CN110066065A

CN110066065A - 一种畜禽养殖污染末端废水深度处理工艺

Info

Publication number: CN110066065A
Application number: CN201810768793.XA
Authority: CN
Inventors: 刘丽; 汤权新; 刘杨华; 禹雪中; 何夏妹; 王有为; 常亮
Original assignee: Shenzhen Yongqing Water LLC
Current assignee: Shenzhen Yongqing Water LLC
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2019-07-30

Abstract

本发明涉及一种畜禽养殖污染末端废水深度处理工艺，包括如下步骤：向待处理的畜禽养殖污染末端废水中加入絮凝剂，进行反应沉淀处理，获得上清液和污泥A；向步骤S1中的上清液中通入臭氧，同时投加H₂O₂，获得降解液；对降解液进行多次AO处理后，进行MBR膜反应处理，获得污泥B和清水。本发明利用臭氧氧化、多段AO工艺、MBR膜工艺的协同处理，使得出水优于新标准要求，且各污染物去除效率高，COD_Cr去除率75%以上、BOD₅去除率80%以上、SS去除率65%以上、氨氮去除率70%以上，环境效益显著。

Description

一种畜禽养殖污染末端废水深度处理工艺

技术领域

本发明涉及一种畜禽养殖污染末端废水深度处理工艺，属于水处理领域。

背景技术

畜禽养殖业作为全国重点污染防治行业，其污染防治工作需要得到进一步的重视和强化，为保证畜禽养殖业的健康可持续发展，国家将进一步提高畜禽养殖业水污染物排放的控制要求。畜禽养殖末端废水深度处理目前已引起养殖场业主及有关部门的高度重视，采取一系列末端治理措施及选用经济、高效的深度处理技术已刻不容缓。

随着国家污水排放标准日益更新，畜禽养殖污染末端废水如何达到新标准排放问题更加突出。《畜禽养殖业水污染物排放标准》（2014年二次征求意见稿）的即将颁布实施，在国土开发密度已较高，环境承载能力开始减弱，环境容量变小、生态环境变得脆弱的前提下，新的排放标准将更加严格控制各项水污染物排放指标。原标准《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB 18596-2001）的水污染物最高允许日均排放浓度：COD_Cr400 mg/L、BOD₅150 mg/L、SS 200 mg/L、氨氮80 mg/L、总磷8mg/L、粪大肠菌群数1000个/100mL、以及蛔虫卵2.0个/L，即将颁布实施的新标准水污染物特别排放限值提升到：COD_Cr100 mg/L、BOD₅30 mg/L、SS70 mg/L、氨氮25 mg/L、总磷3mg/L、粪大肠菌群数400个/100mL、以及蛔虫卵1.0个/L，而且新标准中增加了总氮、总铜和总锌的污染物排放控制指标，分别为40 mg/L、1.0 mg/L、2.0mg/L。现有的畜禽养殖业废水处理后执行标准的出水指标与即将颁布的新标准出水指标有较大的差距，现有处理工艺已无法满足新标准的排放要求，急需开发先进的高效低耗畜禽养殖污染末端废水深度处理工艺。

专利ZL 2017 2 0149930.2，公开了一种畜禽养殖废水处理系统，主要包括下列步骤：包括依次连通的第一沉淀池、厌氧发酵器、升流式厌氧污泥床、第二沉淀池、生化池、催化二氧化氯氧化反应器；所述厌氧发酵器和升流式厌氧污泥床均分别与沼气收集系统相连；第一沉淀池、厌氧发酵器、升流式厌氧污泥床、第二沉淀池和生化池均分别与污泥处理系统相连，使畜禽养殖废水达到《畜禽养殖业水污染物排放标准》(GB18596-2001)要求。

从现有处理技术与工艺来看，是处理整个系统废水，出水执行的畜禽养殖行业老标准，现有工艺无法满足新标准的要求，因此，急需开发先进的高效低耗畜禽养殖污染末端废水深度处理工艺。

从现有标准的出水水质分析，畜禽养殖末端废水具有如下特征：COD_Cr、BOD₅、SS排放限值的提高，去除效率分别将达到75%以上、80%以上、65%以上，B/C小于0.3，可生化性较差；氨氮、总磷排放限值的提高，去除效率分别将达到70%、65%以上；新标准中还增加了对总氮、总铜、总锌的排放限值要求。末端废水中有机物比较复杂，主要为粪水中复杂的大分子结构，易降解的有机物已在前端进行处理，末端水中存留的为较难降解的有机物，且含有抗生素类污染物；末端废水氨氮、总氮浓度较高，在工艺考虑时需引一部分原水至末端废水，作为碳源补充；畜禽养殖末端废水色度仍然较高，虽然排放标准未对色度作出要求，但出水色度过高对水质、观感都有较大影响，排放到水体直接影响周边居民的生产生活，因此深度处理工艺需考虑将色度降低。

