CN110316903A - 一种畜禽粪污达标排放处理装置及实施方法 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
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- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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- C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
- C02F3/327—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae characterised by animals and plants
Abstract
本发明公开了一种畜禽粪污达标排放处理装置及实施方法,其装置由①预处理单元:包括混合匀浆池1、前处理格栅井2、前处理格栅提升泵3、螺旋挤压分离机4、初沉池5、生物预反应调节池6;②生物化学处理单元:包括厌氧挡板反应池7、水解酸化池8、缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池、二沉池、污泥酸化池11、多功能复合生物反应池(HBR)12;③生态深度处理单元包括:生态过滤床13、水生植物塘14、消毒清水池15。本发明的优势是:对于有机物COD和氨氮NH3‑N浓度高,出水水质要求严的畜禽粪污采用了预处理+两级生化处理+生态深度处理工艺的多元组合技术。
Description
技术领域
本发明属于畜禽粪污处理领域,进一步是指一种畜禽粪污达标排放处理装置及实施方法。
背景技术
畜禽养殖场每天排放的畜禽养殖粪污量大、集中,含有大量污染物,如COD、BOD、氨氮、重金属、残留的毒药及大量的病原体等,如不经过处理直接排放,将会造成严重污染和危害。一是对水体的危害,养殖粪污含有大量病原体和高浓度有机物,有机物分解消耗水体中大量溶解氧的同时释放氮、磷营养元素,加剧水体富营养化,大量悬浮物使水体浑浊,影响水中植物的光合作用,导致水体溶解氧进一步降低,引发水生生物大量死亡。二是对大气环境的危害,畜禽养殖粪污不进行有效处理会产生大量的甲烷(CH4)、氨气(NH3)、硫化物等气体,影响及危害饲养人员及周围居民的身体健康。三是对农田及作物的危害,畜禽养殖业粪污中含有较多的氮、磷、钾等养分,如果未经过处理就直接、连续、过量施用,会给土壤和农作物的生长造成不良影响,引起全倒伏、贪青、推迟成熟期,影响后续作物的生产,甚至使农作物死亡,降低产量等。大量矿物质元素也会引起土壤板结。有毒有害重金属、抗生素等会导致农产品安全质量达不到要求,甚至危害到人们的身体健康。四是带有病原微生物的粪污可能成为传染源,容易引起动物疫病的传染与流行,严重影响动物疫病的有效防控。
目前,有些畜禽养殖场仅通过简单的化粪池、沼气池或沉淀池、氧化塘粗放性处理后就外排,满足不了削减污染物的需要。畜禽粪污达标排放处理是亟待解决的问题。
发明内容
针对现有畜禽粪污处理技术的不足,本发明提供一种畜禽粪污达标排放处理装置及实施方法,通过预处理单元+生物化学处理单元+生态深度处理单元的组合技术和工艺,遵照“减量化、无害化、廉价化、简便化、生态化”的原则,综合考虑、科学设计、合理布局,使处理后的出水达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级水质标准,优于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)水质指标。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案是:一种畜禽粪污达标排放处理装置,由①预处理单元:包括混合匀浆池、前处理格栅井、前处理格栅提升泵、螺旋挤压分离机、初沉池、生物预反应调节池;②生物化学处理单元:包括厌氧挡板反应池、水解酸化池、缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池、二沉池、污泥酸化池、多功能复合生物反应池(HBR);③生态深度处理单元包括:生态过滤床、水生植物塘、消毒清水池。
①所述预处理单元包括以下内容:
混合匀浆池:所述混合匀浆池进口设置有混合匀浆池进料管,池内设置有立式搅拌机,出口设置有混合匀浆池出料管。
前处理格栅井:所述前处理格栅井中的中格栅栅条的净间隙为30~35mm,中格栅的安装倾角为75°。
前处理格栅井提升泵:所述前处理格栅井提升泵为渣浆泵。
螺旋挤压分离机:所述螺旋挤压分离机由带轮、差速器、轴承座、溢流板、转鼓、罩壳、挤压纹龙等部件组成。
初沉池:所述初沉池为平流式沉淀池,池前端设置有初沉池进水管、池上部设置有初沉池集水槽,池末端池壁设置有初沉池出水孔,池末端底部设置有初沉池底部排泥管。
生物预反应调节池:所述生物预反应调节池底部对角线设置有生物预反应池底部水下推进器,在池后半中间设置有辫带式填料(辫带式填料辫带直径40mm,辫带间距100mm,行距200mm,毛圈高度20mm,比表面积2000m²/m³池)、池末端池壁设置有生物预反应调节池出水管。生物预反应调节池和初沉池为合建式,中间用隔墙隔开,墙壁上开有过水孔,以保持过水断面。
②所述生物化学处理单元包括以下内容:
厌氧挡板反应池:所述厌氧挡板反应池前端设置有厌氧挡板反应池进水管,在垂直于水流方向分别设置有多块竖向折流板(竖向折流板的竖向板和底部折板的夹角为135°)和竖向导流板,将反应池分隔成串联的几个反应室。在下向流反应室内设置有软性纤维填料(软性纤维填料束长120mm,束距120mm,比表面积1235m²/m³池)。上向流反应室内不设填料,在厌氧挡板反应池末端设置有厌氧挡板反应池出水孔。厌氧挡板反应池为密闭。在顶部设置有沼气排出管。
水解酸化池:所述水解酸化池8底部设置有底部空气搅拌器总管和若干空气搅拌支管,在水解酸化池末端池壁设置有水解酸化池出水管。水解酸化池和厌氧挡板反应池合建,中间用隔墙隔开,隔墙上开有过水孔,以保持过水断面。
缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池:所述缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池分为缺氧段(A)、泥法好氧段(O1)、膜法好氧段(O2)。在缺氧段(A)的前端上部设置有缺氧段(A)进水管,前端下部设置有碳源补给管,池底还设置有硝化液回流管,池中设置有组合填料(组合填料纤维环片150mm,片间距离60mm。池内布置间距150mm,比表面积2000m²/m³),在缺氧段(A)和泥法好氧段(O1)之间隔开的隔墙上开有缺氧段(A)出水孔;在泥法好氧段(O1)底部设置有活性污泥回流管,在池底还设置有中、微孔曝气器(中、微孔曝气器φ215mm,供气量1.5~3.0m³/h·个,服务面积0.35~0.8m²/个,氧利用率≥20%),在泥法好氧段(O1)和膜法好氧段(O2)之间隔开的隔墙上开有泥法好氧段(O1)出水孔;在膜法好氧段(O2)末端底部设置有硝化液回流泵9c-1及其连接的硝化液回流总管9c-2,池底部还设置有旋流切曝气器(旋流剪切曝气器250×90×350mm,供气量0.5~3.5m³/h·个,服务面积0.3~1.0m²/个,氧的利用率≥21%),池中设置有弹性立体填料(弹性立体填料填料单元直径173mm,每条直径0.5mm,比表面积300m²/m³·池),在膜法好氧段(O2)后端池壁上部设置有膜法好氧段(O2)出水管。缺氧/好氧(A/O1.O2)生物反应池为合建式,中间分别用两堵隔墙隔开,隔墙上开有出水孔,以保持过水断面。
二沉池:所述二沉池为斜管沉淀池,在二沉池的前端设置有二沉池进水管,池底部设置有二沉池排泥管,池中设置有斜管支架及斜管(斜管支架为∠50×5mm角钢,乙丙共聚斜管规格为:d=100mm、θ=60°、斜管l=1000mm),在二沉池和污泥酸化池之间的隔墙上开有二沉池出泥孔,在二沉池末端上部设置有二沉池出水管。
污泥酸化池:所述污泥酸化池底部呈对角线设置有污泥酸化池底部搅拌机,在末端池壁上部设置有污泥出泥管。二沉池和污泥酸化池为合建式,中间用隔墙隔开,隔墙中下部开有二沉池出泥孔,以保持过泥断面。
