CN108911135B - 一种畜禽废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种畜禽废水的处理方法，包括以下步骤：将畜禽废水经湿地进行初步处理；所述湿地中种植有水生植物；将所述初步处理后的废水进入膜生物反应器中进行厌氧‑好氧循环处理；所述膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜。本发明提供的畜禽废水的处理方法首先使用湿地对畜禽废水进行初步处理，将畜禽废水中的有机物、氮、磷等进行初步去除，再使用膜生物反应器对初步处理后的废水进行厌氧‑好氧循环处理，膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜，纤维膜中的醌基能够加速氮的还原过程，提高厌氧条件下反硝化的速率，从而达到高效脱氮的目的，实现去除COD和脱氮同时完成的目的。

Description

一种畜禽废水的处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种畜禽废水的处理方法。
背景技术
近年来，随着经济增长和人民生活水平提高，以规模化养殖模式为主的禽养殖业迅速发展。但是，畜禽养殖业发展也带来了一系列环境问题。规模化畜禽养殖场所产生的废水水量较大且集中，污染物浓度高，如不经过处理直接排放于环境或农用，将造成生态环境和农田的严重污染，并对畜禽和畜产品以及人类本身的健康产生严重危害。畜禽养殖废水的成分复杂，主要由尿液、饲料残渣、粪便以及圈舍冲水组成，其中冲洗水和尿液占主要部分。目前，禽畜养殖业无论集约化养殖场或分散的养殖户，90％以上没有污水处理设施，禽粪便直接排入水体，其中COD、N和P的排放量已分别占总负荷的7.13％、16.7％和10.1％。
国内外对畜禽养殖废水的处理技术多种多样。其中，厌氧处理技术是在厌氧条件下，通过专性和兼性厌氧微生物的共同作用，将有机物进行分解，这种方法可使畜禽废水中的COD去除率达85％～90％，且能杀死传染病菌，利于养殖场的防疫。
但是，厌氧处理方法处理处理时间长，管理难度大，对COD和悬浮物的去除效果明显，但是对于氨氮的去除效果很差，出水水质达不到污水排放标准，并且在处理过程中会产生恶臭、有毒的H2S气体，污染大气。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种脱氮效率高、操作简单、不产生二次污染的畜禽废水处理方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种畜禽废水的处理方法，包括以下步骤：
将畜禽废水经湿地进行初步处理；所述湿地中种植有水生植物；
将所述初步处理后的废水进入膜生物反应器中进行厌氧-好氧循环处理；所述膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜。
优选的，所述含有醌基的中空纤维膜在膜生物反应器中的运行通量大于等于10L/(m2·h)，膜平均孔径为0.1微米。
优选的，所述膜生物反应器中的污泥浓度为7～8g/L。
优选的，所述湿地的水深为3～5m。
优选的，所述畜禽废水在湿地中的水力停留时间为8～12h。
优选的，所述厌氧-好氧循环处理过程中单次好氧处理的时间为50～70min，单次厌氧处理的时间为50～70min。
优选的，所述好氧处理的溶氧量为2～4mg/L。
优选的，所述厌氧处理的氧化还原电位为-90～-120mv。
优选的，所述初步处理后的废水在膜生物反应器中的水力停留时间为8～20h。
