CN111807650B - 一种畜禽养殖废水cc-hbdp处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种畜禽养殖废水CC‑HBDP处理工艺，包括以下步骤：（1）畜禽养殖废水进入混凝池，加入混凝剂并搅拌，生成絮体，之后混合液进入澄清池；（2）澄清池中大量絮体重力沉淀，大颗粒有机质被网捕卷扫形成颗粒浮动床，通过升流的方式使混合液通过颗粒浮动床，然后通过第一固液分离设备对密度较小的絮体进行拦截，分离之后的低碳氮比上清液进入混合脱氮池；（3）在混合脱氮池中有机氮被氨化，部分氨氮转化为亚硝态氮，亚硝态氮和剩余氨氮转化为氮气和硝氮，硝氮和部分有机物转化为氮气，最终实现协同高效脱氮，处理后的水通过第二固液分离设备后排出。本发明自养菌脱氮与异养菌反硝化的协同作用，具有脱氮效率高、能耗低和污泥产量少的优点。

Description

一种畜禽养殖废水CC-HBDP处理工艺
技术领域
本发明涉及一种畜禽养殖废水CC-HBDP处理工艺，属于污水处理及资源化领域。
背景技术
随着我国工业废水处理设施的普及和技术水平的提高，工业废水污染排放总量得到了有效控制，反之农业面源污染排放占污染物总排放量的比重不断上升，其中一个主要污染来源就是畜禽养殖过程中排放的各类废水。畜禽养殖废水具有高有机物、高氨氮的特点，其不合理排放不仅影响环境的清洁和感官舒适度，还会造成河流湖泊和地下水的污染，导致生态环境恶化。
目前对于对畜禽养殖废水等高浓度有机废水处理多采用厌氧－好氧联合处理工艺。厌氧处理技术主要工艺有厌氧滤池、上流式厌氧污泥床、厌氧折流板等。厌氧法对有机物和TSS的去除效果较好，COD和TSS的去除率一般为 60%-80%，生化需氧量的去除率可达90%以上，但对氮磷的去除效果较差。好氧法主要有活性污泥法、接触氧化法、生物转盘法、序批式活性污泥法及等。好氧生物处理能较好的去除氨氮，缺点是设备投资多，运行成本高。在厌氧-好氧联合处理工艺中，污水中碳源一部分在厌氧单元中转化为甲烷等气体，一部分在好氧单元转化为CO2；然而在去除氮素时，反硝化经常出现碳源不足的情况，需要外加碳源，增加了处理成本。
基于厌氧氨氧化的新型生物脱氮工艺包括SHARON-ANAMMOX、全程自养脱氮工艺（Completely Autotrophic Nitrogen Removal Over Nitrite，CANON）、同步短程硝化、反硝化、厌氧氨氧化工艺（Simultaneous Partial Nitrification，Anareobic AmmoniaOxidation and Denitrification，SNAD）等，与传统硝化-反硝化生物脱氮工艺相比，能够高效脱氮，节约60%以上的曝气量、减少75%的污泥产量，且无需外加碳源被认为是最经济高效的脱氮工艺。但是，这些工艺进水COD不能过高，否则会对厌氧氨氧化菌等自养微生物活性产生抑制，这也是此类自养脱氮工艺应用于畜禽养殖废水处理的限制性因素。
因此，如何实现畜禽养殖废水中有机碳源的资源化、能源化利用，同时能对其进行高效的脱氮处理，成为了此类高有机质、高氨氮废水处理的难点和热点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有脱氮效率高、能耗低、污泥产量少的畜禽养殖废水CC-HBDP处理工艺。
本发明采用以下方案实现：一种畜禽养殖废水CC-HBDP处理工艺，包括以下步骤：
（1）畜禽养殖废水进入混凝池，加入混凝剂并搅拌，使混凝剂与废水中颗粒态及胶体态物质发生混凝反应，生成絮体，之后混合液进入澄清池；
（2）澄清池中大量絮体重力沉淀，大颗粒有机质被网捕卷扫形成颗粒浮动床，通过升流的方式使混合液通过颗粒浮动床，进一步拦截小颗粒以及胶体态的有机质，然后通过第一固液分离设备对密度较小的絮体进行拦截，分离之后的低碳氮比上清液进入混合脱氮池；
（3）在混合脱氮池中有机氮被氨化，部分氨氮通过亚硝化菌转化为亚硝态氮，亚硝态氮和剩余氨氮通过厌氧氨氧化菌转化为氮气和硝氮，硝氮和部分有机物通过反硝化菌转化为氮气，最终实现协同高效脱氮，处理后的水通过第二固液分离设备后排出。