多功能复合生物反应池(HBR):所述多功能复合生物反应池(HBR)分为反硝化段、硝化段。反硝化段容积占1/3,硝化段容积占2/3。反硝化段前端池壁上部设置有反硝化段进水管,池中设置有纳米聚氨酯复合填料(池中设置悬空的上下钢丝网,并在上下网形成的隔室内填充填料,填充率为40%。填料孔隙率95%,30mm立方体,填料比表面积3.6×103m²/m³,微生物负载量≥10g/L。)在反硝化段和硝化段中间的隔墙上开有反硝化段下部出水孔,在反硝化段顶部设置有优质碳源补给管;在硝化段底部设置有螺旋微缝曝气软管,在曝气软管的主干管上接出硝化液回流气提管。池中设置有纳米聚氨酯复合填料乙(池中设置有悬空的上、下钢丝网,并在上、下网形成的隔室内填充填料乙,填充率60%。)。在硝化段末端池壁上部设置有硝化段出水管。活性污泥补加管。
③所述生态深度处理单元包括以下内容:
生态过滤床:所述生态过滤床在前端池壁上部设置有生态过滤床进水管,从床底往上350mm空间处设置滤板滤头组合件(滤板材质为钢筋混凝土,尺寸为长×宽×厚=980×980×100mm,滤板上安装有长柄滤头,尺寸为φ×H=60×150mm。),滤板滤头组合件和底部空间形成底部配水间。滤板滤头组合件往上依次设置垫层(垫层为石英砂,粒径2~4mm,厚度为100mm。)、砾石填料层(砾石填料粒径为4~8mm,厚度为150mm。)、沸石填料层(沸石填料粒径为8~16mm,厚度为500mm。)、稻壳活性炭填料层(稻壳活性炭填料粒径为0.95~1.35mm,厚度为600mm。)、土壤及石英砂混合填料层(土壤及石英砂混合填料土壤占总体积的2/3,石英砂占总体积1/3,土壤为天然土壤,石英砂粒径为0.6~1.2mm,土壤及石英砂混合填料层厚度为350mm。)、过滤床植物层(过滤床植物为慈姑)。生态填料床底部配水间末端池壁设置有生态过滤床出水管。
水生植物塘:所述水生植物塘14在前端设置有水生植物塘进水管。水生植物塘内用砖墙分成各6m左右宽的廊道,使水流单向运行,增加水生植物与污水的接触,水生植物塘长50m左右,宽24m左右(分四个廊道),有效水深1.5m左右,水力停留时间3.5d。水生植物塘底部构建有水生态系统(塘内养殖鱼、蚌、螺、鸭、鹅等,底部沉水植物为金鱼藻,这些水产水禽与原生动物、浮游动物、底栖动物、细菌、藻类之间通过食物链和水面浮叶植物睡莲构成复杂的水生态系统),在水生植物塘末端设置有水生植物塘出水管。
消毒清水池:所述消毒清水池的旁边设置有消毒设备,消毒设备为明渠式紫外线杀菌器。消毒清水池尾部设置有清水输送泵,将处理达标后的水抽提排放或根据需要回用。
④其他内容
在二沉池旁设置有高压板框压滤机;在装置旁设置有风机;在多功能复合生物反应池(HBR)旁设置有优质碳源投加罐,优质碳源投加罐包括搅拌机、高低液位开关,计量泵等;在污泥酸化池旁设置有酸化污泥输送泵。
应用上述一种畜禽粪污达标排放处理装置处理畜禽粪污实施方法:
1一种畜禽粪污达标排放处理装置处理畜禽粪污实施方法的工艺流程见图10。
2实施方法
①畜禽粪污通过混合匀浆池进料管进入混合匀浆池,开启立式搅拌机,对畜禽粪污搅拌混匀。
②混合后的粪污由混合匀浆池出料管进入前处理格栅井,通过中格栅去除粗大垃圾,漂浮物和较大的悬浮物。后由前处理格栅井提升泵将隔滤后的粪污输送至螺旋挤压分离机。
③经螺旋挤压分离机分离后的粪渣去粪渣利用堆肥工序(不在本专利范围内)。污水由初沉池前端设置的初沉池进水管进入初沉池,对高含量的悬浮物进行初步沉降分离。分离后的沉淀污泥由池末端底部设置的初沉池底部排泥管排入高压板框压滤机处理;分离后的上清液经初沉池集水槽和初沉池出水孔进入生物预反应调节池。
④上清液进入生物预反应调节池后开启生物预反应调节池底部水下推进器,进行混合搅拌并提供0.2~0.5mg/L的溶解氧DO,以满足生物预反应的需要。再池后半部中间设置的固定辫带式填料,其填料微生物活性高,传质效率好,能够提高单池净化效果30%左右。
生物预反应池调节池的功能:对污水进行生物预处理,初步提高可生化性;对污水的流量和浓度进行调节。
生物预反应调节池的控制条件:水温18℃~35℃。PH6~9,溶解氧DO在0.2~0.5mg/L范围内,污水停留时间8h,进水COD8000~11000mg/L,出水COD7000~9625mg/L;进水NH3-N300~400mg/L,出水NH3-N270~360mg/L。
⑤生物预反应调节池的出水由生物预反应调节池出水管进入厌氧挡板反应池,厌氧挡板反应池是在垂直于水流方向设置多块竖向折流板和竖向导流板将反应池分割成几个反应室,以维持反应池内较高的厌氧污泥浓度。进入厌氧挡板反应池的水流由竖向导流板引导上下折流前进,逐个通过上向流室和下向流室的厌氧污泥床层,进水中的有机污染物与微生物充分接触而得以去除。在下向流反应室内设置软性纤维填料,上向流反应室不设填料,形成微生物的膜泥共生生长环境,以增加微生物的数量和改变微生物的质量。提高处理效果。厌氧挡板反应池所产生的沼气由沼气排出管7-6去沼气利用发电工序(不在本专利范围内)。厌氧挡板反应池出水由厌氧挡板反应池出水孔进入水解酸化池。
厌氧挡板反应池的功能:产生沼气;去除主要的有机污染物COD和少量的氨氮NH3-N。
控制条件:水温20℃~40℃,PH6.5~8.2,溶解氧DO≤0.1mg/L,停留时间48h,进水COD7000~9625mg/L,出水COD1050~1440mg/L;进水NH3-N270~360mg/L,出水NH3-N210~280mg/L。
⑥污水进入水解酸化池后,在进入和底部空气搅拌总管及空气搅拌的作用下,使池底部污泥床的表层污泥膨胀悬浮,将厌氧发酵由停留时间4.5~5h控制在水解酸化阶段,因大量悬浮物水解成可溶性物质,大分子有机物降解为小分子有机物,可提高BOD/COD的比值,即提高污水生化处理的可生化性,为下一道工序打好基础。
水解酸化池的功能:利用厌氧反应水解、酸化阶段的水解酸化细菌,对污水中大分子长链有机污染物及一些不易被生物降解的物质进行水解酸化断链,打碎成小分子,以提高污水的可生化性,是后续的污水处理变得容易。
控制条件:水温15℃~30℃,PH6.8~8.2,溶解氧Do≤0.2mg/了,停留时间4.5~5h,进水COD1050~1440mg/L,出水COD735~1000mg/L;进水NH3-N210~280mg/L,出水NH3-N168~224mg/L。
⑦水解酸化池出水由水解酸化池出水管经缺氧段(A)进水管进入缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池。缺氧段(A)底部水下推进器的开启,为反硝化反应提供必要的溶解氧DO1.0~1.5mg/L,池内设置的组合填料,为缺氧微生物提供一个相对稳定的生长环境,从而增加缺氧微生物的浓度和活性,以增加缺氧段对有机污染物的去除能力和脱氮能力。在进行脱氮生物反应所需要的碳源由设置在膜法好氧段(O2)末端底部的硝化液回流泵9c-1抽取硝化液经硝化液回流总管进入缺氧段(A)9a供给硝化液回流比R=4;不足时由碳源补给管补加。好氧段分为泥法好氧段(O1)和膜法好氧段(O2)两段,泥法好氧段(O1)内不设填料,为悬浮活性污泥法;膜法好氧段(O2)内设置弹性立体填料,为附着生物膜法。这种泥、膜结合的处理方法,是利用各段不同环境使悬浮和附着微生物通过自然变异和自然竞争在各段形成各自的优势,从而提高污水处理的效果。为了增加泥法好氧段(O1)的微生物活性,2/3活性污泥由设置在污泥酸化池旁的酸化污泥输送泵从污泥酸化池内抽取酸化污泥经和污泥出泥管相连接的活性污泥回流管进入泥法好氧段(O1)供给,1/3活性污泥由设置在膜法好氧段(O2)末端底部的硝化液回流泵抽取硝化液经硝化液回流总管的支管供给。活性污泥回流比r=1。
缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池的功能:一级去碳和脱氮。利用水中的碳源作电子供体,好氧段回流硝化液中的硝态氮作为电子受体进行反硝化一级脱氮;泥法好氧段(O1)和膜法好氧段(O2)一级去碳即有机物COD的降解,氨氮NH3-N的硝化。
控制条件:缺氧段(A)——水温15℃~40℃,PH6.5~7.5,溶解氧DO1.0~1.5mg/L,停留时间20h;泥法好氧段(O1)9b和膜法好氧段(O2)——水温15℃~30℃,PH6.3~8,溶解氧DO2~4mg/L,停留时间40h。进水COD735~1000mg/L,出水COD220~300mg/L;进水NH3-N210~280mg/L,出水NH3-N63~80mg/L。
⑧缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池出水由膜法好氧段(O2)出水管进入二沉池进行泥水分离,一部分沉淀底泥由二沉池排泥管去高压板框压滤机压滤后去堆肥工序;另一部分沉淀底泥经二沉池出泥孔进入污泥酸化池对剩余污泥进行酸化处理。酸化后的污泥由酸化污泥输送泵抽取经酸化污泥输送管分别去碳源补给管对缺氧段(A)反硝化反应所需要的碳源不足时补加;去活性污泥回流管对泥法好氧段(O1)生物反应时补加活性污泥,以调高生物反应微生物的活性;去多功能复合生物反应池(HBR)的活性污泥补加管补充活性污泥。经沉淀分离后的上清液由反硝化段进水管进入多功能复合生物反应池(HBR)。
