CN109455883A - 畜禽养殖废水处理方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种畜禽养殖废水处理方法和系统，属于环境工程的水污染治理领域，通过对畜禽养殖废水进行固液分离后进一步混凝沉淀去除废水中的悬浮物；对去除悬浮物的废水进行水解完全混合，调节均化废水的水质水量，使大分子有机污染物转化为易降解的小分子有机物；然后采用厌氧氨氧化技术去除废水中的有机污染物和氨氮，再利用缺氧好氧工艺进一步降解废水中的有机物并脱氮除磷后泥水分离；最后再次混凝沉淀后出水达标排放。本发明通过将畜禽养殖废水中的固体污染物去除后分步多级有效去除废水中的有机污染物和氨氮污染物，使出水最终达标排放，本发明工艺可靠、处理效果好、运行成本低。

Description

畜禽养殖废水处理方法和系统
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法和系统，尤其是一种高氨氮的畜禽养殖废水处理方法和系统，属于环境工程的水污染治理领域。
背景技术
畜禽养殖废水是畜禽养殖过程中清理清洗牲畜粪便过程中产生的废水，规模化养殖场每天排放大量畜禽养殖废水，这种废水中含有大量的污染物，如悬浮物、COD、氨氮、磷酸盐、重金属、残留的兽药和大量的病原体等，如不经处理直接排放，将对周围环境造成严重的污染,这给我们的生活产生极其不良的影响。目前，就畜禽养殖废水的处理来说，仅去除有机物己不成问题,但对其中氮（特别是氨氮、有机氮）的去除却还没有既经济又有效的处理方法,传统的A/O（缺氧/好氧）工艺，耗能高且投资大，更重要的是A/O法仍无法实现氨氮的有效去除，而后续处理经常采用人工湿地或氧化塘等生态处理技术，效率低，占地面积大。亟需一条工艺可靠、运行稳定、成本相对较低的处理工艺来解决上述问题。
如申请号CN201810236919.9，名称为“一种猪场废水处理工艺及装置”的发明专利申请公开了一种猪场废水处理工艺及装置，包括预处理：废水先进入集水池蓄积水量，接着送至固液分离罐进行固液分离；固液分离后的液体送入混凝分离池，加入混凝剂和氧化剂混合均匀，接着送入沉淀池沉淀；沉淀池内的污水通过溢流进入厌氧池厌氧处理，厌氧处理后的污水通过溢流方式进入二次厌氧池；二次厌氧处理后的废水进入好氧池净化处理；好氧池净化处理后的污水进入生物沸石床进行净化；经过生物沸石床净化后的水储存至配水箱内。通过上述技术方案，解决了现有技术中养殖场处理工艺复杂、运行成本高的问题。
又如申请号CN201710561172.X，名称为“一种奶牛养殖场的粪污处理系统及处理方法”的发明专利申请公开了一种奶牛养殖场的粪污处理系统及处理方法，系统由捞渣池、格栅、调节池、固液分离机、水解酸化池、UASB池、缺氧池、厌氧池、好氧池、二沉池、消毒池等单元连接组成；本发明充分考虑了奶牛养殖场粪污的处理难点，采用水解酸化—UASB池—A\A\O(缺氧-厌氧-好氧)—沉淀的组合工艺该方法遵循循环经济原理和理念，即能够高效处理高浓度有机废水和牛粪中含有的大量未被消化的纤维，又能够回收沼气，降低了粪污处理的投资成本和运行成本，同时尽可能将奶牛场粪污经济化地进行无害化处理，可以很好地满足奶牛养殖场场粪污水处理的需要。
上述文件虽然都涉及到养殖废水的处理，但由于养殖废水中有机污染物含量复杂，不但有大分子有机物、氨氮，还有一定的磷含量，上述方法都无法对废水内的污染物进行有效去除，因此还是需要改进。
发明内容
本发明针对当前畜禽养殖废水处理中存在的问题，提出了一种工艺可靠、处理效果好、运行成本低的畜禽养殖废水处理方法和系统，对畜禽养殖废水进行有效处理后达标排放。
