CN112777854A - 一种生猪养殖废水处理系统及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生猪养殖废水处理系统及应用方法，包括预处理系统、厌氧处理系统、好氧处理系统、深度处理系统、污泥处理系统与用于控制每一处理系统内动力设备运行的工控电脑及全自动控制系统；其中，预处理系统、厌氧处理系统、好氧处理系统与深度处理系统依次连接，污泥处理系统同时连接预处理系统与好氧处理系统，工控电脑及全自动控制系统分别连接预处理系统、厌氧处理系统、好氧处理系统、深度处理系统与污泥处理系统。本发明提供的一种生猪养殖废水处理系统及应用方法，解决了现有的生猪养殖废水难以处置且处理工艺不成熟、出水达标不稳定以及工艺运行成本高等问题。

Description

一种生猪养殖废水处理系统及应用方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种生猪养殖废水处理系统及应用方法。

背景技术

随着国民经济的飞速发展，我国畜牧养殖业也逐步壮大，大批集约化、规模化养殖场相继建成，同时也带来了相对集中的环境污染问题。养猪场空气中的甲烷、硫化氢、氨等恶臭气体污染了周边及下风口空气，大量的液体代谢物、猪舍冲洗废水以及部分散落的猪饲料等使得养猪场的废水污染严重。研究显示，规模化养猪场废水中CODcr高达4000～20000mg/L，BOD高达1500～6000mg/L，氨氮浓度450～1500mg/L，TP浓度50～330mg/L，是一种高氮、高磷、高浓度有机物废水，其中还含有大量的未溶解的猪粪等悬浮颗粒物。

近年来，国家高度重视畜禽养殖业的可持续发展，严格划定了禁养区、限养区和可养区，明确规定可养区内的畜禽养殖必须配备污水处理设施。目前，大部分的生猪养殖厂大多环保意识不强，对粪尿污水管理落后，大多采用水冲洗方式处理养殖废弃物，容易致使大量的粪尿随冲洗水直接流失，甚至有的将粪尿污水直接排入河道中，严重污染了水生态环境。

目前，市面上常见的养殖废水处理技术多为物理过滤+厌氧反应池+好氧反应池+自然处理系统，但在实践中发现，由于上述的废水处理系统大多需要采用人工湿地、土地处理和稳定塘技术，而该处理技术一般存在占地面积大，处理效率低以及自动化控制程度低的问题，而对于目前最为常用、成熟以及经济有效的生化处理方法而言，由于猪粪尿废水中含有大量的粪渣等悬浮物，进而导致其COD、BOD、氨氮浓度较高，故处理成本亦为较高，且废水中氨氮浓度很高时，对厌氧生物处理有一定的抑制作用，使得氮去除率不高，且养殖废水中含有大量的污泥，进而导致其排放成本亦较高。

因此，需要提供一种生猪养殖废水处理系统及应用方法以解决上述技术问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种生猪养殖废水处理系统及应用方法，解决了现有的生猪养殖废水难以处置且处理工艺不成熟、出水达标不稳定以及工艺运行成本高等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种生猪养殖废水处理系统及应用方法，包括预处理系统1、厌氧处理系统2、好氧处理系统3、深度处理系统4、污泥处理系统5与用于控制每一处理系统内动力设备运行的工控电脑及全自动控制系统；其中，所述预处理系统1、所述厌氧处理系统2、所述好氧处理系统3与所述深度处理系统4依次连接，所述污泥处理系统5同时连接所述预处理系统1与所述好氧处理系统3，所述工控电脑及全自动控制系统分别连接所述预处理系统1、所述厌氧处理系统2、所述好氧处理系统3、所述深度处理系统4与所述污泥处理系统5。

优选，所述预处理系统1进一步包括机械格栅渠11、调节沉淀池12、固液分离叠螺脱水机13、提前调匀预厌氧水解酸化池14与事故应急池15；其中，所述机械格栅渠11、所述调节沉淀池12、所述固液分离叠螺脱水机13、所述提前调匀预厌氧水解酸化池14与所述厌氧处理系统2依次连接，所述固液分离叠螺脱水机13与所述提前调匀预厌氧水解酸化池14分别连接所述污泥处理系统5，所述提提前调匀预厌氧水解酸化池14与所述事故应急池15连接处间设有联动闸阀，所述调节沉淀池12内设有提升水泵与搅拌机，所述提前调匀预厌氧水解酸化池14内设有第一潜水提升泵。

优选，所述厌氧处理系统2进一步包括UASB高效厌氧反应器21与沼气利用装置22；其中，所述提前调匀预厌氧水解酸化池14、所述UASB高效厌氧反应器21与所述好氧处理系统3依次连接，所述UASB高效厌氧反应器21与所述沼气利用装置22之间设有沼气收集和处置系统，所述UASB高效厌氧反应器21内设有第一排泥泵，所述UASB高效厌氧反应器21与所述污泥处理系统5连接。

优选，所述好氧处理系统3进一步包括厌氧流离膜池31、接触氧化流离膜池32、絮凝混凝池33与斜管沉淀池34；其中，所述UASB高效厌氧反应器21、所述厌氧流离膜池31、所述接触氧化流离膜池32、所述絮凝混凝池33、所述斜管沉淀池34与所述深度处理系统4依次连接，所述斜管沉淀池34连接所述污泥处理系统5，所述接触氧化流离膜池32内设有罗茨鼓风机与硝化液回流泵，所述絮凝混凝池33内设有试剂加药设备，所述斜管沉淀池34内设有第二排泥泵，所述厌氧流离膜池31与所述接触氧化流离膜池32内均设有高效生物流离膜填料。

