CN206486407U - 一种畜禽养殖废水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种畜禽养殖废水处理系统，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。该废水处理系统基于一种新的工艺组合，可以有效处理规模化畜禽养殖废水中的高浓度固体悬浮物、有机物、氨氮，去除废水中氮、磷含量，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，并实现处理过程的资源化。

Description

一种畜禽养殖废水处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种畜禽养殖废水处理系统，具体涉及一种规模化畜禽养殖废水组合工艺处理系统，属于环境工程工业废水处理技术领域。

背景技术

我国是世界养猪第一大国，世界上1/2的存栏猪在中国饲养。中国人口众多，猪肉消耗量大。生猪养殖在我国是一个支柱产业，生猪的产值达到1万个亿，占了农业总产值的11.6％。2011年，中国生猪平均存栏量4.68亿头(其中年底母猪存栏量4929万头)，总出栏量6.62亿头，出栏率141％。猪肉产量达5053.1万t，占肉类总产量的85.9％。养猪场迅速发展的同时，也带来了严重的环境污染问题。

据统计，我国畜禽养殖业的年粪便产生量多达25亿吨，粪便进入水体流失率高达25％-30％，COD_Cr的排放量达9370万吨，养殖废水排放量超过100多亿吨，远远超过中国工业废水与生活废水的排放量总和。据相关文献报道，原国家环境保护总局曾对全国23个省(区)、市规模化畜禽养殖业污染状况抽样调查表明，全国畜禽粪便及污水产生量超过200亿吨，是工业固体废弃物产生量的2.4倍，畜禽粪便COD_Cr达9370万吨，远远超过我国工业废水和生活污水COD_Cr排放量之和。畜禽养殖污染已经成为继工业污染、生活污染之后的第三大污染源，成为我国农业面源污染的主要原因之一。

养猪场粪水由畜禽尿液、粪便、饲料残渣和大量冲洗水组成，含有大量有机污染物、病原微生物和寄生虫卵，COD_Cr、BOD₅值高，NH₃-N浓度高，颜色深、臭味浓，污染负荷高。高浓度的污水排入江河湖泊中，造成地表水、地下水质不断恶化，从而造成环境严重污染，直接危害人们的身体健康，也严重制约了规模化畜禽养殖行业的发展。因此，未经严格处理，不可以直接外排。畜禽养殖废水处理目前已引起养殖场业主及有关部门的高度重视，采取一系列防治措施及选用经济、高效的处理技术已刻不容缓。随着国家污水排放标准日益更新，高浓度养殖废水如何达到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)的出台将废水排放标准将提升到COD_Cr 150mg/L，氨氮40mg/L，总氮70mg/L以及总磷5mg/L，而规模化养猪场现有废水处理工艺难以使废水达标排放，急需开发先进的高效低耗畜禽养殖废水处理工艺设施。因此，急需对现有工艺和装置进行提标改造，以减少养殖场处理尾水对周围生态环境的影响。

目前，国内外对养殖废水的处理大致有三种，即还田利用、自然处理及工业化处理模式。我国关于畜禽养殖污染防治的研究开展较晚，而且这些研究比较零星，缺乏系统可操作性。

畜禽养殖废水还田是传统有效的处置方法，但其存在的问题一是需要大量土地；二是雨季及非用肥季节必须考虑粪便污水或沼液的出路；三是存在着传播畜禽疾病和人畜共患病的危险；四是不合理的施用方式或连续过量施用会导致NOx-N、P及重金属沉积，成为地表水和地下水污染源之一；五是恶臭以及降解过程所产生的氨、硫化氢等有害气体释放对大气环境构成污染威胁。故还田利用具有很大的局限性，其废水不能达标排放。

自然处理模式也存在土地占用量较大，处理效果易受季节温度变化影响的缺点，且建于地下的厌氧系统出泥困难、维修不便，还有污染地下水的可能。所以其应用受到限制，处理效果不佳，废水不能达标排放。