⑨多功能复合生物反应池(HBR)分为反硝化段、硝化段。反硝化段容积占1/3,翅中设置有纳米聚氨酸复合填料,池内不设置曝气;硝化段容积占2/3,池中设置有纳米聚氨酸复合填料,池底设置有螺旋微缝曝气软管。反硝化段和硝化段之间用隔墙隔开。污水首先进入反硝化段,与硝化段硝化液回流气提管输送的硝化液及优质碳源投加罐经优质碳源投加管投加的优质碳源生物腐殖酸(C/N<4时补加)混合并完成微生物反硝化反应,将硝态氮转化为氮气逸出污水。随后污水由反硝化段下部出水孔进入硝化段,由螺旋微缝曝气软管提供连续充足的溶解氧DO(溶解氧DO2~3mg/L),对有机物COD和氨氮NH3-N进行二级去碳的脱氮。多功能复合生物反应池(HBR)的独特构造使得硝化和反硝化反应分别在反应池不同分段占优势;同时由于纳米聚氨酯复合填料生物膜内部缺氧微环境的存在,不同分段均同时发生硝化和反硝化反应。采用纳米聚氨酯复合填料生物膜法不仅有利于世代周期长的硝化菌的生长,而且可以使反应池保持较高的微生物浓度,且生物相丰富,有利于提高处理效果。由于特别的池型结构和特别的纳米聚氨酯复合材料,在多功能复合反应池(HBR)内反硝化段和硝化段都能发生同步硝化-反硝化反应;在硝化段内出现稳定的亚硝态氮的积累,能发生短程硝化-反硝化反应。为了维持硝化段较高的污泥浓度,通过活性污泥补加管补加经过污泥酸化池酸化后的污泥。
多功能复合生物反应池(HBR)的功能:二级去碳和脱氮,同时实现同步硝化-反硝化和短程硝化-反硝化反应。和传统工艺相比,可提高去碳和脱氮效果40%左右。
控制条件:水温15℃~30℃,PH7~8,反硝化段溶解氧DO≤0.5mg/L,由硝化液回流气提管12b-2进行硝化液回流时挟带供氧,硝化段溶解氧DO2~3mg/L,两段停留时间40h。进水COD220~300mg/L,出水COD90~120mg/L;进水NH3-N63~80mg/L,出水NH3-N20~30mg/L。
⑩经多功能复合生物反应池(HBR)进行二级去碳和脱氮后的污水由硝化段出水管与之连接的生态过滤床进入生态过滤床,使污水自上而下流经过滤床植物层、土壤及石英砂混合填料层、稻壳活性炭填料层、沸石填料层、砾石填料层、垫层的过程中由植物的根茎和各填料层的综合作用,发生物理、化学、生物反应时有机污染物COD和氨氮NH3-N深度去除。
生态过滤床的功能:深度去碳和脱氮以及吸附悬浮物SS。
控制条件:水温12℃~35℃,PH6~9,停留时间24h。进水COD90~120mg/L,出水COD80~100mg/L;进水NH3-N20~30mg/L,出水NH3-N15~20mg/L。
⑪经生态过滤床处理后的污水由底部配水间经生态过滤床出水管和与之连接的水生植物塘进水管进入水生植物塘,通过底部构建的水生态系统(塘内养殖鱼、蚌、螺、鸭、鹅等,这些水产水禽与原生动物、浮游动物、底栖动物、细菌、藻类之间通过食物链和水面浮叶植物睡莲构成水生态系统,即能进一步净化水质对出水水质起把关作用,又可使水中的悬浮物和藻类降低。经过水生植物糖净化后的水质COD可低于100mg/L,NH3-N可低于15mg/L,SS可低于70mg/L,达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定的指标。经过把关处理后的合格水由水生植物塘出水管进入消毒清水池,通过消毒设备明渠式紫外杀菌器消毒后经清水输送泵排入受纳水体或根据需要回用。
⑫缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9中安装的微孔曝气器、旋流剪切曝气器及多功能复合生物反应池(HBR)中安装的螺旋微缝曝气软管与风机和空气总管连接,以提供各好氧生物反应池生物反应所提供的溶解氧DO。
和现有技术相比,本发明的优势是:对于有机物COD和氨氮NH3-N浓度高,出水水质要求严的畜禽粪污采用了预处理+两级生化处理+生态深度处理工艺的多元组合技术,能真正将污染物浓度高的畜禽粪污经处理后达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级水质标准,能够确保畜禽养殖业长期稳定的生存与发展。
对于无配套农田的规模养殖场,采用本发明是一种好的选择。
附图说明
以下结合附图对本发明做进一步的阐述。
图1是一种畜禽粪污达标排放处理装置及实施方法的平面布置图;
图2是图1的A-A剖面图(立面图);
图3是序号5、6(初沉池、生物反应调节池)的立面图;
图4是序号7、8(厌氧挡板反应池、水解酸化池)的立面图;
图5是序号9(缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池)的立面图;
图6是序号10、11(二沉池、水解酸化池)的立面图;
图7是序号12(多功能复合生物反应池[HBR])的立面图;
图8是序号13(人工生态过滤床)的立面图;
图9是序号14(水生植物塘)的立面图;
图10是一种畜禽粪污达标排放处理设施及实施装置的工艺流程图。
在图中。
1—混合匀浆池;1-1—混合匀浆池进料管;1-2—立式搅拌机;1-3—混合匀浆池出料管。
2—前处理格栅井;2-1—中格栅。
3—前处理格栅井提升泵。
4—螺旋挤压分离机。
5—初沉池;5-1—初沉池进水管;5-2—初沉池集水槽;5-3—初沉池出水孔;5-4—初沉池底部排泥管。
6—生物预反应调节池;6-1—生物预反应池底部水下推进器;6-2—辫带式填料;6-3—生物预反应调节池出水管。
7—厌氧挡板反应池;7-1—厌氧挡板反应池进水管;7-2—竖向折流板;7-3——竖向导流板;7-4—软性纤维填料;7-5—厌氧挡板反应池出水孔;7-6—沼气排出管。
8—水解酸化池;8-1—底部空气搅拌器总管;8-2—空气搅拌支管;8-3—水解酸化池出水管。
9—缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池;9a—缺氧段(A);9a-1—缺氧段(A)进水管;9a-2—碳源补给管;9a-3—缺氧段(A)底部水下推进器;9a-4—硝化液回流管;9a-5—组合填料;9b—泥法好氧段(O1);9b-1—活性污泥回流管;9b-2—中、微孔曝气器;9b-3—泥法好氧段(O1)出水孔;
9c—膜法好氧段(O2);9c-1—硝化液回流泵;9c-2—硝化液回流总管;9c-3—旋流切曝气器;—弹性立体填料9c-4;9c-5—出水管。
10—二沉池;10-1—二沉池进水管;10-2—二沉池排泥管;10-3—斜管支架及斜管;10-4—二沉池出泥孔;10—二沉池;10-5—二沉池出水管。
11—污泥酸化池;11-1—污泥酸化池底部搅拌机;11-2—污泥出泥管。
12—多功能复合生物反应池(HBR);12a—反硝化段;12b—硝化段;12a-1—反硝化段进水管;12a-2—纳米聚氨酯复合填料甲;12a-3—反硝化段下部出水孔;12a-4—优质碳源补给管;12b-1—螺旋微缝曝气软管;12b-2—硝化液回流气提管;12b-3—纳米聚氨酯复合填料乙;12b-4—硝化段出水管;12b-5—活性污泥补加管。
13—生态过滤床;13-1—生态过滤床进水管;13-2—滤板滤头组合件和底部空间形成底部配水间;13-3—滤板滤头组合件;13-4—往上依次设置垫层;13-5—砾石填料层;13-6—沸石填料层;13-7—稻壳活性炭填料层;13-8—土壤及石英砂混合填料层;13-9—过滤床植物层;13-10—生态过滤床出水管。
14—水生植物塘;14-1—水生植物塘进水管;14-2—水生态系统;14-3—水生植物塘出水管。
15—消毒清水池;15-1—消毒设备。
16—清水输送泵。
17—高压板框压滤机。
18—风机;18-1—空气总管。
19—优质碳源投加罐;19-1—优质碳源投加管。
20—酸化污泥输送泵;20-1—酸化污泥输送管。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1~图9所示,一种畜禽粪污达标排放处理装置由①预处理单元:包括混合匀浆池1、前处理格栅井2、前处理格栅提升泵3、螺旋挤压分离机4、初沉池5、生物预反应调节池6;②生物化学处理单元:包括厌氧挡板反应池7、水解酸化池8、缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池、二沉池、污泥酸化池11、多功能复合生物反应池(HBR)12;③生态深度处理单元包括:生态过滤床13、水生植物塘14、消毒清水池15组成。
