应池、分点进水系统、搅拌导流系统、曝气供氧系统、污泥导流系统和硝化液回流系统。主体反应池包括预处理段以及依次连通的预缺氧段、厌氧段、缺氧段、初沉池、好氧段、中沉池、膜池、污泥池和清水池。废水经过微生物制剂絮凝预处理后，由以“预缺氧+厌氧+缺氧+好氧”为主体的工艺进行处理，随后再经过膜反应器深度处理，处理出水进行回用。本发明在减小一体化处理技术设备的占地面积的同时，有效提高了脱氮除磷的效果。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种猪场废水的一体化处理技术设备。
背景技术
规模化生猪养殖带来了良好的经济效益，但由此产生的猪场废水亦造成了严重的环境污染。猪场废水主要包括猪尿、猪粪和猪舍冲洗水，含有高浓度的有机成分、氨氮、磷。由于规模化养猪场排放的废水量大而且集中，如果不经过处理就直接排放于环境中，势必会对生态环境造成严重的破坏。
猪场废水的处理模式可归纳为：还田模式、自然处理模式和工程处理模式。还田模式和自然处理模式需要较大的土地面积，这是制约大多数养猪场的障碍，因此工程处理技术是养猪业的理想选择。
厌氧+好氧工艺是世界各地应用最为广泛的猪场废水工程处理技术，虽然厌氧处理能够将猪场废水中高浓度的有机物质转化为沼气能源，但厌氧处理出水中污染物浓度仍然很高，特别是氮磷的去除效果不明显，甚至没有被去除，排放进入水体后，对环境的污染仍然很大。此外，经厌氧处理后，猪场废水的可生化性较差，加之氨氮浓度高，这使得现行好氧生物处理技术效果较差。
因此，如何设计一种占地面积小、脱氮除磷效果好的猪场废水的一体化处理技术设备，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种猪场废水的一体化处理技术设备，以解决上述现有技术存在的技术问题，减小占地面积，提高脱氮除磷的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种猪场废水的一体化处理技术设备，包括主体反应池、分点进水系统、搅拌导流系统、曝气供氧系统、污泥导流系统和硝化液回流系统，所述主体反应池包括预处理段以及依次连通的预缺氧段、厌氧段、缺氧段、初沉池、好氧段、中沉池、膜池、污泥池和清水池；
所述预处理段投放有用以进行絮凝处理的微生物制剂；所述分点进水系统用以将所述预处理段的进水分别导流至所述预缺氧段和所述厌氧段；所述搅拌导流系统用以对所述缺氧段和所述好氧段内的猪场废水进行搅拌以及对猪场废水的整个流动过程进行导流；所述曝气供氧系统设置于所述好氧段；所述硝化液回流系统用以将所述中沉池内的硝化液回流至所述缺氧段；
所述污泥导流系统包括第一污泥导流系统、第二污泥导流系统和第三污泥导流系统，所述第一污泥导流系统将所述初沉池内的污泥分为两部分，一部分回流至所述厌氧段，另一部分排至所述污泥池；所述第二污泥导流系统将所述中沉池内的污泥分为两部分，一部分回流至所述预缺氧段，另一部分排至所述污泥池；所述第三污泥导流系统将所述污泥池内的污泥分为两部分，一部分回流至所述好氧段，另一部分排出至污泥处理系统。
优选地，所述膜池内的膜组件为中空纤维膜，所述膜池用以投放除磷药剂。
优选地，所述曝气供氧系统包括气源、穿孔管、气体流量计和泄气阀，所述穿孔管一端与所述气源相连，所述穿孔管的另一端伸入所述好氧段内，所述气体流量计和所述泄气阀设置于所述穿孔管上。
优选地，所述好氧段包括依次相互连通的好氧首段、好氧中段和好氧末段，所述好氧首段和所述好氧末段为圆柱状，所述好氧中段为条状。
优选地，所述清水池内设置有消毒槽，所述消毒槽包括紫外线消毒灯。
优选地，所述中沉池和所述初沉池的池底均为锥形。
优选地，所述厌氧段包括两个相互连通的厌氧折流板反应器，每个所述厌氧折流板反应器包括壳体和设置于所述壳体顶部内表面的折流板，所述折流板包括上端的竖直段和下端的倾斜段，所述倾斜段偏向所述厌氧折流板反应器的出水口一侧。
优选地，所述厌氧折流板将所述厌氧折流反应器分为进水口侧和出水口侧两部分，所述进水口侧和所述出水口侧的宽度比为1:2～1:3。
优选地，所述好氧段投加有聚乙烯悬浮柱状载体填料。