工业化处理模式包括生物和化学方法，主要采用厌氧-好氧组合工艺，从现有研究成果分析发现，处理效果均不佳，尤其对氨氮的去除，远远达不到排放标准。

随着社会经济的发展，用于消纳或处理粪便污水的土地将越来越少，加之还田模式与自然处理模式均带来二次污染，而在已开发的处理工艺中，氨氮与总氮去除率都不高，远未达到排放标准，使污水不能实现达标排放。因此，寻求废水的达标排放，尤其是氨氮达标排放的处理方法已迫在眉睫。

目前畜禽养殖废水国内所用的处理模式主要还是工业化模式，其工艺流程大致相同，即固液分离-厌氧消化-好氧处理。

⑴固液分离

无论畜禽养殖场废水采用什么系统或综合措施进行处理，都必须首先进行固液分离，这是一道必不可少的工艺环节，其重要性及意义主要在于：首先，一般养殖场排放出来的废水中固体悬浮物含量很高，最高可达160000mg/L，相应的有机物含量也很高，通过固液分离可使液体部分的污染物负荷量大大降低；其次，通过固液分离可防止较大的固体物进入后续处理环节，防止设备的堵塞损坏等。此外，在厌氧消化处理前进行固液分离也能增加厌氧消化运转的可靠性，减小厌氧反应器的尺寸及所需的停留时间，降低设施投资并提高COD的去除效率。固液分离技术一般包括：筛滤、离心、过滤、浮除、沉降、沉淀、絮凝等工序。目前，我国已有成熟的固液分离技术和相应的设备，其设备类型主要有筛网式、卧式离心机、压滤机以及水力旋流器、旋转锥形筛和离心盘式分离机等。

⑵厌氧处理

由于养殖业废水属于高有机物浓度、高N、P含量和高有害微生物数量的“三高”废水。因此厌氧技术成为畜禽养殖场粪污处理中不可缺少的关键技术。对于养殖场这种高浓度的有机废水，采用厌氧消化工艺可在较低的运行成本下有效地去除大量的可溶性有机物，COD去除率达85％～90％，而且能杀死传染病菌，有利于养殖场的防疫。如果直接采用好氧工艺处理固液分离后的养殖业废水，虽然一次性投资可节省20％，但由于其消耗的动力大，电力流水消耗是厌氧处理的10倍之多，因此，长期的运行费用将给养殖场带来沉重的经济负担。

厌氧消化即沼气发酵技术已被广泛地应用于养殖场废物处理中，这一技术不失为解决畜禽粪便污水的无害化和资源化问题的最有效的技术方案。畜禽粪便和养殖场产生的废水是有价值的资源，经过厌氧消化处理既可以实现无害化，同时还可以回收沼气和有机肥料。

目前用于处理养殖场粪污的厌氧工艺很多，其中较为常用的有以下几种：厌氧滤器(AF)、上流式厌氧污泥床(UASB)、复合厌氧反应器(UASB+AF)、两段厌氧消化法和升流式污泥床反应器(USR)等。

厌氧处理工艺发展十分迅速，各种新工艺、新方法不断出现，如厌氧滤池、厌氧挡板反应器、厌氧复合反应器、上流式厌氧污泥床和内循环厌氧反应器等，都取得了显著的效果，如中国专利文件公告号为CN2863778(申请号200520145034.6)公开了一种速分生物污水处理系统，包括池体和风机，池体由调节池、配水池、速分生化池、集水池和中水池依次连接而成，在速分生化池中分层堆置多个速分生化球，调节池、配水池、速分生化池、集水池和中水池的池底分别设有与风机相连的曝气管。中国专利文件公告号为CN2680657(申请号200420002984.9)公开了一种模块式优化技术集成型污水处理系统，其由若干平行设置的单元处理模块构成，各单元处理模块可以采用缺氧好氧生化处理方法，其预处理装置可以是设有隔栅的集水池，生化处理装置可以由若干缺氧生化处理池和好氧生化处理池构成，后处理装置可以是沉淀池。