①所述预处理单元包括以下内容:
混合匀浆池1:所述混合匀浆池1进口设置有混合匀浆池进料管1-1,池内设置有立式搅拌机1-2,出口设置有混合匀浆池出料管1-3。
前处理格栅井2:所述前处理格栅井2中的中格栅2-1栅条的净间隙为30~35mm,中格栅的安装倾角为75°。
前处理格栅井提升泵3:所述前处理格栅井提升泵3为渣浆泵。
螺旋挤压分离机4:所述螺旋挤压分离机4由带轮、差速器、轴承座、溢流板、转鼓、罩壳、挤压纹龙等部件组成。
初沉池5:所述初沉池5为平流式沉淀池,池前端设置有初沉池进水管5-1、池上部设置有初沉池集水槽5-2,池末端池壁设置有初沉池出水孔5-3,池末端底部设置有初沉池底部排泥管5-4。
生物预反应调节池6:所述生物预反应调节池6底部对角线设置有生物预反应池底部水下推进器6-1,在池后半中间设置有辫带式填料6-2(辫带式填料辫带直径40mm,辫带间距100mm,行距200mm,毛圈高度20mm,比表面积2000m²/m³池)、池末端池壁设置有生物预反应调节池出水管6-3。生物预反应调节池6和初沉池5为合建式,中间用隔墙隔开,墙壁上开有过水孔,以保持过水断面。
②所述生物化学处理单元包括以下内容:
厌氧挡板反应池7:所述厌氧挡板反应池7前端设置有厌氧挡板反应池进水管7-1,在垂直于水流方向分别设置有多块竖向折流板(竖向折流板的竖向板和底部折板的夹角为135°)7-2和竖向导流板7-3,将反应池分隔成串联的几个反应室。在下向流反应室内设置有软性纤维填料7-4(软性纤维填料束长120mm,束距120mm,比表面积1235m²/m³池)。上向流反应室内不设填料,在厌氧挡板反应池7末端设置有厌氧挡板反应池出水孔7-5。厌氧挡板反应池7为密闭。在顶部设置有沼气排出管7-6。
水解酸化池8:所述水解酸化池8底部设置有底部空气搅拌器总管8-1和若干空气搅拌支管8-2,在水解酸化池末端池壁设置有水解酸化池出水管8-3。水解酸化池8和厌氧挡板反应池7合建,中间用隔墙隔开,隔墙上开有过水孔,以保持过水断面。
缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9:所述缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9分为缺氧段(A)9a、泥法好氧段(O1)9b、膜法好氧段(O2)9c。在缺氧段(A)9a的前端上部设置有缺氧段(A)进水管9a-1,前端下部设置有碳源补给管9a-3,池底还设置有硝化液回流管9a-4,池中设置有组合填料9a-5(组合填料纤维环片150mm,片间距离60mm。池内布置间距150mm,比表面积2000m²/m³),在缺氧段(A)9a和泥法好氧段(O1)9b之间隔开的隔墙上开有缺氧段(A)出水孔9a-6;在泥法好氧段(O1)9b底部设置有活性污泥回流管9b-1,在池底还设置有中、微孔曝气器9b-2(中、微孔曝气器φ215mm,供气量1.5~3.0m³/h·个,服务面积0.35~0.8m²/个,氧利用率≥20%),在泥法好氧段(O1)9b和膜法好氧段(O2)9c之间隔开的隔墙上开有泥法好氧段(O1)出水孔9b-3;在膜法好氧段(O2)9c末端底部设置有硝化液回流泵9c-1及其连接的硝化液回流总管9c-2,池底部还设置有旋流切曝气器9c-3(旋流剪切曝气器250×90×350mm,供气量0.5~3.5m³/h·个,服务面积0.3~1.0m²/个,氧的利用率≥21%),池中设置有弹性立体填料9c-4(弹性立体填料填料单元直径173mm,每条直径0.5mm,比表面积300m²/m³·池),在膜法好氧段(O2)9c后端池壁上部设置有膜法好氧段(O2)出水管9c-5。缺氧/好氧(A/O1.O2)生物反应池9为合建式,中间分别用两堵隔墙隔开,隔墙上开有出水孔,以保持过水断面。
二沉池10:所述二沉池10为斜管沉淀池,在二沉池10的前端设置有二沉池进水管10-1,池底部设置有二沉池排泥管10-2,池中设置有斜管支架及斜管10-3(斜管支架为∠50×5mm角钢,乙丙共聚斜管规格为:d=100mm、θ=60°、斜管l=1000mm),在二沉池10和污泥酸化池11之间的隔墙上开有二沉池出泥孔10-4,在二沉池10末端上部设置有二沉池出水管10-5。
污泥酸化池11:所述污泥酸化池11底部呈对角线设置有污泥酸化池底部搅拌机11-1,在末端池壁上部设置有污泥出泥管11-2。二沉池10和污泥酸化池11为合建式,中间用隔墙隔开,隔墙中下部开有二沉池出泥孔10-4,以保持过泥断面。
多功能复合生物反应池(HBR)12:所述多功能复合生物反应池(HBR)12分为反硝化段12a、硝化段12b。反硝化段12a容积占1/3,硝化段12b容积占2/3。反硝化段12a前端池壁上部设置有反硝化段进水管12a-1,池中设置有纳米聚氨酯复合填料甲12a-2(池中设置悬空的上下钢丝网,并在上下网形成的隔室内填充填料,填充率为40%。填料孔隙率95%,30mm立方体,填料比表面积3.6×103m²/m³,微生物负载量≥10g/L。)。在反硝化段12a和硝化段12b中间的隔墙上开有反硝化段下部出水孔12a-3,在反硝化段12a顶部设置有优质碳源补给管12a-4;在硝化段12b底部设置有螺旋微缝曝气软管12b-1,在曝气软管的主干管上接出硝化液回流气提管12b-2。池中设置有纳米聚氨酯复合填料乙12b-3(池中设置有悬空的上、下钢丝网,并在上、下网形成的隔室内填充填料乙,填充率60%。)。在硝化段12b末端池壁上部设置有硝化段出水管12b-4。活性污泥补加管12b-5。
③所述生态深度处理单元包括以下内容:
生态过滤床13:所述生态过滤床13在前端池壁上部设置有生态过滤床进水管13-1,从床底往上350mm空间处设置滤板滤头组合件13-3(滤板材质为钢筋混凝土,尺寸为长×宽×厚=980×980×100mm,滤板上安装有长柄滤头,尺寸为φ×H=60×150mm。),滤板滤头组合件和底部空间形成底部配水间13-2。滤板滤头组合件13-3往上依次设置垫层13-4(垫层为石英砂,粒径2~4mm,厚度为100mm。)、砾石填料层13-5(砾石填料粒径为4~8mm,厚度为150mm。)、沸石填料层13-6(沸石填料粒径为8~16mm,厚度为500mm。)、稻壳活性炭填料层13-7(稻壳活性炭填料粒径为0.95~1.35mm,厚度为600mm。)、土壤及石英砂混合填料层13-8(土壤及石英砂混合填料土壤占总体积的2/3,石英砂占总体积1/3,土壤为天然土壤,石英砂粒径为0.6~1.2mm,土壤及石英砂混合填料层厚度为350mm。)、过滤床植物层13-9(过滤床植物为慈姑)。生态填料床底部配水间13-2末端池壁设置有生态过滤床出水管13-10。
水生植物塘14:所述水生植物塘14在前端设置有水生植物塘进水管14-1。水生植物塘内用砖墙分成各6m左右宽的廊道,使水流单向运行,增加水生植物与污水的接触,水生植物塘长50m左右,宽24m左右(分四个廊道),有效水深1.5m左右,水力停留时间3.5d。水生植物塘底部构建有水生态系统14-2(塘内养殖鱼、蚌、螺、鸭、鹅等,底部沉水植物为金鱼藻,这些水产水禽与原生动物、浮游动物、底栖动物、细菌、藻类之间通过食物链和水面浮叶植物睡莲构成复杂的水生态系统),在水生植物塘末端设置有水生植物塘出水管14-3。
消毒清水池15:所述消毒清水池15的旁边设置有消毒设备15-1,消毒设备为明渠式紫外线杀菌器。消毒清水池尾部设置有清水输送泵16,将处理达标后的水抽提排放或根据需要回用。
④其他内容
在二沉池10旁设置有高压板框压滤机17;在装置旁设置有风机18;在多功能复合生物反应池(HBR)12旁设置有优质碳源投加罐19,优质碳源投加罐包括搅拌机、高低液位开关,计量泵等;在污泥酸化池旁设置有酸化污泥输送泵20。
实施例2
应用上述一种畜禽粪污达标排放处理装置处理畜禽粪污的实施方法:
1一种畜禽粪污达标排放处理装置处理畜禽粪污实施方法的工艺流程见图10。
2实施方法
①畜禽粪污通过混合匀浆池进料管1-1进入混合匀浆池1,开启立式搅拌机1-2,对畜禽粪污搅拌混匀。
②混合后的粪污由混合匀浆池出料管1-3进入前处理格栅井2,通过中格栅2-1去除粗大垃圾,漂浮物和较大的悬浮物。后由前处理格栅井提升泵3将隔滤后的粪污输送至螺旋挤压分离机4。
③经螺旋挤压分离机4分离后的粪渣去粪渣利用堆肥工序(不在本专利范围内)。污水由初沉池前端设置的初沉池进水管5-1进入初沉池5,对高含量的悬浮物进行初步沉降分离。分离后的沉淀污泥由池末端底部设置的初沉池底部排泥管5-4排入高压板框压滤机17处理;分离后的上清液经初沉池集水槽5-2和初沉池出水孔5-3进入生物预反应调节池6.