本发明提供了一种畜禽废水的处理方法，包括以下步骤：将畜禽废水经湿地进行初步处理；所述湿地中种植有水生植物；将所述初步处理后的废水进入膜生物反应器中进行厌氧-好氧循环处理；所述膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜。本发明提供的畜禽废水的处理方法首先使用湿地对畜禽废水进行初步处理，湿地中的水生植物会利用废水中的营养物质，从而将畜禽废水中的有机物、氮、磷等进行初步去除；再使用膜生物反应器对初步处理后的废水进行厌氧-好氧循环处理，膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜，纤维膜中的醌基在微生物脱氮过程中，可以作为电子转移载体介入反硝化过程，加速氮的还原过程，提高厌氧条件下反硝化的速率，从而达到高效脱氮的目的，实现去除COD和脱氮同时完成的目的，在好氧处理过程中，废水中的COD和SS被进一步脱除，使出水达到一级排放标准。实施例结果表明，使用本发明提供的方法对畜禽废水进行处理，出水中COD含量小于200mg/L，氨氮含量小于20mg/L，悬浮物总颗粒(SS)为0。
附图说明
图1为本发明实施例提供的畜禽废水处理流程示意图；
图1中：1-湿地；2-膜生物反应器；3-含有醌基的中空纤维膜；4-曝气装置；5-搅拌装置；6-泵。
具体实施方式
本发明提供了一种畜禽废水的处理方法，包括以下步骤：
将畜禽废水经湿地进行初步处理；所述湿地中种植有水生植物；
将所述初步处理后的废水进入膜生物反应器中进行厌氧-好氧循环处理；所述膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜。
本发明将畜禽废水经湿地进行初步处理。本发明对所述畜禽废水的来源没有特殊要求，本领域技术人员熟知的畜禽养殖废水都可以使用本发明的方法进行处理，在本发明的具体实施例中，所述畜禽废水中的COD含量优选为8000～20000mg/L，氨氮含量优选为600～2000mg/L，悬浮物总颗粒(SS)优选为200～1000mg/L。
在本发明中，所述湿地中种植有水生植物，所述水生植物优选为水葫芦和/或水花生，本发明对所述水生植物的种植量没有特殊要求，按照本领域技术人员熟知的方法进行种植、生长和管理即可。在本发明中，所述湿地优选为人工建造的水池，所述湿地的水深优选为3～5m，更优选为3.5～4.5m，本发明对所述水池的体积没有特殊要求，在本发明的具体实施例中，优选根据废水的处理量确定水池的体积。在本发明中，所述畜禽废水在湿地中的水力停留时间优选为8～12h，更优选为10h；本发明对所述畜禽废水的进水流量没有特殊要求，在本发明的具体实施例中，可根据废水处理量和水力停留时间等因素确定具体的进水流量。
在本发明中，水生植物可以吸收畜禽废水中的氮、磷等营养物质来满足自身生长的需要，且能够对有机物和SS等进行有效的吸收，从而初步降低畜禽废水的COD含量、氨氮含量和SS含量。
初步处理完成后，本发明将所述初步处理后的废水进入膜生物反应器中进行厌氧-好氧循环处理。本发明所述的膜生物反应器为厌氧-好氧一体化膜生物反应器(AOMBR)，所述AOMBR中装填有含有醌基的中空纤维膜，且AOMBR中央装有搅拌装置，用于在厌氧处理过程中进行搅拌；底部有曝气装置，用于在好氧处理过程中进行曝气以提供氧气；所述AOMBR中接种有污泥。本发明优选通过泵实现畜禽废水在湿地和膜生物反应器之间的流通。
在本发明中，所述膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜；所述含有醌基的中空纤维膜的的通量优选大于等于10L/(m2·h)，更优选为10～15L/(m2·h)；所述含有醌基的中空纤维膜中醌基化合物的质量分数优选大于5％，更优选为10％～15％；所述含有醌基的中空纤维膜的平均孔径优选为0.1微米。在本发明的具体实施例中，面积为1m2的膜丝1h能够过滤至少10L废水，本发明优选根据畜禽废水的处理量确定中空纤维膜的总面积；本发明对含有醌基的中空纤维膜的来源没有特殊要求，在本发明的具体实施例中，优选参照专利号为ZL201610019907.1或ZL201510975517.7的专利中公布的方案进行制备。本发明对所述含有醌基的中空纤维膜的装填方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的方法进行装填即可。