本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种畜禽养殖废水处理方法，通过对畜禽养殖废水进行固液分离后进一步混凝沉淀去除废水中的悬浮物；对去除悬浮物的废水进行水解完全混合，调节均化废水的水质水量，使大分子有机污染物转化为易降解的小分子有机物；然后采用厌氧氨氧化技术去除废水中的有机污染物和氨氮，再利用缺氧好氧工艺进一步降解废水中的有机物并脱氮除磷后泥水分离；最后再次混凝沉淀后出水达标排放。
进一步地，对畜禽养殖废水进行固液分离是指将畜禽养殖废水输送至固液分离机，去除废水中大颗粒物，对粪渣等进行脱水，使废渣含水率低于20%。
进一步地，混凝沉淀去除废水中的悬浮物是指加入混凝、助凝药剂PAC和PAM，将废水中的悬浮物产生絮凝沉淀，其中投加的PAC和PAM溶液中，PAC和PAM的投加量分别不低于1.8g/L和0.006g/L，混凝沉淀单元的水力停留时间不低于1h。
进一步地，废水进行水解完全混合是指利用潜水搅拌机对养殖废水进行充分搅拌混合，且搅拌混合的水力停留时间不低于48小时。
进一步地，采用厌氧氨氧化技术是指采用两级UASB将大分子有机物分解为易分解的小分子物质后通过氨氧化去除，并在两级UASB后面设置接触氧化单元提供电子受体亚硝酸盐回流至第一级UASB，同时在接触氧化单元内去除部分有机污染物。
进一步地，第一级UASB有机负荷5-10kgCOD/(m3.d)，第二级UASB有机负荷3-4kgCOD/(m3.d)，分反应、沉淀两区，有效水深范围5-8米，升流速度不应高于0.8m/h，第二级升流式厌氧污泥床反应器水力停留时间不低于24h。
进一步地，接触氧化单元的回流比范围为100-300%。
进一步地，在接触氧化单元内的底部设置悬浮式蜂窝填料，蜂窝填料的填充率范围30-50%，接触氧化单元水力停留时间为2-4h，汽水比为6-12:1。
进一步地，缺氧好氧工艺中，缺氧段水力停留时间为1-3h，好氧段的水力停留时间为6-8h，好氧段汽水比范围12-16:1，好氧段混合液回流至缺氧段，回流比150-450%。
进一步地，若缺氧段反硝化时缺乏有机电子供体，可将部分固液分离并沉淀去除后完全混合的废水直接送至缺氧段进行处理，送入的废水量根据缺氧段的实际情况确定。
进一步地，泥水分离在竖流式沉淀池内进行，竖流式沉淀池表面水力负荷范围为0.5-1.2m3/(m2.h)，沉淀时间范围2-4h。
进一步地，再次混凝沉淀在混凝沉淀池内加入铁铝复合药剂对水中的微小悬浮物进行絮凝沉淀去除，并降低出水色度，其中铁铝复合药剂投加量分别不低于0.8-2.5g/L，混凝沉淀池内的水力停留时间不低于1h。
一种畜禽养殖废水处理系统，包括依次连通的固液分离单元、第一次混凝沉淀单元、水解混合调节单元、两级UASB单元和接触氧化单元、缺氧好氧单元、泥水分离单元、以及第二次混凝沉淀单元，其中接触氧化单元与两级UASB单元回流连通。
进一步地，固液分离单元设有固液分离机，固液分离机的筛网孔孔径小于等于1mm。
进一步地，第一次混凝沉淀单元内设有药剂投加装置，投加的药剂为混凝剂PAC和絮凝剂PAM。
进一步地，水解混合调节单元内设有潜水搅拌机。
进一步地，两级UASB单元包括依次连通的第一级UASB单元和第二级UASB单元。
进一步地，接触氧化单元底部设置悬浮式蜂窝填料，蜂窝填料的填充率范围30-50%。
进一步地，缺氧好氧单元包括依次连接的缺氧段和好氧段，且好氧段与缺氧段回流连接。
进一步地，泥水分离单元设有竖流式沉淀池。
进一步地，第二次混凝沉淀单元设有药剂投加装置，投加的药剂为铁铝复合药剂。
进一步地，水解混合调节单元出水处设有管道直接连接至缺氧好氧单元的缺氧段。
本发明的有益效果是：
1. 本发明通过将畜禽养殖废水中的固体污染物去除后分步多级有效去除废水中的有机污染物和氨氮污染物，使出水最终达标排放，本发明工艺可靠、处理效果好、运行成本低。
