CN109626680A - 一种电催化组合畜禽养殖废水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电催化组合畜禽养殖废水处理系统及方法，该处理系统主要包括依次连接的收集池、切割泵、振动筛、缓冲池、提升泵、电催化氧化反应器、气液分离罐。所述的处理方法包括：污水被送至收集池，在池内进行水量、水质均衡，池内污水由切割泵剪切、研磨、输送、提升至振动筛截留大颗粒物，固液分离后的水体流至缓冲池，池内污水由提升泵送至电催化氧化反应器降解，处理后的水进入气液分离罐并由罐底排出；振动筛截留的颗粒物被送至污泥收集池，由污泥泵将池内污泥输送至离心脱水设备，脱水后的污泥可作为肥料，脱除的水分进入收集池再次处理；风机提供压缩空气进入气液分离罐与电催化氧化反应器产生气体混合后由顶部统一排出。

Description

一种电催化组合畜禽养殖废水处理系统及方法

技术领域

本发明属于环境工程污水处理领域，涉及一种畜禽养殖废水处理技术和方法，特别是一种电催化氧化法处理畜禽养殖废水的系统及方法。

背景技术

畜禽养殖废水主要来自于圈栏冲洗、淋洗等，废水中含大量的毛、粪便以及未消化的饲料、溶出物等污染物质，具有高COD、高氨氮、高悬浮物的特征。目前许多畜禽养殖场建在城市近郊，环保监察力度不够，使得畜禽养殖场不重视畜禽粪便和废水的后期处理，随意排放，已严重影响到了城镇周边地带人们的生活环境。目前传统畜禽废水处理技术主要分为四类：还田利用、自然处理、物化处理法和生物处理法。(一)还田利用具有投资少，耗能低，运行管理费用低等优点，但其也存在明显不足，包括利用效率低；容易引起硝酸盐、磷酸盐及重金属的富集沉淀，进而对地表水及地下水构成污染；存在对大气造成二次污染的可能；易引发畜禽疾病和人畜共患病的危险。(二)自然处理具有投资少、工艺简单、动力消耗少等优点，但缺陷在于净化功能受自然条件制约，废水在每一级塘中的停留时间长达数百天，大大提高了占地需求，并且对污染物去除率较低。(三)物化处理技术指利用物理和化学二者有机结合所采用的处理技术，对畜禽养殖废水中大分子部分包括COD、NH₄ ⁺-N、色度等去除效果明显，但成本控制难，目前大多还停留在实验阶段。(四)生物处理技术以固液分离-厌氧-好氧工艺流程为主，受到原水水量、水质不均衡和季节的影响，厌氧、好氧出水易出现不稳定达标的问题，运行过程中出现的臭味引起周围环境恶化。随着人们环保意识增强及国家环保标准的日益提高，迫切需要集约化、高效化的解决上述技术问题。

发明内容

为了克服现有畜禽养殖废水处理技术的不足，本发明的目的是提供一种集约化的电催化污水处理系统及方法，通过振动筛和电催化氧化单元两种核心装置的串联，实现固液分离和污染物的降解，提高处理效率，降低占地空间，实现畜禽养殖废水达标排放。

首先，本发明提供了一种电催化组合畜禽养殖废水处理系统，该系统包括依次连接的收集池、切割泵、振动筛、缓冲池、提升泵、电催化氧化反应器、气液分离罐，其中收集池内设搅拌浆，所述的切割泵具有剪切、研磨、输送、提升功能，可将畜禽养殖废水中的大粒径悬浮物切割至小于1mm，同时提升至下一处理单元；所述的振动筛设有中心套筒，中心套筒上套有圆环形筛网，所述的筛网孔径为50～80目，从而实现固液分离；电催化氧化反应器为折板推流式反应器，主要由箱体、折板、掺硼金刚石阳极和石墨阴极组成的电极组、超声波振板、反应器盖板组成；所述折板为波峰对波谷平行安装的PP材质同波折板，每两个同波折板之间的电极为一组，电极组为复极式连接；直流电源与所述的掺硼金刚石阳极和石墨阴极连接，从而向电催化氧化反应器提供稳定的直流电；气液分离罐的上层设置丝网除沫器，主要由过滤网、格栅和支撑装置组成。

本发明处理系统中，所述的筛网上层设置有固定于中心套筒(24)的刮泥板(10)，使筛网截留的污泥在刮泥板带动下缓慢沿筛网流向出泥口。所述的刮泥板材质进一步优选为超高分子量聚乙烯板，具有良好的耐磨性、耐低温冲击性、耐化学药品性。

