CN209583755U - 一种畜禽废水处理的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种畜禽废水处理的系统，包括依次连通的厌氧除碳产甲烷单元、缺氧反应单元、厌氧氨氧化单元和好氧反应单元；所述厌氧除碳产甲烷单元包括厌氧反应池A；所述缺氧反应单元包括缺氧反应池、曝气装置A、填料A和沉淀池；所述厌氧氨氧化单元包括厌氧反应池B、曝气装置B和填料B；所述好氧反应单元包括好氧反应池、曝气装置C和填料C。本实用新型的系统通过填料的设置以及各反应单元在空间上的优化配置，本实用新型的方法通过溶解氧浓度和活性污泥浓度的控制，在高氨氮高COD的畜禽废水处理过程中稳定实现了主流厌氧氨氧化工艺，有效提升了氨氮和COD的脱除效果，大大降低了剩余污泥产量、曝气量需求和能耗投入。

Description

一种畜禽废水处理的系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，特别是指一种畜禽废水处理的系统。

背景技术

近年来，随着我国畜禽业向集约化、规模化模式方向的转变，我国畜禽业发展迅猛。但是，规模化畜禽养殖产生的大量畜禽废水，带来了一系列的环境污染问题，且污染相对集中，处理困难。由畜禽养殖产生的废水中的化学需氧量、氮磷等污染物量超过了工业废水和生活废水，农业污染源成为包括工业、生活污染源在内的三大污染源之首。畜禽养殖废水的直接排放不仅会污染地表水体，引起水体富营养化，还会对地下水和农田生态系统造成破坏，甚至危害人体健康。虽然已开发出多种禽养殖废水处理技术，例如，李文润等提出的厌氧生物滤池联合曝气生物滤池处理工艺，王亮等提出的上流式厌氧污泥床联合分步进水序批式反应器处理工艺，这些工艺对畜禽废水的处理起到了一定的推动作用，但现有的这些处理方法存在的一些共同性的不足，导致了畜禽废水无法得到高效处理，这些不足主要包括以下几个：

1、以传统活性污泥法为主的处理工艺，污泥浓度高，剩余污泥产量大；

2、进水氨氮浓度高，硝化作用将氨氮转化为硝酸根时，需要大量曝气，能耗高；

3、前段厌氧发酵和好氧处理导致后端有效碳源低，导致反硝化作用无法充分进行，出水总氮浓度高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种畜禽废水处理的系统，本实用新型的系统通过填料的设置以及各反应单元在空间上的优化配置，实用新型在高氨氮高COD的畜禽废水处理过程中稳定实现了主流厌氧氨氧化工艺，有效提升了氨氮和COD的脱除效果，大大降低了剩余污泥产量、曝气量需求和能耗投入。

基于上述目的，本实用新型提供的一种畜禽废水处理的系统，包括依次连通的厌氧除碳产甲烷单元、缺氧反应单元、厌氧氨氧化单元和好氧反应单元；

所述厌氧除碳产甲烷单元包括厌氧反应池A；

所述缺氧反应单元包括缺氧反应池、曝气装置A、填料A和沉淀池；所述曝气装置A设置在所述缺氧反应池上，用于控制所述缺氧反应池内的溶解氧浓度，所述缺氧反应池内填充有所述填料A，所述缺氧反应池的入口与所述厌氧反应池A的出口相连通，所述缺氧反应池的出口与所述沉淀池的入口相连通；

所述厌氧氨氧化单元包括厌氧反应池B、曝气装置B和填料B；所述曝气装置B设置在所述厌氧反应池B上，用于控制所述厌氧反应池B内的溶解氧浓度，所述厌氧反应池B内填充有所述填料B，所述厌氧反应池B的入口与所述沉淀池的出口相连通；

所述好氧反应单元包括好氧反应池、曝气装置C和填料C；所述曝气装置C设置在所述好氧反应池上，用于控制所述好氧反应池内的溶解氧浓度，所述好氧反应池内填充有所述填料C，所述好氧反应池的入口与所述厌氧反应池B的出口相连通。

在本实用新型的一些实施例中，还包括磷回收单元；所述磷回收单元包括药品添加装置和鸟粪石回收装置，所述药品添加装置设置在所述鸟粪石回收装置上，所述鸟粪石回收装置与所述好氧反应池的出口相连通。

在本实用新型的一些实施例中，还包括回流单元；所述回流单元包括废水回流装置和污泥回流装置，所述好氧反应池通过所述废水回流装置与所述缺氧反应池相连通；

所述污泥回流装置用于将所述沉淀池中的污泥回流到所述缺氧反应池中。

在本实用新型的一些实施例中，所述厌氧除碳产甲烷单元还包括进样泵和甲烷收集装置，所述进样泵与所述厌氧反应池A的入口相连通，所述甲烷收集装置设置在所述厌氧反应池A上，用于收集所述厌氧反应池A中产生的甲烷。