2. 本发明在两级UASB后设置接触氧化单元与第一级UASB回流连通，为两级UASB单元提供足够的厌氧氨氧化所需的电子受体亚硝酸盐（NO2 --N），最大限度地去除废水中的有机污染物和氨氮污染物。
3. 本发明的缺氧好氧单元可根据实际情况直接从水解混合调节单元获取废水，以保证缺氧好氧单元内进行反硝化反应时有足够的有机电子供体，保证对不同水质的废水都能进行有效的污染物去除处理。
附图说明
图1为本发明流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例一
如图1所示，一种畜禽养殖废水处理系统，包括依次连通的固液分离单元、第一次混凝沉淀单元、水解混合调节单元、两级UASB单元和接触氧化单元、缺氧好氧单元、泥水分离单元、以及第二次混凝沉淀单元。
固液分离单元设有固液分离机，将畜禽养殖废水输送至固液分离机，去除废水中大颗粒物，对粪渣等进行脱水，固液分离机的筛网孔孔径小于等于1mm，对截获的废渣具有脱水功能，废渣含水率应低于20%。截获的废渣进行收集后发酵处理即成为有机肥料可用于农业种植，而出水进入第一次混凝沉淀单元进行后续处理。
第一次混凝沉淀单元内设有药剂投加装置，投加的药剂为混凝、助凝药剂PAC和PAM，具体地，将PAC和PAM配置成质量分数为30%和0.2%水溶液，PAC和PAM溶液投加量分别不低于6ml/L和3ml/L，混凝沉淀单元的水力停留时间不低于1h。通过加入混凝药剂使废水中的固体物资产生絮凝沉淀，进一步去除废水中的细小悬浮物，沉淀出的废渣进行收集后发酵处理即成为有机肥料可用于农业种植，而出水进入水解混合调节单元。
水解混合调节单元内设置有潜水搅拌机，对废水进行充分搅拌混合，废水在水解混合调节单元内的水力停留时间不低于48小时，使大分子有机污染物转化为易降解小分子有机物。水解混合调节单元的出水均匀进入两级UASB单元。
两级UASB单元的第一级UASB有机负荷5-10kgCOD/(m3.d)，第二级UASB有机负荷3-4kgCOD/(m3.d)，第一级UASB主要用于高效去除废水中的有机污染物，同时能生成沼气，生成的沼气既可作为清洁能源利用，冬季低温时还可以用来对待处理的混合液进行加热，提高冬季第二级UASB反应器的厌氧氨氧化效果。第二级UASB反应器主要利用厌氧氨氧化技术高效去除废水中的氨氮。第二级UASB反应器的水力停留时间不低于24h。
接触氧化单元的底部设置有悬浮式蜂窝填料，蜂窝填料的填充率范围30-50%，接触氧化单元水力停留时间为2-4h，汽水比为6-12:1，确保产生大量的亚硝氮，为厌氧氨氧化提供所需的电子受体。废水与氧气接触氧化后回流至第一级UASB反应器，用于消除回流液中剩余氧对厌氧氨氧化的影响，回流比范围为100-300%，主要为第二级UASB单元提供厌氧氨氧化所需的电子受体亚硝酸盐（NO2 --N），同时去除部分有机污染物。出水进入缺氧好氧单元。
缺氧好氧单元划分为缺氧段和好氧段两段，缺氧段水力停留时间为1-3h，好氧段的水力停留时间为6-8h，好氧段汽水比范围12-16:1，好氧段混合液回流至缺氧段，回流比150-450%。若缺氧段反硝化时缺乏有机电子供体，可将小部分水解混合调节单元出水直接送至缺氧段，送的水量根据实际情况确定。在缺氧好氧单元内充分降解有机污染物并进行脱氮除磷，出水进入泥水分离单元。
泥水分离单元设有竖流式沉淀池，竖流式沉淀池表面水力负荷范围为0.5-1.2m3/(m2.h)，沉淀时间范围2-4h，对缺氧好氧单元出水进行泥水分离，沉淀污泥收集后发酵处理即成为有机肥料可用于农业种植，出水进入第二次混凝沉淀单元。