优选，所述深度处理系统4进一步包括中间水池41、砂滤过滤罐42与消毒池43；其中，所述斜管沉淀池34、所述中间水池41、所述砂滤过滤罐42与所述消毒池43依次连接，所述中间水池41内设有第二潜水提升泵，所述砂滤过滤罐42内设有精细石英砂，所述消毒池内设有臭氧消毒机与芬顿药剂加药设备。

优选，所述污泥处理系统5进一步包括污泥浓缩池51、叠螺脱水机52与堆粪棚53；其中，所述污泥浓缩池51、所述叠螺脱水机52与所述堆粪棚53依次连接，所述污泥浓缩池51分别连接所述UASB高效厌氧反应器21与所述斜管沉淀池34，所述堆粪棚53分别连接所述固液分离叠螺脱水机13与所述提前调匀预厌氧水解酸化池14，所述固液分离叠螺脱水机13与所述提前调匀预厌氧水解酸化池14连接。

优选，所述沼气利用装置22进一步包括沼气脱水装置221、脱硫装置222、储气柜223与沼气利用设备224；其中，所述沼气利用设备224内至少包括热交换器、锅炉与发电装置，所述沼气收集和处置系统、所述脱水装置221、所述脱硫装置222与所述储气柜223依次连接，所述储气柜223连接所述锅炉与所述发电装置，所述热交换器分别与所述锅炉、所述堆粪棚53、所述提前调匀预厌氧水解酸化池14。

优选，生猪养殖废水处理系统进一步包括用于监控每一处理系统测量数据的在线监控控制仪表，所述在线监控控制仪表分别连接所述预处理系统1、所述厌氧处理系统2、所述好氧处理系统3、所述深度处理系统4与所述污泥处理系统5。

一种生猪养殖废水处理系统的应用方法，包括下述步骤：

S1、在污水收集管网将生猪养殖废水进行收集后，所述预处理系统1对所述生猪养殖废水依次进行大颗粒漂浮物的去除与固液分离操作，并将得到的废液与固态渣分别送入所述污泥处理系统5与所述厌氧处理系统2内；

S2、将所述厌氧处理系统2内不低于指定温度的废液进行高效厌氧消化以去除废液中大部分的有机污染物，并将产生的沼液与老化的污泥分别送入所述好氧处理系统3与所述污泥处理系统5内；

S3、所述好氧处理系统3通过依次通过生物作用、硝化与反硝化反应以及絮凝与混凝作用以分别对废液进行进一步的有机污染物、氨氮及总氮以及含磷、氮物质、大量胶体及悬浮物的去除操作，并定期将老化的污泥排至所述污泥处理系统5内；

S4、所述深度处理系统4对废水进行杀菌消毒与净化水质的操作，以将废水排至达标排放槽进行达标排放；

S5、在所述污泥处理系统5将污泥进行固液分离操作后，上清液回流至所述预处理系统1内，干泥进行堆肥处理。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种生猪养殖废水处理系统及应用方法，解决了现有的生猪养殖废水难以处置且处理工艺不成熟、出水达标不稳定以及工艺运行成本高等问题。

附图说明

图1是本发明的一种生猪养殖废水处理系统的第一优选实施例的结构示意图；

图2是本发明的一种生猪养殖废水处理系统的应用方法的流程示意图；

图3是本发明的一种生猪养殖废水处理系统的平面布置图。

说明书附图中数字标识对应的部件名称分别如下：

预处理系统1；厌氧处理系统2；好氧处理系统3；深度处理系统4；污泥处理系统5；机械格栅渠11；调节沉淀池12；固液分离叠螺脱水机13；提前调匀预厌氧水解酸化池14；事故应急池15；UASB高效厌氧反应器21；沼气利用装置22；厌氧流离膜池31；接触氧化流离膜池32；絮凝混凝池33；斜管沉淀池34；中间水池41；砂滤过滤罐42；消毒池43；污泥浓缩池51；叠螺脱水机52；堆粪棚53；沼气脱水装置221；脱硫装置222；储气柜223；沼气利用设备224。

具体实施方式

下面结合图示对本发明的技术方案进行详述。

请参阅图1～图3，本实施例的生猪养殖废水处理系统，包括预处理系统1、厌氧处理系统2、好氧处理系统3、深度处理系统4、污泥处理系统5与用于控制每一处理系统内动力设备运行的工控电脑及全自动控制系统；其中，预处理系统1、厌氧处理系统2、好氧处理系统3与深度处理系统4依次连接，污泥处理系统5同时连接预处理系统1与好氧处理系统3，工控电脑及全自动控制系统分别连接预处理系统1、厌氧处理系统2、好氧处理系统3、深度处理系统4与污泥处理系统5。

优选，预处理系统1进一步包括机械格栅渠11、调节沉淀池12、固液分离叠螺脱水机13、提前调匀预厌氧水解酸化池14与事故应急池15；其中，机械格栅渠11、调节沉淀池12、固液分离叠螺脱水机13、提前调匀预厌氧水解酸化池14与厌氧处理系统2依次连接，固液分离叠螺脱水机13与提前调匀预厌氧水解酸化池14分别连接污泥处理系统5，提提前调匀预厌氧水解酸化池14与事故应急池15连接处间设有联动闸阀，调节沉淀池12内设有提升水泵与搅拌机，提前调匀预厌氧水解酸化池14内设有第一潜水提升泵。