本发明处理系统中，所述的丝网除沫器的过滤网优选为PVDF材质，规格为SP标准型，丝径0.20～0.25mm之间，孔隙率0.95～0.97之间，网层厚度40～50mm，风机进气口和污水进水口均位于丝网除沫器下部。本发明所述的电催化氧化反应器内设置波峰对波谷平行安装的同波折板，浸没式超声波振板固定于反应器内底部，电极组的阳极为掺硼金刚石电极，采用钛(Ti)作为基底材料，经过抛光、喷砂、酸洗、种晶预处理工艺，放入热丝CVD设备中沉积金刚石而成，阴极为石墨板。阳极和阴极为复极式连接。

本发明还提供了一种采用上述处理系统的电催化组合畜禽养殖废水处理方法，所述的处理方法包括：污水被送至收集池，在池内搅拌桨的作用下进行水量、水质均衡，池内污水由切割泵剪切、研磨、输送、提升至振动筛，所述的切割泵将进水中悬浮物切割至粒径小于1mm；振动筛将粒径大于0.15～0.25mm的颗粒物截留，固液分离后的水体流至缓冲池，池内污水由提升泵送至电催化氧化反应器，在电催化氧化反应器(6)内在电催化及超声波的作用下进行有机物、氨氮、总氮的充分降解，处理后产水进入气液分离罐并由罐底排出处理合格的水，风机提供压缩空气进入气液分离罐与电催化氧化反应器产生气体混合后则由顶部统一排出；振动筛截留的颗粒物被送至污泥收集池，由污泥泵将池内污泥输送至离心脱水设备，脱水后的污泥由作为肥料可用于农田，脱除的水分进入收集池再次处理；

其中直流电源的输出电流为100～1000A，输出电压为60～120V；所述的超声波的频率为28/40KHz，工作间隔时间为24～48小时一次，每次工作时间为30～60分钟。

本发明所述的方法，污水在电催化氧化反应器内停留时间优选为10～20分钟。

与现有技术相比，本发明具有如下技术特点：

1.原水中颗粒物主要为粪便、饲料，本发明中的切割泵可将颗粒物切碎至粒径小于1mm，振动筛可将粒径大于0.15～0.25mm的颗粒物截留，分离效率高，避免了后续污水提升泵发生堵塞，保证了后续离心脱水的效果，为脱水污泥的二次利用奠定基础。

2.本发明采用的电催化氧化反应器作为核心处理单元，通过极板催化作用，系统产生·OH、·ClO₂等多种强氧化基团，使污水中有机物、氨氮、总氮等物质彻底矿化。此外，电解过程中产生大量氧化物质可快速有效杀灭出水中细菌和致病菌，避免二次投加杀菌药剂，节省运行维护成本。

附图说明

图1为本发明一种电催化组合畜禽养殖废水处理流程示意图。

其中，1.收集池；2.切割泵；3.振动筛；4.缓冲池；5.提升泵；6.电催化氧化反应器；7.气液分离罐；8.搅拌桨；9.切刀；10.刮泥板；11.筛网；12.掺硼金刚石阳极；13.石墨阴极；14.折板；15.电催化氧化反应器盖板；16.超声波振板；17.超声波发生器；18.直流电源；19.风机；20.丝网除沫器；21.污泥收集池；22.污泥泵；23.离心脱水设备；24.中心套筒。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图1对本发明电催化组合畜禽养殖废水处理系统及方法作进一步描述。

如图1所示，畜禽养殖废水处理系统包括依次链接的收集池1、切割泵2、振动筛3、缓冲池4、提升泵5、电催化氧化反应器6、气液分离罐7，振动筛3内刮泥板10材质为超高分子量聚乙烯板，筛网11材质为不锈钢，筛网11孔径为70目，电催化氧化反应器6外壳为PP板，阳极12为掺硼金刚石电极，阴极13为石墨板，通过卡槽固定在反应器内，阳极和阴极在反应器内通过导线实现复极式连接；电催化氧化反应器6内折板14为PP板，焊接固定在反应器内，反应器盖板15可打开，方便维护电极板。

如图1所示，污水被送至收集池1，在池内搅拌桨8的作用下进行水量、水质均衡，池内污水由切割泵2剪切、研磨、输送、提升至振动筛3，振动筛3可将粒径大于0.15～0.25mm的颗粒物截留，固液分离后的水体流至缓冲池4，池内污水由提升泵5送至电催化氧化反应器6，在此进行有机物、氨氮、总氮的充分降解，处理合格的水进入气液分离罐7并由罐底排出。风机提供压缩空气进入气液分离罐7与电催化氧化反应器6产生气体混合后由顶部统一排出；振动筛3截留的颗粒物被送至污泥收集池1，由污泥泵22将池内污泥输送至离心脱水设备23，脱水后的污泥由作为肥料可用于农田，脱除的水分进入收集池1再次处理。