本发明对所述初步处理后的废水的在膜生物反应器中的进水速率没有特殊要求，在本发明的具体实施例中，可根据废水处理量及进水管截面积等因素确定具体的进水速率。
在本发明中，所述膜生物反应器中的污泥浓度优选为7～8g/L，更优选为7.5g/L。本发明对所述污泥的种类没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的污水处理用污泥即可。
在本发明中，所述初步处理后的污水进入膜生物反应器后先进行厌氧处理再进行好氧处理，依次循环。在本发明中，所述厌氧-好氧循环处理过程中单次厌氧处理的时间优选为50～70min，更优选为60min；所述厌氧处理的氧化还原电位优选为-90～-120mv，更优选为-100mv；本发明优选在搅拌条件下进行厌氧处理，所述搅拌的转速优选小于等于5转/min，更优选为3～4转/min，本发明通过搅拌使污泥悬浮在水中，与带有醌基的中空纤维膜充分接触，避免污泥沉积造成反应效率降低，本发明优选在膜生物反应器中设置水力搅拌器，为避免搅拌过程碰触到中空纤维膜，本发明优选将中空纤维膜装填在膜生物反应器的四周，将水力搅拌器设置在膜生物反应器中央。
在本发明中，纤维膜中含有醌基，醌基在微生物脱氮过程中，可以作为电子转移载体介入反硝化过程，参与并促进硝酸盐(亚硝酸盐)的还原过程，加快厌氧处理过程中反硝化过程的速率，从而达到高效脱氮的目的，本发明通过厌氧处理将畜禽废水中的硝态氮高效还原为氮气，同时对畜禽废水中的有机物进行降解，将废水中的大分子量的有机物分解成较小分子量的有机物，降低畜禽废水的COD值。
在本发明中，所述单次好氧处理的时间优选为50～70min，更优选为60min；所述好氧处理的溶氧量优选为2～4mg/L，更优选为3mg/L。本发明优选通过曝气对好氧处理提供氧气，曝气过程可以使污水发生搅动，因而好氧处理过程无需进行搅拌，本发明优选在膜生物反应器底部设置曝气装置，本发明对所述曝气装置没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的曝气装置，能够为好氧处理提供氧气即可。在好氧处理过程中，畜禽废水中的氨态氮被氧化为硝态氮或亚硝态氮，同时将畜禽废水中的小分子量有机物分解为无机物。
在本发明中，所述初步处理后的废水在膜生物反应器中的水力停留时间优选为8～20h，更优选为9～12h；在该水力停留时间内，所述厌氧-好氧循环处理循环至少2个周期。
在本发明的具体实施例中，优选首先将初步处理后的废水进入膜生物反应器中进行厌氧处理，厌氧处理过程中关闭曝气装置，开启搅拌装置，厌氧处理50～70min后关闭搅拌装置，开启曝气装置，进行好氧处理50～70min，然后再进行厌氧处理，依次类推，直至初步处理后的废水在膜生物反应器中的水力停留时间达到7～9h后将处理后的废水排出。本发明优选在好氧处理阶段进行出水，好氧处理阶段的曝气处理可以搅动膜丝，出水时污泥不易粘附在膜丝表面，厌氧处理阶段膜丝的搅动力度不足，出水时会造成污泥粘附在膜丝表面，造成膜丝的污染，影响出水速率。
本发明的水处理过程示意图如图1所示，畜禽废水流经湿地1进行初步处理，初步处理后的废水进入膜生物反应器(AOMBR)2中进行厌氧-好氧循环处理，膜生物反应器中装填含有醌基的中空纤维膜3，厌氧处理过程中开启搅拌装置5，关闭曝气装置4，好氧处理过程中关闭搅拌装置5，开启曝气装置4，循环处理后达标的废水通过抽吸泵引到污水系统的排放口进行排放，本发明对膜生物反应器中污泥的处理方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的方法进行处理即可，在本发明的具体实施例中，优选定时排泥以确保水处理效果。
下面结合实施例对本发明提供的畜禽废水的处理方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
畜禽废水中COD的初始含量为8000mg/L，氨氮初始含量为600mg/L，SS初始含量为200mg/L；
禽畜废水先经由湿地进行初步处理，湿地为人工建造的水池，中间种以水葫芦、水花生一类对有机物、氮、磷有高效吸附和利用的水生植物，畜禽废水在湿地中的水力停留时间为10h；