优选，厌氧处理系统2进一步包括UASB高效厌氧反应器21与沼气利用装置22；其中，提前调匀预厌氧水解酸化池14、UASB高效厌氧反应器21与好氧处理系统3依次连接，UASB高效厌氧反应器21与沼气利用装置22之间设有沼气收集和处置系统，UASB高效厌氧反应器21内设有第一排泥泵，UASB高效厌氧反应器21与污泥处理系统5连接。

优选，好氧处理系统3进一步包括厌氧流离膜池31、接触氧化流离膜池32、絮凝混凝池33与斜管沉淀池34；其中，UASB高效厌氧反应器21、厌氧流离膜池31、接触氧化流离膜池32、絮凝混凝池33、斜管沉淀池34与深度处理系统4依次连接，斜管沉淀池34连接污泥处理系统5，接触氧化流离膜池32内设有罗茨鼓风机与硝化液回流泵，絮凝混凝池33内设有试剂加药设备，斜管沉淀池34内设有第二排泥泵，厌氧流离膜池31与接触氧化流离膜池32内均设有高效生物流离膜填料。

优选，深度处理系统4进一步包括中间水池41、砂滤过滤罐42与消毒池43；其中，斜管沉淀池34、中间水池41、砂滤过滤罐42与消毒池43依次连接，中间水池41内设有第二潜水提升泵，砂滤过滤罐42内设有精细石英砂，消毒池内设有臭氧消毒机与芬顿药剂加药设备。

优选，污泥处理系统5进一步包括污泥浓缩池51、叠螺脱水机52与堆粪棚53；其中，污泥浓缩池51、叠螺脱水机52与堆粪棚53依次连接，污泥浓缩池51分别连接UASB高效厌氧反应器21与斜管沉淀池34，堆粪棚53分别连接固液分离叠螺脱水机13与提前调匀预厌氧水解酸化池14，固液分离叠螺脱水机13与提前调匀预厌氧水解酸化池14连接。

优选，沼气利用装置22进一步包括沼气脱水装置221、脱硫装置222、储气柜223与沼气利用设备224；其中，沼气利用设备224内至少包括热交换器、锅炉与发电装置，沼气收集和处置系统、脱水装置221、脱硫装置222与储气柜223依次连接，储气柜223连接锅炉与发电装置，热交换器分别与锅炉、堆粪棚53、提前调匀预厌氧水解酸化池14。

优选，生猪养殖废水处理系统进一步包括用于监控每一处理系统测量数据的在线监控控制仪表，在线监控控制仪表分别连接预处理系统1、厌氧处理系统2、好氧处理系统3、深度处理系统4与污泥处理系统5。

一种生猪养殖废水处理系统的应用方法，包括下述步骤：

S1、在污水收集管网将生猪养殖废水进行收集后，预处理系统1对生猪养殖废水依次进行大颗粒漂浮物的去除与固液分离操作，并将得到的废液与固态渣分别送入污泥处理系统5与厌氧处理系统2内；

S2、将厌氧处理系统2内不低于指定温度的废液进行高效厌氧消化以去除废液中大部分的有机污染物，并将产生的沼液与老化的污泥分别送入好氧处理系统3与污泥处理系统5内；

S3、好氧处理系统3通过依次通过生物作用、硝化与反硝化反应以及絮凝与混凝作用以分别对废液进行进一步的有机污染物、氨氮及总氮以及含磷、氮物质、大量胶体及悬浮物的去除操作，并定期将老化的污泥排至污泥处理系统5内；

S4、深度处理系统4对废水进行杀菌消毒与净化水质的操作，以将废水排至达标排放槽进行达标排放；

S5、在污泥处理系统5将污泥进行固液分离操作后，上清液回流至预处理系统1内，干泥进行堆肥处理。

在本实施例中，养猪场废水通过污水收集管网首先自流进入预处理系统1进行预处理，废水通过机械格栅渠11里安装的全自动机械格栅去除大块的漂浮物后，通过机械格栅渠11出口与调节沉淀池12入口的阀闸，自流进入调节沉淀池12，通过调节沉淀池12里搅拌机不断的搅动防止粪渣沉淀板结影响调节容量，然后通过提升水泵注入固液分离叠螺脱水机13进行固液分离，得到的固态渣送入堆粪棚53堆肥后运往有机肥厂，废液排入提前调匀预厌氧水解酸化池14，调节水量、均匀水质并进行初步的水解酸化；

以及，经预处理后的废水进入厌氧处理系统2后，开启提前调匀预厌氧水解酸化池14的第一潜水提升泵和所连接的管网及闸阀，将提前调匀预厌氧水解酸化池14的不低于20℃的废水注入UASB高效厌氧反应器21中，经高效厌氧消化后去除大部分的有机污染物，同时产生沼气和沼液，沼液进入厌氧流离膜池31，沼气进入沼气收集和处置系统进行收集、净化后供给蒸汽锅炉供后续使用，UASB高效厌氧反应器21定期通过第一排泥泵将UASB高效厌氧反应器21中老化的污泥排至污泥浓缩池51；