④上清液进入生物预反应调节池6后开启生物预反应调节池底部水下推进器6-1,进行混合搅拌并提供0.2~0.5mg/L的溶解氧DO,以满足生物预反应的需要。再池后半部中间设置的固定辫带式填料6-2,其填料微生物活性高,传质效率好,能够提高单池净化效果30%左右。
生物预反应池调节池6的功能:对污水进行生物预处理,初步提高可生化性;对污水的流量和浓度进行调节。
生物预反应调节池6的控制条件:水温18℃~35℃。PH6~9,溶解氧DO在0.2~0.5mg/L范围内,污水停留时间8h,进水COD8000~11000mg/L,出水COD7000~9625mg/L;进水NH3-N300~400mg/L,出水NH3-N270~360mg/L。
⑤生物预反应调节池6的出水由生物预反应调节池出水管6-3进入厌氧挡板反应池7,厌氧挡板反应池是在垂直于水流方向设置多块竖向折流板7-2和竖向导流板7-3将反应池分割成几个反应室,以维持反应池内较高的厌氧污泥浓度。进入厌氧挡板反应池7的水流由竖向导流板引导上下折流前进,逐个通过上向流室和下向流室的厌氧污泥床层,进水中的有机污染物与微生物充分接触而得以去除。在下向流反应室内设置软性纤维填料7-4,上向流反应室不设填料,形成微生物的膜泥共生生长环境,以增加微生物的数量和改变微生物的质量。提高处理效果。厌氧挡板反应池所产生的沼气由沼气排出管7-6去沼气利用发电工序(不在本专利范围内)。厌氧挡板反应池出水由厌氧挡板反应池出水孔7-5进入水解酸化池8。
厌氧挡板反应池7的功能:产生沼气;去除主要的有机污染物COD和少量的氨氮NH3-N。
控制条件:水温20℃~40℃,PH6.5~8.2,溶解氧DO≤0.1mg/L,停留时间48h,进水COD:7000~9625mg/L,出水COD:1050~1440mg/L;进水NH3-N:270~360mg/L,出水NH3-N:210~280mg/L。
⑥污水进入水解酸化池8后,在进入和底部空气搅拌总管8-1及空气搅拌8-2的作用下,使池底部污泥床的表层污泥膨胀悬浮,将厌氧发酵由停留时间4.5~5h控制在水解酸化阶段,因大量悬浮物水解成可溶性物质,大分子有机物降解为小分子有机物,可提高BOD/COD的比值,即提高污水生化处理的可生化性,为下一道工序打好基础。
水解酸化池8的功能:利用厌氧反应水解、酸化阶段的水解酸化细菌,对污水中大分子长链有机污染物及一些不易被生物降解的物质进行水解酸化断链,打碎成小分子,以提高污水的可生化性,是后续的污水处理变得容易。
控制条件:水温15℃~30℃,PH6.8~8.2,溶解氧Do≤0.2mg/了,停留时间4.5~5h,进水COD1050~1440mg/L,出水COD735~1000mg/L;进水NH3-N210~280mg/L,出水NH3-N168~224mg/L。
⑦水解酸化池8出水由水解酸化池出水管8-3经缺氧段(A)进水管9a-1进入缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9。缺氧段(A)底部水下推进器9a-3的开启,为反硝化反应提供必要的溶解氧DO1.0~1.5mg/L,池内设置的组合填料9a-5,为缺氧微生物提供一个相对稳定的生长环境,从而增加缺氧微生物的浓度和活性,以增加缺氧段对有机污染物的去除能力和脱氮能力。在进行脱氮生物反应所需要的碳源由设置在膜法好氧段(O2)9c末端底部的硝化液回流泵9c-1抽取硝化液经硝化液回流总管9c-2进入缺氧段(A)9a供给硝化液回流比R=4;不足时由碳源补给管9a-2补加。好氧段分为泥法好氧段(O1)9b和膜法好氧段(O2)9c两段,泥法好氧段(O1)9b内不设填料,为悬浮活性污泥法;膜法好氧段(O2)内设置弹性立体填料9c-4,为附着生物膜法。这种泥、膜结合的处理方法,是利用各段不同环境使悬浮和附着微生物通过自然变异和自然竞争在各段形成各自的优势,从而提高污水处理的效果。为了增加泥法好氧段(O1)的微生物活性,2/3活性污泥由设置在污泥酸化池11旁的酸化污泥输送泵20从污泥酸化池11内抽取酸化污泥经和污泥出泥管11-2相连接的活性污泥回流管9b-1进入泥法好氧段(O1)9b供给,1/3活性污泥由设置在膜法好氧段(O2)9c末端底部的硝化液回流泵9c-1抽取硝化液经硝化液回流总管9c-2的支管供给。活性污泥回流比r=1。
缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9的功能:一级去碳和脱氮。利用水中的碳源作电子供体,好氧段回流硝化液中的硝态氮作为电子受体进行反硝化一级脱氮;泥法好氧段(O1)和膜法好氧段(O2)一级去碳即有机物COD的降解,氨氮NH3-N的硝化。
控制条件:缺氧段(A)9a——水温15℃~40℃,PH6.5~7.5,溶解氧DO1.0~1.5mg/L,停留时间20h;泥法好氧段(O1)9b和膜法好氧段(O2)9c——水温15℃~30℃,PH6.3~8,溶解氧DO2~4mg/L,停留时间40h。进水COD735~1000mg/L,出水COD220~300mg/L;进水NH3-N210~280mg/L,出水NH3-N63~80mg/L。
⑧缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9出水由膜法好氧段(O2)出水管9c-5进入二沉池10进行泥水分离,一部分沉淀底泥由二沉池排泥管10-2去高压板框压滤机17压滤后去堆肥工序;另一部分沉淀底泥经二沉池出泥孔10-4进入污泥酸化池11对剩余污泥进行酸化处理。酸化后的污泥由酸化污泥输送泵20抽取经酸化污泥输送管20-1分别去碳源补给管9a-2对缺氧段(A)9a反硝化反应所需要的碳源不足时补加;去活性污泥回流管9b-1对泥法好氧段(O1)9b生物反应时补加活性污泥,以调高生物反应微生物的活性;去多功能复合生物反应池(HBR)12的活性污泥补加管12b-5补充活性污泥。经沉淀分离后的上清液由反硝化段进水管12a-1进入多功能复合生物反应池(HBR)12。
⑨多功能复合生物反应池(HBR)12分为反硝化段12a、硝化段12b。反硝化段容积占1/3,翅中设置有纳米聚氨酸复合填料甲12a-2,池内不设置曝气;硝化段容积占2/3,池中设置有纳米聚氨酸复合填料12a-3,池底设置有螺旋微缝曝气软管12b-1。反硝化段12a和硝化段12b之间用隔墙隔开。污水首先进入反硝化段12a,与硝化段12b硝化液回流气提管12b-2输送的硝化液及优质碳源投加罐19经优质碳源投加管19-1投加的优质碳源生物腐殖酸(C/N<4时补加)混合并完成微生物反硝化反应,将硝态氮转化为氮气逸出污水。随后污水由反硝化段下部出水孔12a-3进入硝化段12b,由螺旋微缝曝气软管12b-1提供连续充足的溶解氧DO(溶解氧DO2~3mg/L),对有机物COD和氨氮NH3-N进行二级去碳的脱氮。多功能复合生物反应池(HBR)的独特构造使得硝化和反硝化反应分别在反应池不同分段占优势;同时由于纳米聚氨酯复合填料生物膜内部缺氧微环境的存在,不同分段均同时发生硝化和反硝化反应。采用纳米聚氨酯复合填料生物膜法不仅有利于世代周期长的硝化菌的生长,而且可以使反应池保持较高的微生物浓度,且生物相丰富,有利于提高处理效果。由于特别的池型结构和特别的纳米聚氨酯复合材料,在多功能复合反应池(HBR)12内反硝化段12a和硝化段12b都能发生同步硝化-反硝化反应;在硝化段12b内出现稳定的亚硝态氮的积累,能发生短程硝化-反硝化反应。为了维持硝化段较高的污泥浓度,通过活性污泥补加管12b-5补加经过污泥酸化池酸化后的污泥。
多功能复合生物反应池(HBR)12的功能:二级去碳和脱氮,同时实现同步硝化-反硝化和短程硝化-反硝化反应。和传统工艺相比,可提高去碳和脱氮效果40%左右。
控制条件:水温15℃~30℃,PH7~8,反硝化段溶解氧DO≤0.5mg/L,由硝化液回流气提管12b-2进行硝化液回流时挟带供氧,硝化段溶解氧DO2~3mg/L,两段停留时间40h。进水COD220~300mg/L,出水COD90~120mg/L;进水NH3-N63~80mg/L,出水NH3-N20~30mg/L。
⑩经多功能复合生物反应池(HBR)12进行二级去碳和脱氮后的污水由硝化段出水管12b-4与之连接的生态过滤床13-1进入生态过滤床13,使污水自上而下流经过滤床植物层13-9、土壤及石英砂混合填料层13-8、稻壳活性炭填料层13-7、沸石填料层13-6、砾石填料层13-5、垫层13-4的过程中由植物的根茎和各填料层的综合作用,发生物理、化学、生物反应时有机污染物COD和氨氮NH3-N深度去除。