实施例一

天津郊区某畜禽养殖场，生猪年出栏量3500头，污水水量约为25m³/d。

采用本发明电催化组合处理畜禽养殖废水，废水按照上述实施方式依次进入收集池1、切割泵2、振动筛3、缓冲池4、电催化氧化反应器6、气液分离罐7，在收集池中水力停留0.5h，在电催化氧化反应器内停留15分钟，加载电流为800A，电压为98V。进水COD约为1500～2200mg/L，NH₄ ⁺-N浓度为300～400mg/L，SS为2000～3000mg/L，经上述本发明电催化组合法系统处理后，在电耗为75kwh/m³水时，实现出水COD小于100mg/L，BOD₅小于50mg/L，SS小于70mg/L，满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)—级标准。在保持超声波发生器工作间隔时间为24小时一次，每次工作时间为30分钟情况下，该设备实现稳定运行。

实施例二

广州某畜禽养殖场，奶牛年出栏量2800头，污水水量约为22m³/d。采用本发明电催化组合处理畜禽养殖废水，废水按照上述实施方式依次进入收集池1、振动筛3、缓冲池4、电催化氧化反应器6、气液分离罐7，在收集池中水力停留0.5h，在电催化氧化反应器内停留10分钟，加载电流为700A，电压为95V。进水COD约为1100～1700mg/L，NH₄ ⁺-N浓度为280～360mg/L，SS为1800～2700mg/L，经上述本发明电催化组合系统处理后，在电耗为72kwh/m³水时，出水COD小于100mg/L，BOD₅小于50mg/L，SS小于70mg/L，满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)—级标准。在保持超声波发生器工作间隔时间为48小时一次，每次工作时间为45分钟情况下，该设备实现稳定运行。

Claims (6)

1.一种电催化组合畜禽养殖废水处理系统，所述的处理系统主要包括依次连接的收集池(1)、切割泵(2)、振动筛(3)、缓冲池(4)、提升泵(5)、电催化氧化反应器(6)、气液分离罐(7)；其中收集池(1)内设搅拌浆(8)，所述的振动筛(3)设有中心套筒，中心套筒上套有圆环形筛网，所述的筛网孔径为50～80目，通过筛网实现固液分离；电催化氧化反应器(6)为折板推流式反应器，主要由箱体、折板、掺硼金刚石阳极和石墨阴极组成的电极组、超声波振板、反应器盖板组成；所述折板为波峰对波谷平行安装的PP材质同波折板(14)，每两个同波折板(14)之间的电极为一组，电极组为复极式连接；直流电源(18)与所述的掺硼金刚石阳极和石墨阴极连接，从而向电催化氧化反应器(6)提供稳定的直流电；气液分离罐(7)的上层设置有丝网除沫器(20)。

2.根据权利要求1所述的一种电催化组合畜禽养殖废水处理系统，其特征在于，所述的筛网上层设置有固定于中心套筒(24)的刮泥板(10)，使筛网截留的污泥在刮泥板带动下缓慢沿筛网流向出泥口。

3.根据权利要求1所述的一种电催化组合畜禽养殖废水处理系统，其特征在于，所述的刮泥板材质为超高分子量聚乙烯板。

4.根据权利要求1所述的一种电催化组合畜禽养殖废水处理系统，其特征在于，所述的丝网除沫器(20)的过滤网为PVDF材质，丝径0.20～0.25mm之间，孔隙率0.95～0.97之间，网层厚度40～50mm。

5.一种权利要求1所述的处理系统电催化组合处理畜禽养殖废水的方法，其特征在于，包括：

将污水被送至收集池(1)，在池内搅拌桨(8)的作用下进行水量、水质均衡，池内污水由切割泵(2)剪切、研磨将畜禽养殖废水中的大粒径悬浮物切割至小于1mm后，输送、提升至振动筛(3)，在振动筛(3)内将粒径大于0.15mm～0.25mm的颗粒物截留，固液分离后的水体流至缓冲池(4)，池内污水由提升泵(5)送至电催化氧化反应器(6)，在电催化氧化反应器(6)内在电催化及超声波的作用下进行有机物、氨氮、总氮的充分降解，产水进入气液分离罐(7)进行气液分离，处理合格的水由罐底排出，风机(19)提供压缩空气进入气液分离罐(7)与电催化氧化反应器(6)产生气体混合后由顶部统一排出；振动筛(3)截留的颗粒物被送至污泥收集池(21)，由污泥泵(22)将池内污泥输送至离心脱水设备(23)脱水，脱水后的污泥作为肥料，脱除的水分进入收集池(1)再次处理；

其中直流电源的输出电流为100～1000A，输出电压为60～120V；所述的超声波的频率为28/40KHz，工作间隔时间为24～48小时一次，每次工作时间为30～60分钟。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述污水在电催化氧化反应器(6)中的停留时间为10～20分钟。