待新标准颁布实施后，畜禽养殖场现有废水需进行提标改造，以达到新的污染物排放限值的要求。改造实施后，畜禽养殖场将减少末端废水对周围生态环境的影响，满足当前环境保护工作以及环保标准工作的最新要求，从而满足国家对污染物排放总量控制的要求及经济可持续发展的要求。因此，研究开发一种高效的畜禽养殖污染末端废水深度处理技术势在必行。

发明内容

为了实现畜禽养殖污染末端废水污染物指标达到新标准的排放限值要求，本发明的目的在于提供一种畜禽养殖污染末端废水深度处理工艺，通过对工艺的科学合理组合，有效处理畜禽养殖污染末端废水中的SS、COD_Cr、BOD₅、氨氮、总氮、总磷、总铜、总锌、粪大肠菌群数、以及蛔虫卵含量。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种畜禽养殖污染末端废水深度处理工艺，包括如下步骤：

S1、向待处理的畜禽养殖污染末端废水中加入絮凝剂，进行反应沉淀处理，获得上清液和污泥A；

S2、向步骤S1中的上清液中加入H₂O₂，同时通入臭氧，利用产生的羟基自由基对难降解的四环素类抗生素及粪污有毒性物质进行分解，获得降解液；其中，每升上清液中，臭氧用量为30-80mg，H₂O₂用量为10-25mg；；

S3、对步骤S2中的降解液依次进行缺氧处理、好氧处理，期间，缺氧处理过程中，设置推流器和DO仪，控制溶解氧低于0.5mg/L；好氧处理过程中，可设置底部微孔曝气、鼓风系统与DO仪，控制溶解氧高于2.0 mg/L；进一步地，缺氧处理时间为8~10h，好氧处理时间为15~20h；

S4、对步骤S3中的出水至少重复1次步骤S3中的处理过程；进一步地，处理时间可适当缩短，缺氧处理时间可控制为5~8h，好氧处理时间可控制为10~15 h；

S5、对步骤S4中的出水进行MBR膜反应处理，获得污泥B和清液；进一步地，可设置好氧区与膜分离区；好氧区设置池底曝气与鼓风系统，设置停留时间8~10 h；膜分离区设置浸没式抗污染膜，膜通量为12~15 L/h^.m²。

进一步地，还包括对S5中获得的清液进行消毒处理的步骤，即向步骤S5中的清液中通入臭氧进行消毒处理，获得清水，其中，每升清液中臭氧用量为5-15mg。

污染物质通过S2分解，提高废水的可生化性，COD主要在S3、S4中的好氧段通过好氧微生物作用进行降解，氨氮在S3、S4中的好氧段通过亚硝化菌和硝化菌的作用进行硝化反应，转为硝酸盐，硝酸盐在S3、S4中的缺氧段通过反硝化菌的作用进行反硝化反应，转为N₂等。废水中未完全降解的COD和氨氮通过被完全截流在S5的微生物的加强作用，通过膜的泥水分离，难降解的有机物进一步得到降解，氨氮和总氮进一步得到去除。

进一步地，收集步骤S2中产生的废气，加热分解，将废气中剩余的臭氧转化为氧气，将该分解获得的氧气用于后续的好氧处理过程中。

步骤S1之前，还包括对待处理的畜禽养殖污染末端废水进行均质调节的步骤。如此，可使得废水水质稳定，方便后续工艺参数的控制。一般地，养殖污染末端废水如果是从氧化塘排出，则不需进行均质调节的步骤，如果不是从氧化塘排出，则需进行均质调节的步骤。

进一步地，均质调节的时间为10h。

步骤S1中，所述絮凝剂为聚合氯化铝铁，将铁盐、铝盐和铁铝混盐，通过小试对比实验，发现铁铝混盐对末端废水处理效果更佳，且单位投加量更少。每升废水中聚合氯化铝铁的投加量为50-100 mg，优选为60-80 mg。如此，可通过聚合氯化铝铁捕捉废水中一部分重金属离子，去除一部分色度，且固液分离迅速，污泥容易分离，且污泥含水率低，一举多得。