优选地，所述聚乙烯悬浮柱状载体填料为蜂窝状空心圆柱结构，所述聚乙烯悬浮柱状载体填料的比表面积为650～850m2/m3，堆积密度为80～100kg/m3。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
废水经过微生物制剂絮凝预处理后，由以“预缺氧+厌氧+缺氧+好氧”为主体的工艺进行处理，随后再经过膜反应器深度处理，处理出水进行回用。本发明在减小一体化处理技术设备的占地面积的同时，有效提高了脱氮除磷的效果。
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为本发明猪场废水的一体化处理技术设备的处理流程图；
图2为本发明猪场废水的一体化处理技术设备俯视方向的结构示意图；
图3为厌氧段的结构示意图；
图4为中沉池的污泥回流过程的示意图；
附图标记说明：1、分点进水系统；2、曝气供氧系统；3、污泥导流系统；31、第一污泥导流系统；32、第二污泥导流系统；33、第三污泥导流系统；301、阀门；302、污泥回流泵；4、硝化液回流系统；5、主体反应池；501、预处理段；502、预缺氧段；503、厌氧段；5031、壳体；5032、折流板；504、缺氧段；505、初沉池；506、好氧段；5061、好氧首段；5062、好氧中段；5063、好氧末段；507、中沉池；508、膜池；509、污泥池；510、清水池。
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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种猪场废水的一体化处理技术设备，以解决上述现有技术存在的技术问题，减小占地面积，提高脱氮除磷的效果。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-4所示，本发明提供一种猪场废水的一体化处理技术设备，包括主体反应池5、分点进水系统1、搅拌导流系统、曝气供氧系统2、污泥导流系统3和硝化液回流系统4。
主体反应池5是该设备的核心，是生化反应的主要场所。主体反应池5包括预处理段501以及依次连通的预缺氧段502、厌氧段503、缺氧段504、初沉池505、好氧段506、中沉池507、膜池508、污泥池509和清水池510，厌氧段503、缺氧段504和好氧段506的体积比为1:1:2.5～1:1:3。其中，好氧段506包括依次相互连通的好氧首段5061、好氧中段5062和好氧末段5063。
预处理段501投放有用以进行絮凝处理的微生物制剂，以去除废水中的大颗粒悬浮物质，避免常规使用的铁盐、铝盐及其聚合物造成的水体色度高、水体和污泥造成的重金属富集等，以及聚丙烯酰胺的使用给水体带来致畸、致癌、致突变物质等。
微生物制剂可选用现有技术中的材料，也可自行制备。本实施例中，微生物制剂采用自行制备的方式，以便将微生物的种类和比例调整至最佳，制备过程如下：第一步，耐高浓度氨氮菌的筛选，以LB培养基作为基质，以航空港污水处理厂(成都，四川)二沉池剩余活性污泥为菌源，通过向LB培养基加入不同浓度的氯化铵作为筛选培养基，以划线分离和富集的方法进行筛选；第二步，微生物制剂的生产，将所筛选的菌直接接种于猪场废水中，在25±5℃、150±30r/min的条件下发酵24±6h后，收集发酵液；第三步，微生物制剂的提取，在发酵液中加入2～4倍体积的蒸馏水进行稀释，经3000～5000r/min离心10～15min后，收集上清液，采用旋转蒸发器在40-50℃条件下浓缩收集到的上清液(浓缩至0.4～0.6倍体积)，在浓缩液中加入等体积的冰浴丙酮(含0.05～0.07％的β-巯基乙醇)，静置6～12h，3000～5000r/min离心10～15min收集沉淀物，沉淀物悬于含0.1％～0.2％DTT的4℃预冷丙酮(三氯醋酸与丙酮体积比1:8～1:9配制而成)中，-20℃条件下静置0.5～1h后，3000～5000r/min离心10～15min，得到沉淀物，采用真空干燥(60℃)，得到微生物制剂。
分点进水系统1用以将预处理段501的进水分别导流至预缺氧段502和厌氧段503。猪场废水(水量设为Q)经预处理段501去除其中大颗粒悬浮物质后，在分点进水系统1的作用下，分别在预缺氧段502和厌氧段503按照一定的比例进水。预缺氧段502进水量Q1控制为10％～20％Q，厌氧段503进水量Q2控制为80％～90％Q。