第二次混凝沉淀单元设有药剂投加装置，投加的药剂为铝复合药剂加药装置，其水力停留时间不低于1h。具体地，将铁铝复合药剂配置成质量分数为20-30%水溶液，铁铝复合药剂投加量分别不低于4-8ml/L。第二次混凝沉淀单元进一步去除水中的微小悬浮物，同时降低出水中色度，使出水达标排放。
上述实施例还涉及一种畜禽养殖废水处理方法，通过对畜禽养殖废水进行固液分离后进一步混凝沉淀去除废水中的悬浮物；对去除悬浮物的废水进行水解完全混合，调节均化废水的水质水量，使大分子有机污染物转化为易降解的小分子有机物；然后采用厌氧氨氧化技术去除废水中的有机污染物和氨氮，再利用厌氧好氧工艺进一步降解废水中的有机物并脱氮除磷后泥水分离；最后再次混凝沉淀后出水达标排放。
对畜禽养殖废水进行固液分离是指将畜禽养殖废水输送至固液分离机，去除废水中大颗粒物，对粪渣等进行脱水，使废渣含水率低于20%。因养殖废水中废渣含量较高，进行固液分离后废渣可进行收集发酵后成为有机肥，同时减轻后续废水处理中的压力。
混凝沉淀去除废水中的悬浮物是指加入混凝、助凝药剂PAC和PAM，将废水中的悬浮物产生絮凝沉淀，其中投加的PAC和PAM溶液中，PAC和PAM的投加量分别不低于1.8g/L和0.006g/L，混凝沉淀单元的水力停留时间不低于1h。针对养殖废水中固体状污染物含量高的情况通过混凝沉淀再次去除废水中的悬浮物，将沉淀物收集发酵形成有机肥，同时减轻后续废水处理中的压力。
废水进行水解完全混合是指利用潜水搅拌机对养殖废水进行充分搅拌混合，且搅拌混合的水力停留时间不低于48小时。
采用厌氧氨氧化技术是指采用两级UASB将大分子有机物分解为易分解的小分子物质后通过氨氧化去除，并在两级UASB后面设置接触氧化单元提供电子受体亚硝酸盐回流至第一级UASB，同时在接触氧化单元内去除部分有机污染物。
第一级UASB有机负荷5-10kgCOD/(m3.d)，第二级UASB有机负荷3-4kgCOD/(m3.d)，第二级升流式厌氧污泥床反应器的水力停留时间不低于24h。
接触氧化单元的回流比范围为100-300%。
在接触氧化单元内的底部设置悬浮式蜂窝填料，蜂窝填料的填充率范围30-50%，接触氧化单元水力停留时间为2-4h，汽水比为6-10:1。
缺氧好氧工艺中，缺氧段水力停留时间为1-3h，好氧段的水力停留时间为6-8h，好氧段汽水比范围12-16:1，好氧段混合液回流至缺氧段，回流比150-450%。
若缺氧段反硝化时缺乏有机电子供体，可将部分固液分离并沉淀去除后完全混合的废水直接送至缺氧段进行处理，送入的废水量根据缺氧段的实际情况确定。
泥水分离在竖流式沉淀池内进行，竖流式沉淀池表面水力负荷范围为0.5-1.2m3/(m2.h)，沉淀时间范围2-4h。
再次混凝沉淀在混凝沉淀池内加入铁铝复合药剂对水中的微小悬浮物进行絮凝沉淀去除，并降低出水色度，其中铁铝复合药剂投加量分别不低于0.8-2.4g/L，混凝沉淀池内的水力停留时间不低于1h。
可见，本发明通过将畜禽养殖废水中的固体污染物去除后分步多级有效去除废水中的有机污染物和氨氮污染物，使出水最终达标排放，本发明工艺可靠、处理效果好、运行成本低。
本发明在两级UASB后设置接触氧化单元与第一级UASB回流连通，为两级UASB单元提供足够的厌氧氨氧化所需的电子受体亚硝酸盐（NO2 --N），最大限度地去除废水中的有机污染物和氨氮污染物。
本发明的缺氧好氧单元可根据实际情况直接从水解混合调节单元获取废水，以保证缺氧好氧单元内进行反硝化反应时有足够的有机电子供体，保证对不同水质的废水都能进行有效的污染物去除处理。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种畜禽养殖废水处理方法，其特征在于：通过对畜禽养殖废水进行固液分离后进一步混凝沉淀去除废水中的悬浮物；对去除悬浮物的废水进行水解完全混合，调节均化废水的水质水量，使大分子有机污染物转化为易降解的小分子有机物；然后采用厌氧氨氧化技术去除废水中的有机污染物和氨氮，再利用缺氧好氧工艺进一步降解废水中的有机物并脱氮除磷后泥水分离；最后再次混凝沉淀后出水达标排放。