进一步地，步骤S2中，每升上清液中，臭氧用量为35-75mg，H₂O₂用量为15-20mg；。

更进一步地，步骤S2中，每升上清液中，臭氧用量为40-70mg，H₂O₂用量为12-20mg；。

本发明中，步骤S2中，通过臭氧与H₂O₂结合反应，利用产生的强氧化性羟基自由基将废水中比较复杂的难处理的大分子有机物降解为易生化的小分子有机物，提高废水的可生化性，且能降低色度，产生的臭氧废气经破坏后用于好氧处理充氧，资源重复利用，变废为宝。

步骤S3中，缺氧处理过程中，控制溶解氧低于0.35mg/L；好氧处理过程中，控制溶解氧高于2.5 mg/L。

步骤S3中，缺氧处理过程中，向降解液中投加COD降解菌剂和氨氮菌剂，COD降解菌剂的投加量为2~3 mg/L，氨氮菌剂的投加量为2~3 mg/L，进一步地，各菌剂中菌种的有效菌含量为95%以上，如此，可强化处理过程，进一步提升处理效果。

步骤S3中，缺氧处理过程中，在缺氧处理过程中，向降解液中引入畜禽养殖污染前端废水，其水质如下：COD为2000-8000mg/L，BOD₅为1000-5000mg/L，畜禽养殖污染前端废水的引入量为降解液质量的2wt%-5wt%，利用前端废水中充足的碳源，以提供反硝化反应所需的碳源，提升处理效果，达到去除总氮的目的。利用前端废水中的碳源，无需额外购买，以节省工程投资及运行成本。

步骤S4中，对步骤S3中的出水重复1次步骤S3中的处理过程。同样，在S4中缺氧处理过程中，向降解液中引入畜禽养殖污染前端废水，畜禽养殖污染前端废水的引入量为降解液质量的1wt%-2 wt%。

本发明中，设置多段AO处理工艺，通过硝化反应和反硝化反应重复循环，利用微生物去除废水中的有机物、氨氮和总氮。

对步骤S1中获得的污泥A和步骤S5中获得的污泥B进行深度脱水处理，获得含水率低于60wt%的污泥C。

一般地，MBR膜反应器，是将活性污泥生物反应器和膜分离装置结合而成的一种处理系统。通过微生物的作用进一步去除废水中的分解速度较慢且难降解的大分子物质、氨氮、总氮，并进行泥水分离，污泥浓度可达8~10g/L，反应段设置曝气装置和膜单元，废水进行生物降解的同时又能保持清水持续、稳定地出水。本发明中MBR膜反应处理可利用类似MBR膜反应器进行。

步骤S6中，设置臭氧消毒，每升清液中臭氧用量为5-15mg，优选为6-10 mg，消除一定的色度，水质得到改善，细菌含量彻底消除。

本发明中，通过对废水进行反应沉淀处理，去除废水中的部分悬浮物质；随后，对获得的上清液进行臭氧氧化处理，将末端废水中比较复杂的难处理的大分子有机物降解为易生化的小分子有机物，且能降低色度，期间通过投加H₂O₂，提高臭氧的氧化能力，提升处理效率；产生的臭氧废气经破坏后用于好氧处理充氧，资源重复利用，变废为宝，节省项目投资；通过多次AO工艺，在微生物的作用下，高效降解末端废水的COD，去除氨氮和总氮；而后对出水进一步进行MBR膜反应处理（可采用常规MBR处理工艺），进一步去除废水的COD、氨氮、总氮，通过泥水分离，清液进行臭氧消毒处理，进一步降低出水的色度和消毒细菌含量后，最终出水优于《畜禽养殖业水污染物排放标准》（2014年二次征求意见稿）要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1. 利用臭氧技术处理畜禽养殖末端废水，将废水中四环素类抗生素等有机大分子分解为小分子，降低废水毒性，提高废水可生化性。

2. 产生的臭氧废气经破坏后用于好氧处理充氧，资源重复利用，变废为宝，节省项目投资；

3. 通过多段AO工艺结合，对总氮去除效率更高，实现畜禽养殖废水总氮的排放达到限值要求。

4. 利用MBR膜反应进一步去除废水中难降解的物质、氨氮、总氮，并节省了后续沉淀池的建设，节省建设用地和总投资。

5. 利用臭氧氧化、多段AO工艺、MBR膜工艺的协同处理，使得出水优于新标准要求，且各污染物去除效率高，COD_Cr去除率75%以上、BOD₅去除率80%以上、SS去除率65%以上、氨氮去除率70%以上，环境效益显著。

6. 本发明主要应用在畜禽养殖废水处理项目上，对于提标改造的畜禽养殖污染末端废水处理，更能显示其优越性。

附图说明

图1是本发明第一种实施方式的畜禽养殖污染末端废水深度处理工艺流程简图。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施方式的畜禽养殖污染末端废水深度处理工艺如下所述：