预缺氧段502发生的主要化学反应为反硝化细菌对硝酸盐的去除，厌氧段503发生的主要化学反应为聚磷菌的释磷。预缺氧段502的设置能够最大限度地避免中沉池507回流污泥中的硝态氮进入厌氧段503，对释磷造成影响。为提高净化效率，本实施例使用分点进水系统1将预处理后的废水分别导流至预缺氧段502和厌氧段503，这样，一方面预缺氧段502提供的碳源能有效地去除硝酸盐，另一方面可以保证厌氧段503聚磷菌释磷所需碳源。
优选地，厌氧段503包括两个相互连通的厌氧折流板反应器。如图3所示，每个厌氧折流板反应器包括壳体5031和设置于壳体5031顶部内表面的折流板5032。折流板5032包括上端的竖直段和下端的倾斜段，倾斜段偏向厌氧折流板反应器的出水口一侧。厌氧折流板5032将厌氧折流板反应器分为进水口侧和出水口侧两部分，进水口侧和出水口侧的宽度比为1：2～1:3。折流板5032底端距底板距离均为2～5cm，折流板5032的折角为45～60度。为了尽可能营造理想的厌氧条件，在厌氧段503上方使用密封橡胶垫和不锈钢盖板紧束密封，使空气不易于进入厌氧反应器中。厌氧段503上方还连接有集气管路，用以排出厌氧段503产生的沼气。
厌氧段503内设置有厌氧颗粒污泥，污泥加到厌氧折流板反应器隔室深度的1/3～1/2。通过污泥导流系统3将初沉池505部分污泥回流至厌氧段503，以维持厌氧段503的高效性。本实施例中，厌氧颗粒污泥是自行驯化制备得到的。
厌氧段503出水进入缺氧段504后，反硝化细菌利用污水中的有机质作为电子供体，中沉池507回流硝化液中的硝酸盐作为电子受体，将硝态氮转化为N2而脱除。
优选地，初沉池505上部为长方体状，能够暂时贮存缺氧段504出水。初沉池505底部为45度倒置半四面锥体状，可便于污泥的静沉。污泥部分回流至厌氧段503，回流比80％～120％，其余污泥进入污泥池509。初沉池505的设置及其污泥回流保证了缺氧段504生物反硝化脱氮的高效性。
好氧段506包括依次相互连通的好氧首段5061、好氧中段5062和好氧末段5063。好氧首段5061和好氧末段5063为圆柱状，使填料在曝气和搅拌的作用下具有更好的流化状态。好氧中段5062为条状，在水力停留时间不变的前提下，延长废水处理的路径长度。
优选地，曝气供氧系统2包括气源、穿孔管、气体流量计和泄气阀，气源采用涡流气泵。穿孔管一端与气源相连，穿孔管的另一端伸入好氧段506内，气体流量计和泄气阀设置于穿孔管上。泄气阀用以以控制曝气量的大小，气体流量计可以用于观测曝气量的大小，使好氧段506溶解氧浓度控制为2～5mg/L。
好氧段506投加有聚乙烯悬浮柱状载体填料，聚乙烯悬浮柱状载体填料的填充率为40％-60％。聚乙烯悬浮柱状载体填料的特点为：高度8～10mm，直径20～25mm，呈空心圆柱状类似蜂窝状结构，熔点125～135℃，比表面积为650～850m2/m3，堆积密度为80～100kg/m3。该填料表面呈惰性、化学性质稳定，挂膜效率高、流化状态好，生物膜更新速度快、水力条件好，可保持良好的供氧环境，填料的投放和回收简单。好氧首段5061、好氧中段5062和好氧末段5063的出口处设置有筛网，以防止填料流出。
搅拌导流系统包括搅拌结构、造浪泵、隔板和导流墙，用以控制水流方向，并采用造浪泵进行搅拌和推流，形成良好的水力条件。缺氧段504和好氧段506内均设置有搅拌结构，搅拌导流系统用以对缺氧段504和好氧段506内的猪场废水进行搅拌以及对猪场废水的整个流动过程进行导流。
好氧末段5063出水直接进入中沉池507。中沉池507上部为长方体状，能够暂时贮存好氧段506出水，以便通过硝化液回流系统4将中沉池507内的硝化液回流至缺氧段504首端，回流比150％～200％。中沉池507底部为45度倒置半四面锥体状，以便于污泥的静沉。污泥部分回流至预缺氧段502，回流比80％～120％，其余污泥进入污泥池509。中沉池507的设置可以避免后续膜池508投药除磷对回流至预缺氧段502污泥的影响。