进一步的，步骤（1）中混凝池中混凝剂选用聚合氯化铝，用量为50-400mg/L，搅拌速度为50-300 r/min，停留时间为5-20 min；通过控制混凝剂加药量，使进入混合脱氮池的污水C/N比为1:1-3:1。
进一步的，步骤（2）中澄清池中水力停留时间为1-3 h，第一固液分离设备孔径为25-150μm；被捕获的碳源通过澄清池下方的放空阀排出进行收集。
进一步的，步骤（3）中，通过控制曝气设备的曝气量将混合脱氮池溶解氧控制在0.2-0.5 mg/L，pH控制在7.8-8.2；混合脱氮池中垂直悬挂辫带式填料，辫带式填料密度为每平方米悬挂50-100根。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）使用化学除磷，除磷效果稳定，能够稳定达到排放标准；（2）污水中的碳源被回收，一方面可以资源化利用，另一方面可以降低后续脱氮处理的有机负荷，减少能耗；（3）采用混合脱氮工艺，自养脱氮菌（氨氧化细菌、厌氧氨氧化细菌）和异养反硝化细菌共存，脱氮效率高、能耗低、污泥产量少；（4）悬挂大量填料供微生物附着生长，解决自养脱氮菌富集速度慢的难题；（5）通过控制混凝剂加药量控制混合脱氮池进水C/N比，精确控制反应条件，对进水水质变化的抗冲击能力强。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例处理系统图；
图2是本发明实施例三COD去除效果折线图；
图3是本发明实施例三总磷去除效果折线图；
图4是本发明实施例三氨氮去除效果折线图；
图中标号说明：1-混凝池；2-搅拌器；3-进水泵；4-加药泵；5-澄清池；6-第一固液分离设备；7-第一出水泵；8-放空阀；9-混合脱氮池；10-曝气设备；11-辫带式填料；12-第二固液分离设备；13-第二出水泵。
具体实施方式
如图1所示，一种畜禽养殖废水CC-HBDP处理工艺，CC-HBDP为Carbon Capture-Hybrid Biological Denitrification Process的缩写，包括以下步骤：
（1）畜禽养殖废水进入混凝池1，混凝体中设置有搅拌器2、进水管和进药管，进水管上设置有进水泵3，进药管上设置有加药泵4，通过进药管加入混凝剂并搅拌，使混凝剂与废水中颗粒态及胶体态物质发生混凝反应，生成絮体，之后混合液进入澄清池5；
（2）澄清池5中大量絮体重力沉淀，大颗粒有机质被网捕卷扫形成颗粒浮动床，通过升流的方式使混合液通过颗粒浮动床，进一步拦截小颗粒以及胶体态的有机质，然后通过第一固液分离设备6对密度较小的絮体进行拦截，分离之后的低碳氮比上清液通过第一出水泵7进入混合脱氮池9；
（3）在混合脱氮池9中有机氮被氨化，部分氨氮通过亚硝化菌转化为亚硝态氮，亚硝态氮和剩余氨氮通过厌氧氨氧化菌转化为氮气和硝氮，硝氮和部分有机物通过反硝化菌转化为氮气，最终实现协同高效脱氮，处理后的水通过第二固液分离设备12后通过第二出水泵13排出。
整个工艺由碳源捕获和混合生物脱氮两个阶段耦合而成，首先进行碳源捕获，通过混凝、网捕、固液分离作用将畜禽养殖废水中大量的颗粒态和胶体态有机物以及绝大部分总磷进行捕获去除；碳源捕获后的低碳氮比废水进入混合生物脱氮段，通过亚硝化、厌氧氨氧化、反硝化等自养和异养菌的混合脱氮作用进行氮素去除。本发明将畜禽养殖废水中的高浓度有机碳源回收，一方面可对回收的碳源进行资源化利用，另一方面可以避免有机物对后续自养脱氮微生物的抑制，混合脱氮段的核心是自养菌脱氮与异养菌反硝化的协同作用，具有脱氮效率高、能耗低和污泥产量少的优点。
实施例一：步骤（1）中混凝池中混凝剂选用聚合氯化铝，用量为50mg/L，搅拌速度为50 r/min，停留时间为5 min；通过控制混凝剂加药量，使进入混合脱氮池的污水C/N比为1:1。
在本实施例中，步骤（2）中澄清池中水力停留时间为1h，第一固液分离设备孔径为25μm；被捕获的碳源通过澄清池5下方的放空阀8排出进行收集。
在本实施例中，步骤（3）中，通过控制曝气设备10的曝气量将混合脱氮池溶解氧控制在0.2mg/L，pH控制在7.8；混合脱氮池中垂直悬挂辫带式填料11，辫带式填料11密度为每平方米悬挂50根。