2.如权利要求1所述的畜禽养殖废水处理方法，其特征在于：对畜禽养殖废水进行固液分离是指将畜禽养殖废水输送至固液分离机，去除废水中大颗粒物，对粪渣等进行脱水，使废渣含水率低于20%。
3.如权利要求1所述的畜禽养殖废水处理方法，其特征在于：混凝沉淀去除废水中的悬浮物是指加入混凝、助凝药剂PAC和PAM，将废水中的悬浮物产生絮凝沉淀，其中投加的PAC和PAM溶液中，PAC和PAM的投加量分别不低于1.8g/L和0.006g/L，混凝沉淀单元的水力停留时间不低于1h；
废水进行水解完全混合是指利用潜水搅拌机对养殖废水进行充分搅拌混合，且搅拌混合的水力停留时间不低于48小时。
4.如权利要求1所述的畜禽养殖废水处理方法，其特征在于：采用厌氧氨氧化技术是指采用两级UASB将大分子有机物分解为易分解的小分子物质后通过氨氧化去除，并在两级UASB后面设置接触氧化单元提供电子受体亚硝酸盐回流至第一级UASB，同时在接触氧化单元内去除部分有机污染物；
第一级UASB有机负荷5-10kgCOD/(m3.d)，第二级UASB有机负荷3-4kgCOD/(m3.d)，分反应、沉淀两区，有效水深范围5-8米，升流速度不应高于0.8m/h，第二级升流式厌氧污泥床反应器水力停留时间不低于24h；
接触氧化单元的回流比范围为100-300%；
在接触氧化单元内的底部设置悬浮式蜂窝填料，蜂窝填料的填充率范围30-50%，接触氧化单元水力停留时间为2-4h，汽水比为6-12:1。
5.如权利要求1所述的畜禽养殖废水处理方法，其特征在于：缺氧好氧工艺中，缺氧段水力停留时间为1-3h，好氧段的水力停留时间为6-8h，好氧段汽水比范围12-16:1，好氧段混合液回流至缺氧段，回流比150-450%。
6.如权利要求1所述的畜禽养殖废水处理方法，其特征在于：若缺氧段反硝化时缺乏有机电子供体，可将部分固液分离并沉淀去除后完全混合的废水直接送至缺氧段进行处理，送入的废水量根据缺氧段的实际情况确定。
7.如权利要求1所述的畜禽养殖废水处理方法，其特征在于：泥水分离在竖流式沉淀池内进行，竖流式沉淀池表面水力负荷范围为0.5-1.2m3/(m2.h)，沉淀时间范围2-4h；
再次混凝沉淀在混凝沉淀池内加入铁铝复合药剂对水中的微小悬浮物进行絮凝沉淀去除，并降低出水色度，其中铁铝复合药剂投加量分别不低于0.8-2.4g/L，混凝沉淀池内的水力停留时间不低于1h。
8.一种畜禽养殖废水处理系统，其特征在于：包括依次连通的固液分离单元、第一次混凝沉淀单元、水解混合调节单元、两级UASB单元和接触氧化单元、缺氧好氧单元、泥水分离单元、以及第二次混凝沉淀单元，其中接触氧化单元与两级UASB单元回流连通。
9.如权利要求8所述的畜禽养殖废水处理系统，其特征在于：固液分离单元设有固液分离机，固液分离机的筛网孔孔径小于等于1mm；
第一次混凝沉淀单元内设有药剂投加装置，投加的药剂为混凝剂PAC和絮凝剂PAM；
水解混合调节单元内设有潜水搅拌机；
两级UASB单元包括依次连通的第一级UASB单元和第二级UASB单元；
接触氧化单元底部设置悬浮式蜂窝填料，蜂窝填料的填充率范围30-50%；
缺氧好氧单元包括依次连接的缺氧段和好氧段，且好氧段与缺氧段回流连接；
泥水分离单元设有竖流式沉淀池；
第二次混凝沉淀单元设有药剂投加装置，投加的药剂为铁铝复合药剂。
10.如权利要求8所述的畜禽养殖废水处理系统，其特征在于：水解混合调节单元出水处设有管道直接连接至缺氧好氧单元的缺氧段。
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