中沉池507和初沉池505中污泥回流的结构相似，下面以中沉池507为例进行说明。如图4所示，中沉池507的下方有一个阀门301，用以控制污泥从中沉池507的流出。待污泥流出后，可以进入设置有污泥回流泵302的支路，以回流至预缺氧段502；也可以进入通向污泥池509的支路。污泥回流泵302并联旁通管，污泥回流泵302支路、旁通管支路和通向污泥池509的支路上均设置有阀门301。通过调节旁通管支路和污泥回流泵302支路上阀门301的闭合程度，可以控制污泥回流的流量。
污泥导流系统3包括第一污泥导流系统31、第二污泥导流系统32和第三污泥导流系统33，第一污泥导流系统31将初沉池505内的污泥分为两部分，一部分回流至厌氧段503，另一部分排至污泥池509；第二污泥导流系统32将中沉池507内的污泥分为两部分，一部分回流至预缺氧段502，另一部分排至污泥池509；第三污泥导流系统33将污泥池509内的污泥分为两部分，一部分回流至好氧段506，另一部分排出至污泥处理系统。
膜池508内的膜组件为中空纤维膜，猪场废水在产水泵吸力作用下穿过中空纤维膜，并进入清水池510，以实现中水回用。膜池508中被中空纤维膜截留的污泥进入污泥池509，污泥释磷后，一部分回流至好氧首段5061，剩余污泥则进入污泥处理系统，上清液进入清水池510，与膜池508出水合并回用。经过中沉池507的简单沉降后，膜池508的污泥浓度会降低，膜池508低污泥浓度可以减小膜污染的潜势。膜池508设置投药系统，以加强废水中磷的去除，药剂采用聚合氯化铝(PAC)。
清水池510用以贮存膜池508出水和污泥池509上清液，并进行消毒。清水池510中设置紫外灯消毒槽，共2个消毒模块，每个模块包括8支紫外灯。
猪场废水的一体化处理技术设备的尺寸为2000mm×1200mm×1000mm，实际水深600mm，设计处理规模为2.4～3.2m3/d。水力总停留时间为10.5～14.5h，其中预处理段501停留时间为0.25～0.75h；预缺氧段502停留时间为0.5～1h；厌氧段503停留时间为2～2.5h；缺氧段504停留时间为2～3h；初沉池505停留时间为0.75～1.25h；好氧首段5061、好氧中段5062、好氧末段5063停留时间分别为1.25～1.75h；中沉池507停留时间为0.75～1.25h；膜池508停留时间为1.25～1.75h；污泥池509停留时间为0.75～1.25h。
一体化设备预缺氧段502底部和好氧末段5063底部各设有一个紧急排放口，一体化设备正常运行时，紧急排放口阀门关闭，一体化设备运行出现故障或设备检修时，可从紧急排放口排放污水。
下面以猪场废水的具体处理实施例，说明本发明提供的一体化处理技术设备的处理效果。
实施例1、
猪场废水的一体化处理技术设备的运行条件：环境温度25±3℃；设计处理水量3m3/d，其中悬浮物质、COD、BOD5、氨氮、总磷浓度分别为467.6mg/L、1028.3mg/L、284.2mg/L、644.7mg/L、26.6mg/L；预缺氧段502进水量Q1＝15％Q，厌氧段503进水量Q1＝85％Q；预处理段501微生物制剂投加量20mg/L；厌氧折流板反应器的2个隔室下上向流室宽度比均为1:2，折流板5032底端距底板距离均为2cm，折流板5032的折角为45度，污泥采用本实验室自行培育的厌氧颗粒污泥，污泥加到厌氧折流板5032反应器隔室的1/3处；好氧首段5061溶解氧含量均控制在4±0.5mg/L，好氧中段5062溶解氧含量均控制在3±0.5mg/L，好氧末段5063溶解氧含量均控制在2±0.5mg/L，好氧段506内的悬浮柱状填料填充率为50％；初沉池505污泥回流比100％；中沉池507硝化液回流比150％、污泥回流比100％；膜池508PAC投加量50ppm。
在上述运行条件下，一体化处理技术设备的废水处理结果：经过40d稳定运行后，处理出水中的悬浮物质、COD、BOD5、氨氮、总磷浓度分别为12.4mg/L、151.2mg/L、32.8mg/L、6.18mg/L、2.44mg/L。
实施例2