采用升流式厌氧污泥床(UASB)+序批式活性污泥法(SBR)的处理方法，优点是能有效去除养猪废水中部分有机物和大部分氨氮，但出水的总磷超标，并且废水中悬浮物的浓度较高，影响出水水质，还需要另加一套化学混凝反应池处理，以满足达标排放要求，而且废水在SBR的水力停留时间为40h，较长的停留时间使废水处理的装置占地面积大为增加，也进一步加大了处理项目的投资费用。

⑶好氧处理

好氧处理是指利用好氧微生物处理养殖废水的一种工艺。好氧生物处理法可分为天然好氧处理和人工好氧处理两大类。

天然好氧生物处理法是利用天然的水体和土壤中的微生物净化废水的方法，亦称自然生物处理法，主要有水体净化和土壤净化两种。前者主要有氧化塘(好氧塘、兼性塘、厌氧塘)和养殖塘等；后者主要有土地处理(慢速渗滤、快速法滤、地面漫流)和人工湿地等。自然生物处理法不仅基建费用低，动力消耗少，该法对难生化降解的有机物、氮磷等营养物和细菌的去除率也高于常规的二级处理，部分可达到三级处理的效果。此外，在一定条件下，该法配合污水灌溉可实现污水资源化利用。该法的缺点主要是占地面积大和处理效果易受季节影响等。但如果养殖场规模小且附近有废弃的沟塘和滩涂可供利用时，应尽量选择该方法以节约投资和处理费用。

人工好氧生物处理是采取人工强化供氧以提高好氧微生物活力的废水处理方法。该方法主要有活性污泥法、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、序批式活性污泥法(SBR)、厌氧/好氧(A/O)及氧化沟法等。其中A/O法是一种兼有去除BOD和脱氮双重作用的活性污泥处理工艺，其投资虽然偏大，但经该法处理后的水易于达标排放。因此，对于那些养殖规模大、废水产生量多且有较强经济能力的养殖场可选择A/O法，而对于中等规模的养殖场可选择接触氧化和生物转盘等好氧处理工艺。

专利CN200610062628.X，公开了一种畜禽养殖废水的处理方法，主要包括下列步骤：先将畜禽废水注入调节池，进行曝气搅拌；在反应初沉池中进行絮凝沉淀；再将待处理废水注入前后两段式的、填放有活性污泥的膜生物反应器；在膜生物反应器的后端安装有超滤膜；待处理废水在膜生物反应器内进行生物降解后，通过超滤膜进行过滤后再排放；膜生物反应器的前、后两段还可以分别设置微孔曝气器和穿孔曝气装置对废水进行曝气处理。

专利CN201220350995.0公开了一种畜禽养殖废水处理装置，包括调节池、厌氧EGSB反应器、中间沉淀池和多功能滤塔，其中调节池通过管道连接在厌氧EGSB反应器上，厌氧EGSB反应器与中间沉淀池之间连接有管道，中间沉淀池与多功能生物滤塔之间连接管道，多功能生物滤塔德出水口分为两路，其中一路连接在调节池的进水口上，另一路与外界利用端连接。

从现有处理技术与工艺来看，存在着以下一些不足：大部分采取厌氧一级处理，消减了大部分的COD，但对氨、氮、磷的去除率并不是很高；且氨、氮、磷资源不能充分回收利用，排入水体容易水体富营养化；现有工艺难以有效降解畜禽废水中的抗生素类污染物；畜禽废水色度很高，虽然现行排放标准未对色度作出要求，要出水色度过高对水质、观感都有很大影响，但常规处理技术往往并未关注对于色度的去除，深度脱色难度也较大；传统的生化反应工艺也存在诸多问题，生化反应周期长，导致场地要求大，土建工程多，投资大，而大部分养殖企业无法达到生化处理达标排放的条件；建设能全面达标的粪污处理设施所需的投资太大、运行费用过高、运行管理难度大，企业负担很重。因此，探寻设施投资少、运行费用低和处理高效的养殖业粪污处理方法，已成为解决养殖业污染的关键所在。