以及，经过厌氧处理后的废水进入好氧处理系统3后，通过接触氧化流离膜池32利用鼓风机向曝气装置曝气，一方面为生物膜提供了充足的氧气，另一方面促使生物膜不断抖动，将过厚的污泥层抖落，通过膜的阻流和微生物降解作用进一步清除有机污染物，废水依次通过厌氧流离膜池31、接触氧化流离膜池32的生物作用，去除废水中大部分不易降解的有机物和氨氮后进入絮凝混凝池33，接触氧化流离膜池32的硝化液回流泵将部分污泥回流至厌氧流离膜池31，形成内循环系统，不断地进行硝化与反硝化反应达到去除氨氮及总氮，通过絮凝混凝池33配套的加药设备定量投加絮凝剂、混凝剂、除磷剂，废水进入斜管沉淀池34去除废水中含磷物质含氮物质、大量胶体及悬浮物，斜管沉淀池34定期通过排泥泵将斜管沉淀池34中老化的污泥排至污泥浓缩池51；

以及，经过好氧处理系统脱氮除磷去除COD后的废水进入深度处理系统4后，通过提升水泵将处理后的废水提升至砂滤过滤罐42，砂滤过滤罐42里面装填有精细石英砂，它的作用是利用精细石英砂滤除原水中的细小颗粒、悬浮物、胶体、有机物等杂质，从而保证出水的色度、浊度透明度及出水悬浮物更少，特点是：利用独特的均匀布水方式，使过滤效果达到最佳，利用多层次分明的过滤区域能够更有效地去除原水中的胶体、悬浮物及有机物等；消毒池43配套有臭氧消毒机和芬顿药剂加药设备，以对出水进行消毒，降低出水粪大肠菌和其它细菌含量，同时去除水中色度，臭氧消毒是指以臭氧作为消毒剂的水处理技术，臭氧是一种强氧化剂，溶于水后，直接或利用反应中生成的大量经基自由基及新生态氧间接氧化水中的无机物、有机物，并进入细菌的细胞内氧化胞内有机物，从而达到杀菌消毒、净化水质的目的，臭氧是一种强氧化剂，灭菌过程属生物化学氧化反应，臭氧灭菌有以下3种形式：1.臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细菌灭活死亡；2.直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞器和DNA、RNA，使细菌的新陈代谢受到破坏，导致细菌死亡；3.透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖，使细菌发生通透性畸变而溶解死亡；

以及，通过污泥浓缩池51的污泥提升泵将上述所产生的污泥送至叠螺脱水机52，叠螺脱水机52的浓缩功能：当螺旋推动轴转动时，设在推动轴外围的多重固活叠片相对移动，在重力作用下，水从相对移动的叠片间隙中滤出，实现快速浓缩；叠螺脱水机52的脱水功能：经过浓缩的污泥随着螺旋轴的转动不断往前移动；沿泥饼出口方向，螺旋轴的螺距逐渐变小，环与环之间的间隙也逐渐变小，螺旋腔的体积不断收缩；在出口处背压板的作用下，内压逐渐增强，在螺旋推动轴依次连续运转推动下，污泥中的水分受挤压排出，滤饼含固量不断升高，最终实现污泥的连续脱水；叠螺脱水机52的自清洗功能：螺旋轴的旋转，推动游动环不断转动，设备依靠固定环和游动环之间的移动实现连续的自清洗过程，从而巧妙地避免了传统脱水机普遍存在的堵塞问题；叠螺脱水机52脱水的上清液回流至提前调匀预厌氧水解酸化池14进行后续处理，废液经过叠螺脱水机52后得到干泥，干泥进入堆粪棚53；堆粪棚53采用堆肥法具有燃料省、成本低、发酵产物生物活性强、粪便处理过程中养分损失少且可达到去臭、灭菌的目的，发酵处理后的畜禽粪便，已是稳定的富含有机质的肥源，可以改良土壤，提供作物养分；

以及，利用生物技术生产的生物有机肥，其作用主要是改良土壤，增强地力，减少化肥过量而造成的危害，高效生物有机肥做到无臭、无害化，纯天然、高活性，是生物性和有机性的有机统一，畜禽粪便转化成高效生物有机肥，可有效控制畜禽粪便的任意堆放，减少了环境污染，同时还可变废为宝，增加养殖户的经济收人，实现面源污染物的减量化、无害化和资源化，有利于保护环境；

以及，在提前调匀预厌氧水解酸化池14排出的废水温度低于20℃时，开启提前调匀预厌氧水解酸化池14和热交换器连接处的闸阀，以将废水排入热交换器，利用沼气收集与处置系统中蒸汽锅炉产生的蒸汽对热交换器中的废水加热保温，达到20℃以后再排入UASB高效厌氧反应器21中进行厌氧消化，储气柜223与锅炉及发电装置依次连接，发电装置发电后进入蓄电池供全厂照明使用，锅炉产生蒸汽与热交换器联通，热交换器与堆粪棚53堆肥盘管联通，设置有闸阀，可加速堆粪棚厌氧发酵后变成有机肥，热交换器与厂区热水管网联通，供全厂使用；

以及，提前调匀预厌氧水解酸化池14与事故应急池15间设有联通闸阀，发生紧急事故时可以开启阀门联通蓄积污水；

以及，的养猪场养殖废水处理系统设置了工控电脑和全自动控制PLC控制系统水泵、鼓风机、加药设备、叠螺脱水机、搅拌机等动力设备的运行，设置了沼气收集与处置系统、流量、各池体液位监控、溶解氧含氧量等在线监控控制仪表，并使之与水泵、鼓风机、加药设备、叠螺脱水机、搅拌机等动力设备联动运行。