生态过滤床13的功能:深度去碳和脱氮以及吸附悬浮物SS。
控制条件:水温12℃~35℃,PH6~9,停留时间24h。进水COD90~120mg/L,出水COD80~100mg/L;进水NH3-N20~30mg/L,出水NH3-N15~20mg/L。
⑪经生态过滤床13处理后的污水由底部配水间13-2经生态过滤床出水管13-10和与之连接的水生植物塘进水管14-1进入水生植物塘14,通过底部构建的水生态系统14-2(塘内养殖鱼、蚌、螺、鸭、鹅等,这些水产水禽与原生动物、浮游动物、底栖动物、细菌、藻类之间通过食物链和水面浮叶植物睡莲构成水生态系统,即能进一步净化水质对出水水质起把关作用,又可使水中的悬浮物和藻类降低。经过水生植物糖14净化后的水质COD可低于100mg/L,NH3-N可低于15mg/L,SS可低于70mg/L,达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定的指标。经过把关处理后的合格水由水生植物塘出水管14-3进入消毒清水池15,通过消毒设备15-1明渠式紫外杀菌器消毒后经清水输送泵16排入受纳水体或根据需要回用。
⑫缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9中安装的微孔曝气器9b-2、旋流剪切曝气器9c-3及多功能复合生物反应池(HBR)12中安装的螺旋微缝曝气软管12b-5与风机18和空气总管18-1连接,以提供各好氧生物反应池生物反应所提供的溶解氧DO。
实施例3
应用实施例1一种畜禽粪污达标排放处理装置及实施例2一种畜禽粪污达标处理装置畜禽粪污实施方法对某养猪场粪污进行处理。
1.水量及水质
(1)水量养猪场污水中主要污染物由猪粪(以固形体为主)和冲洗养猪场形成的污水(包括残留猪粪尿液)两个方面组成,养猪场按存栏数30000头规模建设,日均个体产粪量2.17kg、产尿量3.5kg、用水量12kg,总用水量360m3/d,产粪量65.1t/d,产尿量135t/d(含于总用水量中),本设计流量为360m3/d。
(2)水质 BOD5≤5000mg/L;CODcr≤11500mg/L;NH3-N≤400mg/L;SS≤6000mg/L。
(3)排放标准处理后排放水质要求达到国家《污水处理综合排放标准》(GB8978-1996)中一级水质规定的指标,具体指标如下:BOD5≤30mg/L;COD≤100mg/L;NH3-N≤15mg/L;SS≤70mg/L。
2.污水处理工艺流程见图10
3.主要工艺设计及运行参数
(1)生物预反应调节池
①溶解氧DO0.2~0.5mg/L
②停留时间8h
(2)厌氧挡板反应池
①溶解氧DO≤0.1mg/L
②停留时间48h
(3)缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池
①污泥负荷:0.16kgBOD/kgMLVSS d
②泥法好氧段(O1)+膜法好氧段(O2)的硝化负荷:0.06~0.08kgNO- 3-N/kgMLSS d
③缺氧段(A)的脱硝负荷:0.10~0.12kgNO- 3-N/kgMLSS d
④回流比:硝化液回流比R=4,污泥回流比r=1
⑤污泥龄SRT:28~32d
⑥耗氧速率:7~9mgO2/gMLSS h
⑦污泥浊度:3000~5000mg/L
⑧缺氧/好氧的池容比:2:1
⑨停留时间:60h
⑩缺氧段需氧量:1.0~1.5mg/L
(4)生态过滤床
①BOD5负荷:80~120kg/hm2 d
②水力负荷:0.2~0.5m3/m2 d
③停留时间:24h
④滤速:2~4m/h
(5)水生植物塘
①BOD5表面负荷:20~30kg/104m2d
②有效水深:1.5~2.0m
③进塘BOD5:<50mg/L
④水力停留时间:3.5d
该养猪场通过本发明的工艺流程和主要工艺设计及设计参数处理后,BOD5≤30mg/L;COD≤90mg/L;NH3-N≤15mg/L;SS≤60mg/L,达到或优于国家《污水处理综合排放标准》(GB8978-1996)中一级水质规定的指标。
Claims (6)
1.一种畜禽粪污达标排放处理装置及实施方法,其装置由①预处理单元:包括混合匀浆池1、前处理格栅井2、前处理格栅井提升泵3、螺旋挤压分离机4、初沉池5、生物预反应调节池6;②生物化学处理单元:包括厌氧挡板反应池7、水解酸化池8、缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9、二沉池10、污泥酸化池11、多功能复合生物反应池(HBR)12;③生态深度井处理单元:包括生态过滤床13、水生植物14、消毒清水池15。
2.根据权利要求1所述一种畜禽粪污达标排放处理装置,其特征是所述预处理单元包括以下内容:
混合匀浆池1:所述混合匀浆池1进口设置有混合匀浆池进料管1-1,池内设置有立式搅拌机1-2,出口设置有混合匀浆池出料管1-3;
前处理格栅井2:所述前处理格栅井2中的中格栅2-1栅条的净间隙为30~35mm,中格栅的安装倾角为75°;
前处理格栅井提升泵3:所述前处理格栅井提升泵3为渣浆泵;
螺旋挤压分离机4:所述螺旋挤压分离机4由带轮、差速器、轴承座、溢流板、转鼓、罩壳、挤压纹龙等部件组成;
初沉池5:所述初沉池5为平流式沉淀池,池前端设置有初沉池进水管5-1、池上部设置有初沉池集水槽5-2,池末端池壁设置有初沉池出水孔5-3,池末端底部设置有初沉池底部排泥管5-4;
生物预反应调节池6:所述生物预反应调节池6底部对角线设置有生物预反应池底部水下推进器6-1,在池后半中间设置有辫带式填料6-2(辫带式填料辫带直径40mm,辫带间距100mm,行距200mm,毛圈高度20mm,比表面积2000m²/m³池)、池末端池壁设置有生物预反应调节池出水管6-3;生物预反应调节池6和初沉池5为合建式,中间用隔墙隔开,墙壁上开有过水孔,以保持过水断面。
3.根据权利要求1所述一种畜禽粪污达标排放处理装置,其特征是:所述生物化学处理单元包括以下内容:
厌氧挡板反应池7:所述厌氧挡板反应池7前端设置有厌氧挡板反应池进水管7-1,在垂直于水流方向分别设置有多块竖向折流板(竖向折流板的竖向板和底部折板的夹角为135°)7-2和竖向导流板7-3,将反应池分隔成串联的几个反应室;在下向流反应室内设置有软性纤维填料7-4(软性纤维填料束长120mm,束距120mm,比表面积1235m²/m³池);上向流反应室内不设填料,在厌氧挡板反应池7末端设置有厌氧挡板反应池出水孔7-5;厌氧挡板反应池7为密闭;在顶部设置有沼气排出管7-6;
水解酸化池8:所述水解酸化池8底部设置有底部空气搅拌器总管8-1和若干空气搅拌支管8-2,在水解酸化池末端池壁设置有水解酸化池出水管8-3;水解酸化池8和厌氧挡板反应池7合建,中间用隔墙隔开,隔墙上开有过水孔,以保持过水断面;
缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9:所述缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9分为缺氧段(A)9a、泥法好氧段(O1)9b、膜法好氧段(O2)9c;在缺氧段(A)9a的前端上部设置有缺氧段(A)进水管9a-1,前端下部设置有碳源补给管9a-3,池底还设置有硝化液回流管9a-4,池中设置有组合填料9a-5(组合填料纤维环片150mm,片间距离60mm;池内布置间距150mm,比表面积2000m²/m³),在缺氧段(A)9a和泥法好氧段(O1)9b之间隔开的隔墙上开有缺氧段(A)出水孔9a-6;在泥法好氧段(O1)9b底部设置有活性污泥回流管9b-1,在池底还设置有中、微孔曝气器9b-2(中、微孔曝气器φ215mm,供气量1.5~3.0m³/h·个,服务面积0.35~0.8m²/个,氧利用率≥20%),在泥法好氧段(O1)9b和膜法好氧段(O2)9c之间隔开的隔墙上开有泥法好氧段(O1)出水孔9b-3;在膜法好氧段(O2)9c末端底部设置有硝化液回流泵9c-1及其连接的硝化液回流总管9c-2,池底部还设置有旋流切曝气器9c-3(旋流剪切曝气器250×90×350mm,供气量0.5~3.5m³/h·个,服务面积0.3~1.0m²/个,氧的利用率≥21%),池中设置有弹性立体填料9c-4(弹性立体填料填料单元直径173mm,每条直径0.5mm,比表面积300m²/m³·池),在膜法好氧段(O2)9c后端池壁上部设置有膜法好氧段(O2)出水管9c-5;缺氧/好氧(A/O1.O2)生物反应池9为合建式,中间分别用两堵隔墙隔开,隔墙上开有出水孔,以保持过水断面;