简而言之，针对畜禽养殖行业的废水处理，一般的处理工艺存在着耗能大、处理速度慢、效率低、造价高等特点，而且处理后的水不能有效的达标排放。为了满足环境保护和经济可持续发展的需要，有效解决规模化畜禽养殖废水的处理问题越来越迫切。因此，研究开发一种低能耗、处理速度快、效率高、工程造价低的高效的畜禽养殖废水组合工艺处理系统势在必行。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种畜禽养殖废水组合工艺的处理系统，通过对各工艺段的科学优化组合，有效处理规模化畜禽养殖废水中的高浓度固体悬浮物、有机物、氨氮，去除废水中氮、磷含量，使规模化畜禽养殖废水达到《畜禽养殖业水污染物排放标准》(GB18596-2001)要求，并实现处理过程的资源化。

本实用新型的技术方案是，提供一种畜禽养殖废水处理系统，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。

进一步地，所述污泥处理系统包括相互连接的污泥浓缩池和污泥脱水设备；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浓缩池相连。

进一步地，所述升流式厌氧污泥床包括位于底部的布水区、位于中部的污泥反应区和位于顶部的气液固三相分离区。

进一步地，所述沼气收集系统包括依次相连的分离罐、脱硫罐和储气柜；厌氧发酵器和升流式厌氧污泥床均分别与分离罐相连。

进一步地，所述第一沉淀池为混凝沉淀池。

进一步地，所述第二沉淀池为MAP沉淀池。

进一步地，所述生化池为A/O生化池，是利用厌氧/好氧(A/O)工艺进行的生化处理，也可以称AO生化池。

混凝沉淀是通过投加无机混凝剂和有机高分子絮凝剂对废水进行混凝处理，使废水形成较大絮体，实现有效地固液分离，去除废水中大部分的悬浮颗粒和COD。

厌氧处理是采用厌氧发酵器(USR)和升流式厌氧污泥床(UASB)联用技术，其中升流式厌氧污泥床由底部布水区、中部污泥反应区和顶部气液固三相分离区构成。

MAP沉淀池是利用MAP(磷酸铵镁)法沉淀的反应池，是通过投加含镁的镁源药剂和含磷酸根的磷源药剂去除废水中的氨氮和磷，其投加量与所需去除的氨氮量及磷含量成化学计量比关系，即物质的量比Mg：NH₄-N(去除量)：P(去除量+投加量)＝(1.00-1.25):1.00:(0.80-1.00)。

投加的含镁镁源药剂包括氧化镁、氯化镁、氢氧化镁中的一种或多种；投加的含磷酸根的磷源药剂包括磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸氢二钠、磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙、磷酸钾、磷酸氢二钾中的一种或多种。

A/O生化池也称为A/O生化反应池，是通过投加氨氮菌和COD菌强化生化处理，提高工艺的COD和氨氮去除率。

催化二氧化氯氧化反应中填充有载镍氧化铝小球催化剂，催化二氧化氯分解，通过高级氧化作用对生化出水进行深度氧化；同时通过二氧化氯对废水进行消毒，使废水达标排放。

本实用新型的主要特点是基于一种新的工艺组合而设计的处理系统，这些处理工艺中的每一个步骤均为现有技术，但这种组合是一种新技术，且可以达到很好的技术效果。

本实用新型的有益效果是，提供了一种新的畜禽养殖废水处理系统，该废水处理系统基于一种新的工艺组合，可以有效处理规模化畜禽养殖废水中的高浓度固体悬浮物、有机物、氨氮，去除废水中氮、磷含量，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，并实现处理过程的资源化。