优选，预处理系统1包含依次连接的机械格栅渠11、调节沉淀池12、固液分离叠螺脱水机13和提前调匀预厌氧水解酸化池14及事故应急池15，提前调匀预厌氧水解酸化池14与事故应急池15设有联通闸阀，发生紧急事故时可以开启阀门联通蓄积污水。机械格栅渠11一般设置在污水处理系统包括提升水泵前，以拦截较大的悬浮物或漂浮状的固体污染物，按栅条净间隙，可分为粗格栅50-100mm、中格栅16-10mm、细格栅3-10mm；

以及，污水经机械格栅后，将较大悬浮物或漂浮状态的固体悬浮物截留至出料渣斗，主要作用是保护后续处理系统提升水泵正常运行；

以及，调节沉淀池12可以缓冲猪场冲击废水，提高污水冲击负荷能力，维持污水处理系统均匀进水，同时通过搅拌机搅动需要防止固体沉积；

以及，固液分离叠螺脱水机13压榨后污泥进入堆粪棚53堆肥使用；其中，固液分离叠螺脱水机13的浓缩功能：当螺旋推动轴转动时，设在推动轴外围的多重固活叠片相对移动，在重力作用下，水从相对移动的叠片间隙中滤出，实现快速浓缩；固液分离叠螺脱水机13的脱水功能：经过浓缩的污泥随着螺旋轴的转动不断往前移动；沿泥饼出口方向，螺旋轴的螺距逐渐变小，环与环之间的间隙也逐渐变小，螺旋腔的体积不断收缩；在出口处背压板的作用下，内压逐渐增强，在螺旋推动轴依次连续运转推动下，污泥中的水分受挤压排出，滤饼含固量不断升高，最终实现污泥的连续脱水；固液分离叠螺脱水机13的自清洗功能：螺旋轴的旋转，推动游动环不断转动，设备依靠固定环和游动环之间的移动实现连续的自清洗过程，从而巧妙地避免了传统脱水机普遍存在的堵塞问题。

优选，堆粪棚53采用堆肥法具有燃料省、成本低、发酵产物生物活性强、粪便处理过程中养分损失少且可达到去臭、灭菌的目的；

以及，发酵处理后的畜禽粪便，已是稳定的富含有机质的肥源，可以改良土壤，提供作物养分；

以及，利用生物技术生产的生物有机肥，其作用主要是改良土壤，增强地力，减少化肥过量而造成的危害；

以及，高效生物有机肥做到无臭、无害化，纯天然、高活性，是生物性和有机性的有机统一；

以及，畜禽粪便转化成高效生物有机肥，可有效控制畜禽粪便的任意堆放，减少了环境污染，同时还可变废为宝，增加养殖户的经济收人，实现面源污染物的减量化、无害化和资源化，有利于保护环境。

优选，厌氧处理系统2包含UASB高效厌氧反应器21、沼气收集与处置系统、沼气脱水装置221、脱硫装置222及储气柜223与沼气利用设备224，例如锅炉、热交换器及发电装置等，沼气收集后依次经过沼气脱水装置221、脱硫装置222及储气柜223，且连接处设置有闸阀及气量、气压检测装置；

以及，UASB高效厌氧反应器21具有有机物降解率高，停留时间短，产气及气液分离效果好的优势；

以及，UASB高效厌氧反应器21内部按功能分为配水区、反应区、三相分离区以及出水区组成，配水区的功能是保证均匀进水，防止形成死水区；反应区形成絮状或颗粒状污泥，用于分解大分子有机物，并有机氮转化为氨氮，同时产生沼气提高升流搅拌能力；三相分离区能实现气、液、固三相分离，保留污泥层，同时使上清液跟沼气分离；出水区设置上清液出水。

优选，UASB高效厌氧反应器21包括以下几个部分：进水和配水系统、反应器的池体和三相分离器，在UASB高效厌氧反应器21中最重要的设备是三相分离器，这一设备安装在反应器的顶部并将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区，为了在沉淀器中取得对上升流中污泥絮体/颗粒的满意的沉淀效果，三相分离器第一个主要的目的就是尽可能有效地分离从污泥床/层中产生的沼气，特别是在高负荷的情况下，在集气室下面反射板的作用是防止沼气通过集气室之间的缝隙逸出到沉淀室，另外挡板还有利于减少反应室内高产气量所造成的液体絮动，反应器的设计应该是只要污泥层没有膨胀到沉淀器，污泥颗粒或絮状污泥就能滑回到反应室(应该认识到有时污泥层膨胀到沉淀器中不是一件坏事。相反，存在于沉淀器内的膨胀的泥层将网捕分散的污泥颗粒/絮体，同时它还对可生物降解的溶解性COD起到一定的去除作用)；

以及，只一方面，存在一定可供污泥层膨胀的自由空间，以防止重的污泥在暂时性的有机或水力负荷冲击下流失是很重要的，水力和有机(产气率)负荷率两者都会影响到污泥层以及污泥床的膨胀；

以及，UASB系统原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮体的基础上，并结合在反应器内设置污泥沉淀系统使气、液、固三相得到分离，形成和保持沉淀性能良好的污泥(其可以是絮状污泥或颗粒型污泥)是UASB系统良好运行的根本点；