二沉池10:所述二沉池10为斜管沉淀池,在二沉池10的前端设置有二沉池进水管10-1,池底部设置有二沉池排泥管10-2,池中设置有斜管支架及斜管10-3(斜管支架为∠50×5mm角钢,乙丙共聚斜管规格为:d=100mm、θ=60°、斜管l=1000mm),在二沉池10和污泥酸化池11之间的隔墙上开有二沉池出泥孔10-4,在二沉池10末端上部设置有二沉池出水管10-5;
污泥酸化池11:所述污泥酸化池11底部呈对角线设置有污泥酸化池底部搅拌机11-1,在末端池壁上部设置有污泥出泥管11-2;二沉池10和污泥酸化池11为合建式,中间用隔墙隔开,隔墙中下部开有二沉池出泥孔10-4,以保持过泥断面;
多功能复合生物反应池(HBR)12:所述多功能复合生物反应池(HBR)12分为反硝化段12a、硝化段12b;反硝化段12a容积占1/3,硝化段12b容积占2/3;反硝化段12a前端池壁上部设置有反硝化段进水管12a-1,池中设置有纳米聚氨酯复合填料甲12a-2(池中设置悬空的上下钢丝网,并在上下网形成的隔室内填充填料,填充率为40%;填料孔隙率95%,30mm立方体,填料比表面积3.6×103m²/m³,微生物负载量≥10g/L;);在反硝化段12a和硝化段12b中间的隔墙上开有反硝化段下部出水孔12a-3,在反硝化段12a顶部设置有优质碳源补给管12a-4;在硝化段12b底部设置有螺旋微缝曝气软管12b-1,在曝气软管的主干管上接出硝化液回流气提管12b-2;池中设置有纳米聚氨酯复合填料乙12b-3(池中设置有悬空的上、下钢丝网,并在上、下网形成的隔室内填充填料乙,填充率60%;);在硝化段12b末端池壁上部设置有硝化段出水管12b-4;活性污泥补加管12b-5。
4.根据权利要求1所述一种畜禽粪污达标排放处理装置,其特征是所述生态深度处理单元包括以下内容:
生态过滤床13:所述生态过滤床13在前端池壁上部设置有生态过滤床进水管13-1,从床底往上350mm空间处设置滤板滤头组合件13-3(滤板材质为钢筋混凝土,尺寸为长×宽×厚=980×980×100mm,滤板上安装有长柄滤头,尺寸为φ×H=60×150mm;),滤板滤头组合件和底部空间形成底部配水间13-2;滤板滤头组合件13-3往上依次设置垫层13-4(垫层为石英砂,粒径2~4mm,厚度为100mm;)、砾石填料层13-5(砾石填料粒径为4~8mm,厚度为150mm;)、沸石填料层13-6(沸石填料粒径为8~16mm,厚度为500mm;)、稻壳活性炭填料层13-7(稻壳活性炭填料粒径为0.95~1.35mm,厚度为600mm;)、土壤及石英砂混合填料层13-8(土壤及石英砂混合填料土壤占总体积的2/3,石英砂占总体积1/3,土壤为天然土壤,石英砂粒径为0.6~1.2mm,土壤及石英砂混合填料层厚度为350mm;)、过滤床植物层13-9(过滤床植物为慈姑);生态填料床底部配水间13-2末端池壁设置有生态过滤床出水管13-10;
水生植物塘14:所述水生植物塘14在前端设置有水生植物塘进水管14-1;水生植物塘内用砖墙分成各6m左右宽的廊道,使水流单向运行,增加水生植物与污水的接触,水生植物塘长50m左右,宽24m左右(分四个廊道),有效水深1.5m左右,水力停留时间3.5d;水生植物塘底部构建有水生态系统14-2(塘内养殖鱼、蚌、螺、鸭、鹅等,底部沉水植物为金鱼藻,这些水产水禽与原生动物、浮游动物、底栖动物、细菌、藻类之间通过食物链和水面浮叶植物睡莲构成复杂的水生态系统),在水生植物塘末端设置有水生植物塘出水管14-3;
消毒清水池15:所述消毒清水池15的旁边设置有消毒设备15-1,消毒设备为明渠式紫外线杀菌器;消毒清水池尾部设置有清水输送泵16,将处理达标后的水抽提排放或根据需要回用。
5.根据权利要求1所述一种畜禽粪污达标排放处理装置,处理畜禽粪污的实施方法:
(1)一种畜禽粪污达标排放处理装置处理畜禽粪污实施方法的工艺流程见图10;
(2)实施方法
①畜禽粪污通过混合匀浆池进料管1-1进入混合匀浆池1,开启立式搅拌机1-2,对畜禽粪污搅拌混匀;
②混合后的粪污由混合匀浆池出料管1-3进入前处理格栅井2,通过中格栅2-1去除粗大垃圾,漂浮物和较大的悬浮物;后由前处理格栅井提升泵3将隔滤后的粪污输送至螺旋挤压分离机4;
③经螺旋挤压分离机4分离后的粪渣去粪渣利用堆肥工序(不在本专利范围内);污水由初沉池前端设置的初沉池进水管5-1进入初沉池5,对高含量的悬浮物进行初步沉降分离;分离后的沉淀污泥由池末端底部设置的初沉池底部排泥管5-4排入高压板框压滤机17处理;分离后的上清液经初沉池集水槽5-2和初沉池出水孔5-3进入生物预反应调节池6.
④上清液进入生物预反应调节池6后开启生物预反应调节池底部水下推进器6-1,进行混合搅拌并提供0.2~0.5mg/L的溶解氧DO,以满足生物预反应的需要;再池后半部中间设置的固定辫带式填料6-2,其填料微生物活性高,传质效率好,能够提高单池净化效果30%左右;
生物预反应池调节池6的功能:对污水进行生物预处理,初步提高可生化性;对污水的流量和浓度进行调节;
生物预反应调节池6的控制条件:水温18℃~35℃;PH6~9,溶解氧DO在0.2~0.5mg/L范围内,污水停留时间8h,进水COD:8000~11000mg/L,出水COD:7000~9625mg/L;进水NH3-N:300~400mg/L,出水NH3-N:270~360mg/L;
⑤生物预反应调节池6的出水由生物预反应调节池出水管6-3进入厌氧挡板反应池7,厌氧挡板反应池是在垂直于水流方向设置多块竖向折流板7-2和竖向导流板7-3将反应池分割成几个反应室,以维持反应池内较高的厌氧污泥浓度;进入厌氧挡板反应池7的水流由竖向导流板引导上下折流前进,逐个通过上向流室和下向流室的厌氧污泥床层,进水中的有机污染物与微生物充分接触而得以去除;在下向流反应室内设置软性纤维填料7-4,上向流反应室不设填料,形成微生物的膜泥共生生长环境,以增加微生物的数量和改变微生物的质量;提高处理效果;厌氧挡板反应池所产生的沼气由沼气排出管7-6去沼气利用发电工序(不在本专利范围内);厌氧挡板反应池出水由厌氧挡板反应池出水孔7-5进入水解酸化池8;
厌氧挡板反应池7的功能:产生沼气;去除主要的有机污染物COD和少量的氨氮NH3-N;
控制条件:水温20℃~40℃,PH6.5~8.2,溶解氧DO≤0.1mg/L,停留时间48h,进水COD7000~9625mg/L,出水COD1050~1440mg/L;进水NH3-N270~360mg/L,出水NH3-N210~280mg/L;
⑥污水进入水解酸化池8后,在进入和底部空气搅拌总管8-1及空气搅拌8-2的作用下,使池底部污泥床的表层污泥膨胀悬浮,将厌氧发酵由停留时间4.5~5h控制在水解酸化阶段,因大量悬浮物水解成可溶性物质,大分子有机物降解为小分子有机物,可提高BOD/COD的比值,即提高污水生化处理的可生化性,为下一道工序打好基础;
水解酸化池8的功能:利用厌氧反应水解、酸化阶段的水解酸化细菌,对污水中大分子长链有机污染物及一些不易被生物降解的物质进行水解酸化断链,打碎成小分子,以提高污水的可生化性,是后续的污水处理变得容易;
控制条件:水温15℃~30℃,PH6.8~8.2,溶解氧Do≤0.2mg/了,停留时间4.5~5h,进水COD1050~1440mg/L,出水COD735~1000mg/L;进水NH3-N210~280mg/L,出水NH3-N168~224mg/L;