附图说明

图1表示畜禽养殖废水处理系统的结构连接示意图；

附图说明：第一沉淀池1、厌氧发酵器2、升流式厌氧污泥床3、第二沉淀池4、生化池5、催化二氧化氯氧化反应器6、污泥浓缩池7、污泥脱水设备8、分离罐9、脱硫罐10和储气柜11，线条表示管道，箭头表示介质的流动方向。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作详细说明，本附图所说明的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本发明。

本实用新型提供了一种畜禽养殖废水处理系统，其结构如图1所示，所述畜禽养殖废水处理系统一种畜禽养殖废水处理系统，包括依次连通的第一沉淀池1(混凝沉淀池)、厌氧发酵器2、升流式厌氧污泥床3、第二沉淀池4(MAP沉淀池)、生化池5(A/O生化池)、催化二氧化氯氧化反应器6；厌氧发酵器2和升流式厌氧污泥床3均分别与沼气收集系统相连；第一沉淀池1、厌氧发酵器2、升流式厌氧污泥床3、第二沉淀池4和生化池5均分别与污泥处理系统相连；污泥处理系统包括相互连接的污泥浓缩池7和污泥脱水设备8；第一沉淀池1、厌氧发酵器2、升流式厌氧污泥床3、第二沉淀池4和生化池5均分别与污泥浓缩池7相连。沼气收集系统包括依次相连的分离罐9、脱硫罐10和储气柜11；厌氧发酵器2和升流式厌氧污泥床3均分别与分离罐9相连。

工艺过程如下：

COD为45000mg/L、氨氮为2000mg/L的畜禽养殖废水首先通过进水管进入第一沉淀池，进行混凝沉淀，投加500～3000mg/L聚铝和4～10mg/L阴离子聚丙烯酰胺进行混凝，而后进行固液分离，去除大部分的固体悬浮物(SS)及COD；

出水进入厌氧发酵器，经厌氧发酵后出水自流进入升流式厌氧污泥床，大量去除废水的COD、BOD，将其转化为沼气，得以资源化利用能源；

厌氧处理后的废水进入MAP沉淀池，投加1300～3400mg/L氯化镁和2000～5000mg/L磷酸氢二钠，去除废水中200～500mg/L左右的氨氮；

然后废水进入A/O生化池进行生化处理，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和氨氮去除，同时通过投加1～2mg/L COD降解菌和1～2mg/L氨氮菌强化作用A/O反应的生物处理，进一步提高A/O工艺段的COD和氨氮去除率；

A/O生化池出水进入催化二氧化氯氧化反应池进行深度处理和消毒，投加500～2000mg/L的二氧化氯，其在载镍氧化铝小球的催化作用下，通过高级氧化作用深度处理废水中剩余的有机物，并通过二氧化氯的消毒作用去除废水中剩余的病原体。最终出水达到《畜禽养殖业水污染物排放标准》(GB18596-2001)要求。

各工艺段产生的污泥沉淀均汇集到污泥浓缩池，再由污泥脱水设备进行脱水，脱水后的污泥作堆肥处理。

本实施例中，各工艺处理效果如表1所示。

表1各工艺段对应的处理效果

由表1可以看出，上述废水处理系统处理后的出水的各项指标均远低于国家标准。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型工艺的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种畜禽养殖废水处理系统，其特征在于，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。

2.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述污泥处理系统包括相互连接的污泥浓缩池和污泥脱水设备；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浓缩池相连。

3.如权利要求1或2所述的处理系统，其特征在于，所述升流式厌氧污泥床包括位于底部的布水区、位于中部的污泥反应区和位于顶部的气液固三相分离区。

4.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述沼气收集系统包括依次相连的分离罐、脱硫罐和储气柜；厌氧发酵器和升流式厌氧污泥床均分别与分离罐相连。

5.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述第一沉淀池为混凝沉淀池。

6.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述第二沉淀池为MAP沉淀池。

7.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述生化池为A/O生化池。