以及，储气柜223与锅炉及发电装置依次连接，发电装置发电后进入蓄电池供全厂照明使用，锅炉产生蒸汽与热交换器联通，热交换器与堆粪棚53堆肥盘管联通，设置有闸阀，可加速堆粪棚53厌氧发酵后变成有机肥，热交换器与厂区热水管网联通，供全厂使用。

优选，好氧处理系统3包含依次连接的厌氧流离膜池31、接触氧化流离膜池32、絮凝混凝池33与斜管沉淀池34，联通管网均设有联通闸阀，厌氧流离膜池31与接触氧化流离膜池32均使用一种特殊材质的高效生物流离膜填料，该填料具有比表面积大，使用寿命长，易挂膜耐腐蚀不结团堵塞，填料在水中自由舒展，对水中气泡作多层次切割，更相对增加了曝气效果，填料成笼式安装，拆卸、检修方便；

以及，厌氧流离膜池31充分利用池内高效生物流离膜填料作为细菌载体，靠兼氧微生物将污水中难溶解有机物转化为可溶解性有机物，将大分子有机物水解成小分子有机物，以利于后道O级生物处理池进一步氧化分解，同时通过回流的硝化氮在硝化菌的作用下，可进行部分硝化和反硝化，去除氨氮；

以及，接触氧化流离膜池32在较高的有机负荷下，通过附着于高效生物流离膜填料上的大量不同种属的微生物群落共同参与下的生化降解和吸附作用，去除污水中的各种有机物质，使污水中的有机物含量大幅度降低；

以及，絮凝混凝池33配套有絮凝剂和混凝剂加药设备；絮凝是指使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固-液分离的目的，这一现象或操作称作絮凝，微粒表面带有同种电荷，在一定条件下相互排斥而稳定。双电层的厚度越大，则相互排斥的作用力就越大，微粒就越稳定，在体系中加入一定量的某种电解质，可能和微粒表面的电荷，降低表面带电量、降低双电层的厚度，使微粒间的斥力下降，出现絮状聚集，但振摇后可重新分散均匀，这种现象叫作絮凝flocculation，加入的电解质叫絮凝剂floceulant，将电解质加入微粒分散系时，离子被选择性地吸附于微粒表面，中和电荷而影响微粒的带电量及双电层厚度.从而形成絮凝，因此电解质的离子强度、离子价数、离子半径等都会对絮凝产生影响，一般离子价数越高，絮凝作用越强，如化合价为2、3价的离子，其絮凝作用分别为1价离子的大约10倍与100倍；

以及，当絮凝剂的加入，使电位降至20～25mV时，形成的絮凝物疏松、不易结块，而且易于分散，如果在微粒体系中加入某种电解质使微粒表面的专电位升高，静电排斥力增加，阻碍了微粒之间的碰撞聚集，这个现象称为反絮凝deftocculation，加入的电解质称为反絮凝剂deflocculant，对粒径较大的微粒粗分散体系，如果出现反絮凝，就不能形成疏松的纤维状结构.微粒之问没有支撑，沉降后易产生严重结块，不能再分散，对物理稳定性是不利的.同一电解质可因加入量的不同，在微粒分散系中起絮凝作用或反絮凝作用，如酸式盐、酒石酸盐或酸式酒石酸盐、磷酸盐和一些氯化物等，既可作絮凝剂义可作反絮凝剂。混凝是指通过某种方法如投加化学药剂使水中胶体粒子和微小悬浮物聚集的过程，是水和废水处理工艺中的一种单元操作；

以及，混凝包括凝聚与絮凝两种过程，把能起凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂，凝聚主要指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程，絮凝主要指脱稳的胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体的过程，影响混凝效果的主要因素：1水温：水温对混凝效果有明显的影响；2pH：对混凝的影响程度，视混凝剂的品种而异；3水中杂质的成分、性质和浓度；4水力条件；

以及，混凝机理：1双电层压缩机理当向溶液中投入加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度将减小。当两个胶粒互相接近时，由于扩散层厚度减小，ζ电位降低，因此它们互相排斥的力就减小了，胶粒得以迅速凝聚；2吸附电中和作用机理吸附电中和作用指胶粒表面对带异号电荷的部分有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了它的部分电荷，减少了静电斥力，因而容易与其他颗粒接近而互相吸附；3吸附架桥作用原理吸附架桥作用主要是指高分子物质与胶粒相互吸附，但胶粒与胶粒本身并不直接接触，而使胶粒凝聚为大的絮凝体；4沉淀物网捕机理当金属盐或金属氧化物和氢氧化物作混凝剂，投加量大得足以迅速形成金属氧化物或金属碳酸盐沉淀物时，水中的胶粒可被这些沉淀物在形成时所网捕。当沉淀物带正电荷时，沉淀速度可因溶液中存在阳离子而加快，此外，水中胶粒本身可作为这些金属氢氧化物沉淀物形成的核心，所以混凝剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，即胶粒越多，金属混凝剂投加量越少。斜管沉淀池是指在沉淀区内设有斜管蜂窝填料，将沉淀区分割成一系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离；优点是：①利用了层流原理，提高了沉淀池的处理能力；②缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间；③增加了沉淀池的沉淀面积，从而提高了处理效率。