猪场废水的一体化处理技术设备的运行条件：环境温度15±2℃；设计处理水量2.5m3/d，其中悬浮物质、COD、BOD5、氨氮、总磷浓度分别为467.6mg/L、1028.3mg/L、284.2mg/L、644.7mg/L、26.6mg/L；预缺氧段502进水量Q1＝10％Q，厌氧段503进水量Q1＝90％Q；预处理段501微生物制剂投加量30mg/L；厌氧折流板反应器的2个隔室下上向流室宽度比均为1:3，折流板5032底端距底板距离均为5cm，折流板5032的折角为45度，污泥采用本实验室自行培育的厌氧颗粒污泥，污泥加到厌氧折流板5032反应器隔室的1/2处；好氧首段5061溶解氧含量均控制在4.5±0.5mg/L，好氧中段5062溶解氧含量均控制在3.5±0.5mg/L，好氧末段5063溶解氧含量均控制在2.5±0.5mg/L，好氧段506内的悬浮柱状填料填充率为60％；初沉池505污泥回流比120％；中沉池507硝化液回流比200％、污泥回流比120％；膜池508PAC投加量80ppm。
在上述运行条件下，一体化处理技术设备的废水处理结果：经过40d稳定运行后，处理出水中的悬浮物质、COD、BOD5、氨氮、总磷浓度分别为16.2mg/L、173.6mg/L、34.1mg/L、6.77mg/L、2.95mg/L。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种猪场废水的一体化处理技术设备，其特征在于，包括主体反应池、分点进水系统、搅拌导流系统、曝气供氧系统、污泥导流系统和硝化液回流系统，所述主体反应池包括预处理段以及依次连通的预缺氧段、厌氧段、缺氧段、初沉池、好氧段、中沉池、膜池、污泥池和清水池；
所述预处理段投放有用以进行絮凝处理的微生物制剂；所述分点进水系统用以将所述预处理段的进水分别导流至所述预缺氧段和所述厌氧段；所述搅拌导流系统用以对所述缺氧段和所述好氧段内的猪场废水进行搅拌以及对猪场废水的整个流动过程进行导流；所述曝气供氧系统设置于所述好氧段；所述硝化液回流系统用以将所述中沉池内的硝化液回流至所述缺氧段；
所述污泥导流系统包括第一污泥导流系统、第二污泥导流系统和第三污泥导流系统，所述第一污泥导流系统将所述初沉池内的污泥分为两部分，一部分回流至所述厌氧段，另一部分排至所述污泥池；所述第二污泥导流系统将所述中沉池内的污泥分为两部分，一部分回流至所述预缺氧段，另一部分排至所述污泥池；所述第三污泥导流系统将所述污泥池内的污泥分为两部分，一部分回流至所述好氧段，另一部分排出至污泥处理系统。
2.根据权利要求1所述的猪场废水的一体化处理技术设备，其特征在于，所述膜池内的膜组件为中空纤维膜，所述膜池用以投放除磷药剂。
3.根据权利要求1所述的猪场废水的一体化处理技术设备，其特征在于，所述曝气供氧系统包括气源、穿孔管、气体流量计和泄气阀，所述穿孔管一端与所述气源相连，所述穿孔管的另一端伸入所述好氧段内，所述气体流量计和所述泄气阀设置于所述穿孔管上。
4.根据权利要求1所述的猪场废水的一体化处理技术设备，其特征在于，所述好氧段包括依次相互连通的好氧首段、好氧中段和好氧末段，所述好氧首段和所述好氧末段为圆柱状，所述好氧中段为条状。
5.根据权利要求1所述的猪场废水的一体化处理技术设备，其特征在于，所述清水池内设置有消毒槽，所述消毒槽包括紫外线消毒灯。
6.根据权利要求1所述的猪场废水的一体化处理技术设备，其特征在于，所述中沉池和所述初沉池的池底均为锥形。
7.根据权利要求1所述的猪场废水的一体化处理技术设备，其特征在于，所述厌氧段包括两个相互连通的厌氧折流板反应器，每个所述厌氧折流板反应器包括壳体和设置于所述壳体顶部内表面的折流板，所述折流板包括上端的竖直段和下端的倾斜段，所述倾斜段偏向所述厌氧折流板反应器的出水口一侧。
8.根据权利要求7所述的猪场废水的一体化处理技术设备，其特征在于，所述厌氧折流板将所述厌氧折流反应器分为进水口侧和出水口侧两部分，所述进水口侧和所述出水口侧的宽度比为1:2～1:3。
9.根据权利要求1所述的猪场废水的一体化处理技术设备，其特征在于，所述好氧段投加有聚乙烯悬浮柱状载体填料。
10.根据权利要求9所述的猪场废水的一体化处理技术设备，其特征在于，所述聚乙烯悬浮柱状载体填料为蜂窝状空心圆柱结构，所述聚乙烯悬浮柱状载体填料的比表面积为650～850m2/m3，堆积密度为80～100kg/m3。
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