⑦水解酸化池8出水由水解酸化池出水管8-3经缺氧段(A)进水管9a-1进入缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9;缺氧段(A)底部水下推进器9a-3的开启,为反硝化反应提供必要的溶解氧DO1.0~1.5mg/L,池内设置的组合填料9a-5,为缺氧微生物提供一个相对稳定的生长环境,从而增加缺氧微生物的浓度和活性,以增加缺氧段对有机污染物的去除能力和脱氮能力;在进行脱氮生物反应所需要的碳源由设置在膜法好氧段(O2)9c末端底部的硝化液回流泵9c-1抽取硝化液经硝化液回流总管9c-2进入缺氧段(A)9a供给硝化液回流比R=4;不足时由碳源补给管9a-2补加;好氧段分为泥法好氧段(O1)9b和膜法好氧段(O2)9c两段,泥法好氧段(O1)9b内不设填料,为悬浮活性污泥法;膜法好氧段(O2)内设置弹性立体填料9c-4,为附着生物膜法;这种泥、膜结合的处理方法,是利用各段不同环境使悬浮和附着微生物通过自然变异和自然竞争在各段形成各自的优势,从而提高污水处理的效果;为了增加泥法好氧段(O1)的微生物活性,2/3活性污泥由设置在污泥酸化池11旁的酸化污泥输送泵20从污泥酸化池11内抽取酸化污泥经和污泥出泥管11-2相连接的活性污泥回流管9b-1进入泥法好氧段(O1)9b供给,1/3活性污泥由设置在膜法好氧段(O2)9c末端底部的硝化液回流泵9c-1抽取硝化液经硝化液回流总管9c-2的支管供给;活性污泥回流比r=1;
缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9的功能:一级去碳和脱氮;利用水中的碳源作电子供体,好氧段回流硝化液中的硝态氮作为电子受体进行反硝化一级脱氮;泥法好氧段(O1)和膜法好氧段(O2)一级去碳即有机物COD的降解,氨氮NH3-N的硝化;
控制条件:缺氧段(A)9a——水温15℃~40℃,PH6.5~7.5,溶解氧DO1.0~1.5mg/L,停留时间20h;泥法好氧段(O1)9b和膜法好氧段(O2)9c——水温15℃~30℃,PH6.3~8,溶解氧DO2~4mg/L,停留时间40h;进水COD735~1000mg/L,出水COD220~300mg/L;进水NH3-N210~280mg/L,出水NH3-N63~80mg/L;
⑧缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9出水由膜法好氧段(O2)出水管9c-5进入二沉池10进行泥水分离,一部分沉淀底泥由二沉池排泥管10-2去高压板框压滤机17压滤后去堆肥工序;另一部分沉淀底泥经二沉池出泥孔10-4进入污泥酸化池11对剩余污泥进行酸化处理;酸化后的污泥由酸化污泥输送泵20抽取经酸化污泥输送管20-1分别去碳源补给管9a-2对缺氧段(A)9a反硝化反应所需要的碳源不足时补加;去活性污泥回流管9b-1对泥法好氧段(O1)9b生物反应时补加活性污泥,以调高生物反应微生物的活性;去多功能复合生物反应池(HBR)12的活性污泥补加管12b-5补充活性污泥;经沉淀分离后的上清液由反硝化段进水管12a-1进入多功能复合生物反应池(HBR)12;
⑨多功能复合生物反应池(HBR)12分为反硝化段12a、硝化段12b;反硝化段容积占1/3,翅中设置有纳米聚氨酸复合填料甲12a-2,池内不设置曝气;硝化段容积占2/3,池中设置有纳米聚氨酸复合填料12a-3,池底设置有螺旋微缝曝气软管12b-1;反硝化段12a和硝化段12b之间用隔墙隔开;污水首先进入反硝化段12a,与硝化段12b硝化液回流气提管12b-2输送的硝化液及优质碳源投加罐19经优质碳源投加管19-1投加的优质碳源生物腐殖酸(C/N<4时补加)混合并完成微生物反硝化反应,将硝态氮转化为氮气逸出污水;随后污水由反硝化段下部出水孔12a-3进入硝化段12b,由螺旋微缝曝气软管12b-1提供连续充足的溶解氧DO(溶解氧DO2~3mg/L),对有机物COD和氨氮NH3-N进行二级去碳的脱氮;多功能复合生物反应池(HBR)的独特构造使得硝化和反硝化反应分别在反应池不同分段占优势;同时由于纳米聚氨酯复合填料生物膜内部缺氧微环境的存在,不同分段均同时发生硝化和反硝化反应;采用纳米聚氨酯复合填料生物膜法不仅有利于世代周期长的硝化菌的生长,而且可以使反应池保持较高的微生物浓度,且生物相丰富,有利于提高处理效果;由于特别的池型结构和特别的纳米聚氨酯复合材料,在多功能复合反应池(HBR)12内反硝化段12a和硝化段12b都能发生同步硝化-反硝化反应;在硝化段12b内出现稳定的亚硝态氮的积累,能发生短程硝化-反硝化反应;为了维持硝化段较高的污泥浓度,通过活性污泥补加管12b-5补加经过污泥酸化池酸化后的污泥;
多功能复合生物反应池(HBR)12的功能:二级去碳和脱氮,同时实现同步硝化-反硝化和短程硝化-反硝化反应;和传统工艺相比,可提高去碳和脱氮效果40%左右;
控制条件:水温15℃~30℃,PH7~8,反硝化段溶解氧DO≤0.5mg/L,由硝化液回流气提管12b-2进行硝化液回流时挟带供氧,硝化段溶解氧DO:2~3mg/L,两段停留时间40h;进水COD:220~300mg/L,出水COD:90~120mg/L;进水NH3-N:63~80mg/L,出水NH3-N:20~30mg/L;
⑩经多功能复合生物反应池(HBR)12进行二级去碳和脱氮后的污水由硝化段出水管12b-4与之连接的生态过滤床13-1进入生态过滤床13,使污水自上而下流经过滤床植物层13-9、土壤及石英砂混合填料层13-8、稻壳活性炭填料层13-7、沸石填料层13-6、砾石填料层13-5、垫层13-4的过程中由植物的根茎和各填料层的综合作用,发生物理、化学、生物反应时有机污染物COD和氨氮NH3-N深度去除;
生态过滤床13的功能:深度去碳和脱氮以及吸附悬浮物SS;
控制条件:水温12℃~35℃,PH6~9,停留时间24h;进水COD:90~120mg/L,出水COD:80~100mg/L;进水NH3-N:20~30mg/L,出水NH3-N:15~20mg/L;
⑪经生态过滤床13处理后的污水由底部配水间13-2经生态过滤床出水管13-10和与之连接的水生植物塘进水管14-1进入水生植物塘14,通过底部构建的水生态系统14-2(塘内养殖鱼、蚌、螺、鸭、鹅等,这些水产水禽与原生动物、浮游动物、底栖动物、细菌、藻类之间通过食物链和水面浮叶植物睡莲构成水生态系统,即能进一步净化水质对出水水质起把关作用,又可使水中的悬浮物和藻类降低;经过水生植物糖14净化后的水质COD可低于100mg/L,NH3-N可低于15mg/L,SS可低于70mg/L,达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定的指标;经过把关处理后的合格水由水生植物塘出水管14-3进入消毒清水池15,通过消毒设备15-1明渠式紫外杀菌器消毒后经清水输送泵16排入受纳水体或根据需要回用;
⑫缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池9中安装的微孔曝气器9b-2、旋流剪切曝气器9c-3及多功能复合生物反应池(HBR)12中安装的螺旋微缝曝气软管12b-5与风机18和空气总管18-1连接,以提供各好氧生物反应池生物反应所提供的溶解氧DO。
6.根据权利要求1所述一种畜禽粪污达标排放处理装置及权利要求5所述处理畜禽粪污的实施方法,重要具体控制参数为:
生物预反应调节池
①溶解氧DO0.2~0.5mg/L
②停留时间8h
厌氧挡板反应池
①溶解氧DO≤0.1mg/L
②停留时间48h
缺氧/好氧(A/O1、O2)生物反应池
①污泥负荷:0.16kgBOD/kgMLVSS d
②泥法好氧段(O1)+膜法好氧段(O2)的硝化负荷:0.06~0.08kgNO- 3-N/kgMLSS d
③缺氧段(A)的脱硝负荷:0.10~0.12kgNO- 3-N/kgMLSS d
④回流比:硝化液回流比R=4,污泥回流比r=1
⑤污泥龄SRT:28~32d
⑥耗氧速率:7~9mgO2/gMLSS h
⑦污泥浊度:3000~5000mg/L
⑧缺氧/好氧的池容比:2:1
⑨停留时间:60h
⑩缺氧段需氧量:1.0~1.5mg/L
生态过滤床
①BOD5负荷:80~120kg/hm2 d
②水力负荷:0.2~0.5m3/m2 d
③停留时间:24h
④滤速:2~4m/h
水生植物塘
①BOD5表面负荷:20~30kg/104m2d
②有效水深:1.5~2.0m
③进塘BOD5:<50mg/L
④水力停留时间:3.5d。
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