优选，深度处理系统4包含中间水池41、砂滤过滤罐42、消毒池43，通过管网联通，联通管网均设有联通闸阀，砂滤过滤罐42里面装填有精细石英砂，它的作用是利用精细石英砂滤除原水中的细小颗粒、悬浮物、胶体、有机物等杂质，从而保证出水的色度、浊度透明度及出水悬浮物更少，特点：利用独特的均匀布水方式，使过滤效果达到最佳，利用多层次分明的过滤区域能够更有效地去除原水中的胶体、悬浮物及有机物等；

以及，消毒池43配套有臭氧消毒机和芬顿药剂加药设备，以对出水进行消毒，降低出水粪大肠菌和其它细菌含量，同时去除水中色度；

以及，臭氧消毒是指以臭氧作为消毒剂的水处理技术，臭氧是一种强氧化剂，溶于水后，直接或利用反应中生成的大量经基自由基及新生态氧间接氧化水中的无机物、有机物，并进入细菌的细胞内氧化胞内有机物，从而达到杀菌消毒、净化水质的目的；臭氧是一种强氧化剂，灭菌过程属生物化学氧化反应；

以及，臭氧灭菌有以下3种形式：1.臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细菌灭活死亡；2.直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞器和DNA、RNA，使细菌的新陈代谢受到破坏，导致细菌死亡；3.透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖，使细菌发生通透性畸变而溶解死亡。

优选，污泥处理系统5包含了污泥浓缩池51、叠螺脱水机52及堆粪棚53；

其中，叠螺脱水机52浓缩功能：当螺旋推动轴转动时，设在推动轴外围的多重固活叠片相对移动，在重力作用下，水从相对移动的叠片间隙中滤出，实现快速浓缩；叠螺脱水机52的脱水功能：经过浓缩的污泥随着螺旋轴的转动不断往前移动；沿泥饼出口方向，螺旋轴的螺距逐渐变小，环与环之间的间隙也逐渐变小，螺旋腔的体积不断收缩；在出口处背压板的作用下，内压逐渐增强，在螺旋推动轴依次连续运转推动下，污泥中的水分受挤压排出，滤饼含固量不断升高，最终实现污泥的连续脱水；叠螺脱水机52的自清洗功能：螺旋轴的旋转，推动游动环不断转动，设备依靠固定环和游动环之间的移动实现连续的自清洗过程，从而巧妙地避免了传统脱水机普遍存在的堵塞问题。堆粪棚采用堆肥法具有燃料省、成本低、发酵产物生物活性强、粪便处理过程中养分损失少且可达到去臭、灭菌的目的；

以及，发酵处理后的畜禽粪便，已是稳定的富含有机质的肥源，可以改良土壤，提供作物养分。利用生物技术生产的生物有机肥，其作用主要是改良土壤，增强地力，减少化肥过量而造成的危害；

以及，高效生物有机肥做到无臭、无害化，纯天然、高活性，是生物性和有机性的有机统一；

以及，畜禽粪便转化成高效生物有机肥，可有效控制畜禽粪便的任意堆放，减少了环境污染，同时还可变废为宝，增加养殖户的经济收人，实现面源污染物的减量化、无害化和资源化，有利于保护环境。

可见，实施上图所描述的生猪养殖废水处理系统及应用方法，解决了现有的生猪养殖废水难以处置且处理工艺不成熟、出水达标不稳定以及工艺运行成本高等问题。

此外，实施上图所描述的生猪养殖废水处理系统及应用方法，能够有效的保障污水出水水质稳定达标排放。

此外，实施上图所描述的生猪养殖废水处理系统及应用方法，产生的沼气可作清洁能源利用，可利用沼气发电供全厂照明使用及作为锅炉等燃气灶的燃料供厂内使用，实现更加清洁以及环保的概念。

此外，实施上图所描述的生猪养殖废水处理系统及应用方法，具有能耗低，维护简便，流程合理可靠的优势，解决了运营难度大问题。

此外，实施上图所描述的生猪养殖废水处理系统及应用方法，剩余污泥经脱水后经过厌氧发酵方式变成有机肥料出售给附近花农和农民，减少了污染物排放，对环境、社会、做出重要贡献。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种生猪养殖废水处理系统，其特征在于：包括预处理系统(1)、厌氧处理系统(2)、好氧处理系统(3)、深度处理系统(4)、污泥处理系统(5)与用于控制每一处理系统内动力设备运行的工控电脑及全自动控制系统；其中，所述预处理系统(1)、所述厌氧处理系统(2)、所述好氧处理系统(3)与所述深度处理系统(4)依次连接，所述污泥处理系统(5)同时连接所述预处理系统(1)与所述好氧处理系统(3)，所述工控电脑及全自动控制系统分别连接所述预处理系统(1)、所述厌氧处理系统(2)、所述好氧处理系统(3)、所述深度处理系统(4)与所述污泥处理系统(5)。

2.根据权利要求1所述的生猪养殖废水处理系统，其特征在于：

所述预处理系统(1)进一步包括机械格栅渠(11)、调节沉淀池(12)、固液分离叠螺脱水机(13)、提前调匀预厌氧水解酸化池(14)与事故应急池(15)；其中，所述机械格栅渠(11)、所述调节沉淀池(12)、所述固液分离叠螺脱水机(13)、所述提前调匀预厌氧水解酸化池(14)与所述厌氧处理系统(2)依次连接，所述固液分离叠螺脱水机(13)与所述提前调匀预厌氧水解酸化池(14)分别连接所述污泥处理系统(5)，所述提提前调匀预厌氧水解酸化池(14)与所述事故应急池(15)连接处间设有联动闸阀，所述调节沉淀池(12)内设有提升水泵与搅拌机，所述提前调匀预厌氧水解酸化池(14)内设有第一潜水提升泵。