实施例二：步骤（1）中混凝池中混凝剂选用聚合氯化铝，用量为400mg/L，搅拌速度为300 r/min，停留时间为20 min；通过控制混凝剂加药量，使进入混合脱氮池的污水C/N比为3:1。
在本实施例中，步骤（2）中澄清池中水力停留时间为3 h，第一固液分离设备孔径为150μm；被捕获的碳源通过澄清池5下方的放空阀8排出进行收集。
在本实施例中，步骤（3）中，通过控制曝气设备10的曝气量将混合脱氮池溶解氧控制在0.5 mg/L，pH控制在8.2；混合脱氮池中垂直悬挂辫带式填料11，辫带式填料11密度为每平方米悬挂100根。
实施例三：步骤（1）中混凝池中混凝剂选用聚合氯化铝，用量为200 mg/L，搅拌速度为300 r/min，停留时间为5 min；通过控制混凝剂加药量，使进入混合脱氮池的污水C/N比为2:1。
在本实施例中，步骤（2）中澄清池中水力停留时间为3 h，第一固液分离设备孔径为70μm；被捕获的碳源通过澄清池5下方的放空阀8排出进行收集。
在本实施例中，步骤（3）中，通过控制曝气设备10的曝气量将混合脱氮池溶解氧控制在0.2mg/L，pH控制在8.0；混合脱氮池中垂直悬挂辫带式填料11，辫带式填料11密度为每平方米悬挂70根。
南方某农村畜禽养殖废水进水COD浓度3000-4500 mg/L，氨氮浓度450-600 mg/L，总磷浓度30-100 mg/L；采用本发明实施例三的畜禽养殖废水CC-HBDP处理工艺处理后出水COD浓度100-150 mg/L，氨氮浓度50-75 mg/L，总磷浓度1-7 mg/L，如图2~4所示。
本发明畜禽养殖废水CC-HBDP处理工艺通过混凝、网捕、固液分离将畜禽养殖废水中大量的不溶性有机物以及绝大多数的总磷进行去除，物化处理后的低碳氮比污水再通过亚硝化、厌氧氨氧化、反硝化进行低碳脱氮的生物处理。
（1）使用化学除磷，除磷效果稳定，能够稳定达到排放标准；（2）污水中的碳源被回收，一方面可以资源化利用，如制作成外加碳源出售或者厌氧发酵产甲烷，另一方面可以降低后续脱氮处理的有机负荷，减少能耗；（3）采用混合脱氮工艺，自养脱氮菌（氨氧化细菌、厌氧氨氧化细菌）和异养反硝化细菌共存，脱氮效率高、能耗低、污泥产量少；（4）悬挂大量填料供微生物附着生长，解决自养脱氮菌富集速度慢的难题；（5）通过控制混凝剂加药量控制混合脱氮池进水C/N比，精确控制反应条件，对进水水质变化的抗冲击能力强。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (2)

1.一种畜禽养殖废水CC-HBDP处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）畜禽养殖废水进入混凝池，加入混凝剂并搅拌，使混凝剂与废水中颗粒态及胶体态物质发生混凝反应，生成絮体，之后混合液进入澄清池；混凝池中混凝剂选用聚合氯化铝，用量为50-400mg/L，搅拌速度为50-300 r/min，停留时间为5-20 min；通过控制混凝剂加药量，使进入混合脱氮池的污水C/N比为1:1-3:1；
（2）澄清池中大量絮体重力沉淀，大颗粒有机质被网捕卷扫形成颗粒浮动床，通过升流的方式使混合液通过颗粒浮动床，进一步拦截小颗粒以及胶体态的有机质，然后通过第一固液分离设备对密度较小的絮体进行拦截，分离之后的低碳氮比上清液进入混合脱氮池；澄清池中水力停留时间为1-3 h，第一固液分离设备孔径为25-150μm；被捕获的碳源通过澄清池下方的放空阀排出进行收集；
（3）在混合脱氮池中有机氮被氨化，部分氨氮通过亚硝化菌转化为亚硝态氮，亚硝态氮和剩余氨氮通过厌氧氨氧化菌转化为氮气和硝氮，硝氮和部分有机物通过反硝化菌转化为氮气，最终实现协同高效脱氮，处理后的水通过第二固液分离设备后排出。
2.根据权利要求1所述的畜禽养殖废水CC-HBDP处理工艺，其特征在于：步骤（3）中，通过控制曝气设备的曝气量将混合脱氮池溶解氧控制在0.2-0.5 mg/L，pH控制在7.8-8.2；混合脱氮池中垂直悬挂辫带式填料，辫带式填料密度为每平方米悬挂50-100根。
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