待处理的畜禽养殖污染末端废水水质为：COD_Cr400 mg/L、BOD₅150 mg/L、SS 200 mg/L、氨氮80 mg/L、总磷8mg/L、总氮150 mg/L，废水首先进入均质调节池，通过搅拌装置对废水进行均质均量的调节；随后出水进入反应沉淀池，投加80mg/L PAFC进行反应及固液分离初步处理，去除废水中的固体悬浮物和一部分色度；出水进入臭氧氧化装置，臭氧通入量为60mg/L，H₂O₂用量为15mg/L，利用产生的强氧化性羟基自由基将废水中比较复杂的难处理的大分子有机物，降解为易生化的小分子有机物，提高废水的可生化性和降低废水色度，产生的臭氧废气经破坏后用于好氧处理充氧，资源重复利用，变废为宝，节省项目投资；；随后出水进入AO/AO反应池进行生化处理，引入前端污水用作补充碳源，利用池中兼氧、好氧微生物的代谢作用将大量的有机污染物、氨氮和总氮去除，同时通过投加3 mg/L COD降解菌和3mg/L氨氮菌强化作用AO/AO工艺段的生物处理，进一步提高AO/AO工艺段中COD、氨氮和总氮的去除率，设置DO仪，控制缺氧段的溶解氧低于0.5mg/L，控制好氧段的溶解氧高于2.0 mg/L；出水进入MBR膜反应池，通过微生物的作用进一步去除废水的COD、氨氮、总氮和部分重金属物质并进行泥水分离，污泥浓度可达10g/L以上，膜分离出的清液进行臭氧消毒处理，臭氧投加量为6mg/L，消毒后出水可回用于猪舍冲洗或直接达标排放。最终出水水质为：COD_Cr＜100 mg/L、BOD₅＜30 mg/L、SS＜ 70 mg/L、氨氮＜25 mg/L、总磷＜3mg/L、粪大肠菌群数＜400个/100mL、以及蛔虫卵＜1.0个/L、总氮＜40 mg/L、总铜＜1.0 mg/L和总锌＜2.0 mg/L，优于《畜禽养殖业水污染物排放标准》新标准要求。如此，COD_Cr去除率75%以上、BOD₅去除率80%以上、SS去除率65%以上、氨氮去除率70%以上，且控制总氮的出水小于40 mg/L，环境效益显著。

反应沉淀段和MBR膜反应段产生的污泥进入污泥储存池，通过污泥脱水后，污泥含水率降至60%以下，可用于果园堆肥处理，进行污泥的资源化，可变废为宝，产生一定的经济效益。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims

1.一种畜禽养殖污染末端废水深度处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S2、向步骤S1中的上清液中加入H₂O₂，同时通入臭氧，获得降解液；

其中，每升上清液中，臭氧用量为30-80mg，H₂O₂用量为10-25mg；

S3、对步骤S2中的降解液依次进行缺氧处理、好氧处理，期间，缺氧处理过程中，控制溶解氧低于0.5mg/L；好氧处理过程中，控制溶解氧高于2.0 mg/L；

S4、对步骤S3中的出水至少重复1次步骤S3中的处理过程；

S5、对步骤S4中的出水进行MBR膜反应处理，获得污泥B和清液。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤S1之前，还包括对待处理的畜禽养殖污染末端废水进行均质调节的步骤。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤S1中，所述絮凝剂为聚合氯化铝铁，每升废水中聚合氯化铝铁的投加量为50-100 mg。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤S2中，每升上清液中，臭氧用量为35-75mg，H₂O₂用量为15-20mg。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤S3中，缺氧处理过程中，控制溶解氧低于0.35mg/L；好氧处理过程中，控制溶解氧高于2.5 mg/L；在缺氧处理过程中，向降解液中引入畜禽养殖污染前端废水，畜禽养殖污染前端废水的引入量为降解液质量的2-5wt%。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤S4中，对步骤S3中的出水重复1次步骤S3中的处理过程；在缺氧处理过程中，向出水中引入畜禽养殖污染前端废水，畜禽养殖污染前端废水的引入量为降解液质量的1-2wt%。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤S3中，缺氧处理过程中，向降解液中投加COD降解菌剂和氨氮菌剂，COD降解菌剂的投加量为2~3 mg/L，氨氮菌剂的投加量为2~3mg/L。

8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，对步骤S1中获得的污泥A和步骤S5中获得的污泥B进行深度脱水处理，获得含水率低于60wt%的污泥C。