经过湿地后的禽畜废水进入厌氧-好氧一体化膜生物反应器(以下简称AOMBR)进行厌氧-好氧循环处理，反应器内装填的膜丝为含有醌基的中空纤维膜；
AOMBR反应器中的污泥浓度为7-8g/L；AOMBR按以下参数运行：进水速率为3m/min，厌氧处理过程不曝气、水力搅拌60min，氧化还原电位为-100mv；然后进行好氧处理60min，好氧处理过程曝气，不搅拌，溶氧控制在3mg/L，好氧处理过程通过膜丝出水；水力停留时间HRT为8h，然后废水达标排放。
对处理后的畜禽废水中的COD值、氨氮含量和SS含量进行检测，所得结果见表1；
表1畜禽废水处理前后的水质变化
Figure BDA0001733680600000061
根据表1中的数据可以看出，未经处理的畜禽废水中COD、氨氮和SS含量都很高，经湿地处理后废水中的COD、氨氮和SS含量都有一定程度的降低，经AOMBR处理后，出水中的COD含量小于200mg/L，氨氮含量小于20mg/L，其中SS完全被去除，可以看出，本发明提供的畜禽废水的处理方法达到了高效脱氮的目的，取得了氨氮和COD同时去除的效果。
实施例2
畜禽废水中COD的初始含量为12000mg/L，氨氮初始含量为1300mg/L，SS初始含量为800mg/L；
禽畜废水先经由湿地进行初步处理，湿地为人工建造的水池，中间种以水葫芦、水花生一类对有机物、氮、磷有高效吸附和利用的水生植物，畜禽废水在湿地中的水力停留时间为12h；
经过湿地后的禽畜废水进入厌氧-好氧一体化膜生物反应器(以下简称AOMBR)中进行厌氧-好氧循环处理，反应器内装填的膜丝为含有醌基的中空纤维膜；
AOMBR反应器中的污泥浓度为7-8g/L；AOMBR按以下参数运行：进水速率为2m/min，厌氧处理过程不曝气、水力搅拌60min，氧化还原电位为-110mv；然后进行好氧处理60min，好氧处理过程曝气，不搅拌，溶氧控制在2.5mg/L，好氧处理过程通过膜丝出水；水力停留时间HRT为12h，然后废水达标排放。
对处理后的畜禽废水中的COD值、氨氮含量和SS含量进行检测，所得结果见表2；
表2畜禽废水处理前后的水质变化
Figure BDA0001733680600000071
根据表2中的数据可以看出，处理后的畜禽废水中的COD含量小于200mg/L，氨氮含量小于20mg/L，其中SS完全被去除，可以看出，本发明提供的畜禽废水的处理方法达到了高效脱氮的目的，取得了氨氮和COD同时去除的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种畜禽废水的处理方法，通过以下步骤进行处理：
将畜禽废水经湿地进行初步处理；所述湿地中种植有水生植物；
将所述初步处理后的废水进入膜生物反应器中进行厌氧-好氧循环处理；所述膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜；所述含有醌基的中空纤维膜中醌基化合物的质量分数大于5％；所述厌氧-好氧循环处理中好氧处理的溶氧量为2～4mg/L，所述厌氧-好氧循环处理中厌氧处理的氧化还原电位为-90～-120mv；所述含有醌基的中空纤维膜在膜生物反应器中的运行通量大于等于10L/(m2·h)，膜平均孔径为0.1微米；所述膜生物反应器中的污泥浓度为7～8g/L；所述湿地的水深为3～5m；所述畜禽废水在湿地中的水力停留时间为8～12h；所述初步处理后的废水在膜生物反应器中的水力停留时间为8～9h；所述畜禽废水中的COD含量为8000～20000mg/L，氨氮含量为600～2000mg/L，悬浮物总颗粒为200～1000mg/L。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述厌氧-好氧循环处理过程中单次好氧处理的时间为50～70min，单次厌氧处理的时间为50～70min。
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