3.根据权利要求2所述的生猪养殖废水处理系统，其特征在于：

所述厌氧处理系统(2)进一步包括UASB高效厌氧反应器(21)与沼气利用装置(22)；其中，所述提前调匀预厌氧水解酸化池(14)、所述UASB高效厌氧反应器(21)与所述好氧处理系统(3)依次连接，所述UASB高效厌氧反应器(21)与所述沼气利用装置(22)之间设有沼气收集和处置系统，所述UASB高效厌氧反应器(21)内设有第一排泥泵，所述UASB高效厌氧反应器(21)与所述污泥处理系统(5)连接。

4.根据权利要求3所述的生猪养殖废水处理系统，其特征在于：

所述好氧处理系统(3)进一步包括厌氧流离膜池(31)、接触氧化流离膜池(32)、絮凝混凝池(33)与斜管沉淀池(34)；其中，所述UASB高效厌氧反应器(21)、所述厌氧流离膜池(31)、所述接触氧化流离膜池(32)、所述絮凝混凝池(33)、所述斜管沉淀池(34)与所述深度处理系统(4)依次连接，所述斜管沉淀池(34)连接所述污泥处理系统(5)，所述接触氧化流离膜池(32)内设有罗茨鼓风机与硝化液回流泵，所述絮凝混凝池(33)内设有试剂加药设备，所述斜管沉淀池(34)内设有第二排泥泵，所述厌氧流离膜池(31)与所述接触氧化流离膜池(32)内均设有高效生物流离膜填料。

5.根据权利要求4所述的生猪养殖废水处理系统，其特征在于：

所述深度处理系统(4)进一步包括中间水池(41)、砂滤过滤罐(42)与消毒池(43)；其中，所述斜管沉淀池(34)、所述中间水池(41)、所述砂滤过滤罐(42)与所述消毒池(43)依次连接，所述中间水池(41)内设有第二潜水提升泵，所述砂滤过滤罐(42)内设有精细石英砂，所述消毒池内设有臭氧消毒机与芬顿药剂加药设备。

6.根据权利要求5所述的生猪养殖废水处理系统，其特征在于：

所述污泥处理系统(5)进一步包括污泥浓缩池(51)、叠螺脱水机(52)与堆粪棚(53)；其中，所述污泥浓缩池(51)、所述叠螺脱水机(52)与所述堆粪棚(53)依次连接，所述污泥浓缩池(51)分别连接所述UASB高效厌氧反应器(21)与所述斜管沉淀池(34)，所述堆粪棚(53)分别连接所述固液分离叠螺脱水机(13)与所述提前调匀预厌氧水解酸化池(14)，所述固液分离叠螺脱水机(13)与所述提前调匀预厌氧水解酸化池(14)连接。

7.根据权利要求6所述的生猪养殖废水处理系统，其特征在于：

所述沼气利用装置(22)进一步包括沼气脱水装置(221)、脱硫装置(222)、储气柜(223)与沼气利用设备(224)；其中，所述沼气利用设备(224)内至少包括热交换器、锅炉与发电装置，所述沼气收集和处置系统、所述脱水装置(221)、所述脱硫装置(222)与所述储气柜(223)依次连接，所述储气柜(223)连接所述锅炉与所述发电装置，所述热交换器分别与所述锅炉、所述堆粪棚(53)、所述提前调匀预厌氧水解酸化池(14)。

8.根据权利要求1～7任一项所述的生猪养殖废水处理系统，其特征在于：

生猪养殖废水处理系统进一步包括用于监控每一处理系统测量数据的在线监控控制仪表，所述在线监控控制仪表分别连接所述预处理系统(1)、所述厌氧处理系统(2)、所述好氧处理系统(3)、所述深度处理系统(4)与所述污泥处理系统(5)。

9.一种利用权力要求1～8任一项所述的生猪养殖废水处理系统的应用方法，其特征在于：包括下述步骤：

S1、在污水收集管网将生猪养殖废水进行收集后，所述预处理系统(1)对所述生猪养殖废水依次进行大颗粒漂浮物的去除与固液分离操作，并将得到的废液与固态渣分别送入所述污泥处理系统(5)与所述厌氧处理系统(2)内；

S2、将所述厌氧处理系统(2)内不低于指定温度的废液进行高效厌氧消化以去除废液中大部分的有机污染物，并将产生的沼液与老化的污泥分别送入所述好氧处理系统(3)与所述污泥处理系统(5)内；

S3、所述好氧处理系统(3)通过依次通过生物作用、硝化与反硝化反应以及絮凝与混凝作用以分别对废液进行进一步的有机污染物、氨氮及总氮以及含磷、氮物质、大量胶体及悬浮物的去除操作，并定期将老化的污泥排至所述污泥处理系统(5)内；

S4、所述深度处理系统(4)对废水进行杀菌消毒与净化水质的操作，以将废水排至达标排放槽进行达标排放；

S5、在所述污泥处理系统(5)将污泥进行固液分离操作后，上清液回流至所述预处理系统(1)内，干泥进行堆肥处理。

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