在本实用新型的一些实施例中，所述填料A、填料B和填料C均选自软性纤维填料、半软性填料、组合纤维填料、弹性立体填料、悬浮填料、斜悬式多孔悬浮填料、鲍尔环填料、阶梯环填料、多面球填料、拉西环填料或海尔环填料。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的一种畜禽废水处理的系统具有以下优点：

1、通过填料的添加和厌氧氨氧化反应单元的设置，大大减少了剩余污泥的产量；

2、通过短程硝化反应单元和厌氧氨氧化反应单元的联合使用，减少了氧气的需求，进而减少了能耗的投入；

3、在畜禽废水处理工艺的基础上加入了能源(甲烷)和资源(鸟粪石)回收的装置，将原本需要消耗成本的工艺转变为有经济收益的工艺。

附图说明

图1为本实用新型畜禽废水处理的系统的结构示意图；

其中，1-进样泵；2-厌氧反应池A；3-甲烷收集装置；4-曝气装置A；5-缺氧反应池；6-填料A；7-沉淀池；8-曝气装置B；9-厌氧反应池B；10-填料B；11-曝气装置C；12-好氧反应池；13-填料C；14-药品添加装置；15-鸟粪石回收装置；16-废水回流装置；17-污泥回流装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

如图1所示，本实施例的畜禽废水处理的系统，包括依次连通的厌氧除碳产甲烷单元、缺氧反应单元、厌氧氨氧化单元和好氧反应单元；

厌氧除碳产甲烷单元包括厌氧反应池A 2；

缺氧反应单元包括缺氧反应池5、曝气装置A 4、填料A 6和沉淀池7；曝气装置A设置在缺氧反应池5上，用于控制缺氧反应池5内的溶解氧浓度，缺氧反应池5内填充有填料A6，缺氧反应池5的入口与厌氧反应池A 2的出口相连通，缺氧反应池5的出口与沉淀池7的入口相连通；

厌氧氨氧化单元包括厌氧反应池B 9、曝气装置B 8和填料B 10；曝气装置B 8设置在厌氧反应池B 9上，用于控制厌氧反应池B 9内的溶解氧浓度，厌氧反应池B 9内填充有填料B 10，厌氧反应池B 9的入口与沉淀池7的出口相连通；

好氧反应单元包括好氧反应池12、曝气装置C 11和填料C 13；曝气装置C 11设置在好氧反应池12上，用于控制好氧反应池12内的溶解氧浓度，好氧反应池12内填充有填料C13，好氧反应池12的入口与厌氧反应池B 9的出口相连通。

在本实施例中，畜禽废水处理的系统还包括磷回收单元；磷回收单元包括药品添加装置14和鸟粪石回收装置15，药品添加装置14设置在鸟粪石回收装置15上，鸟粪石回收装置15与好氧反应池12的出口相连通。

在本实施例中，畜禽废水处理的系统还包括回流单元；回流单元包括废水回流装置16和污泥回流装置17，好氧反应池12通过废水回流装置16与缺氧反应池5相连通，用于将好氧反应池12中的废水通过废水回流装置16回流到缺氧反应池5；

污泥回流装置17用于将沉淀池7中的污泥回流到缺氧反应池5中。

在本实施例中，好氧反应池12中的一部分溶液进入磷回收单元，一部分通过废水回流装置16回流到缺氧反应池5。

在本实施例中，厌氧除碳产甲烷单元还包括进样泵1和甲烷收集装置3，进样泵1与所述厌氧反应池A 2的入口相连通，甲烷收集装置3设置在厌氧反应池A 2上，用于收集厌氧反应池A 2中产生的甲烷。

在本实施例中，厌氧反应池A 2设置有入口和出口，可选的，入口和出口分别设置在厌氧反应池A 2的两侧，入口设置在厌氧反应池A 2的底部，与进样泵1相连通，出口设置在厌氧反应池A 2的上部，以便于厌氧反应池A 2中的液体通过自流的方式流入后续的缺氧反应池5内，甲烷收集装置3设置在厌氧反应池A 2的顶部，以便于收集厌氧反应池A 2中产生的甲烷。

在本实施例中，可选的，缺氧反应池5、沉淀池7、厌氧反应池B 9、好氧反应池12的入口和出口均设置在上部，以便于各个反应池内的液体通过自流的方式流入下一反应池内。曝气装置A 4设置在缺氧反应池5的底部，曝气装置B 8设置在厌氧反应池B 9的底部，曝气装置C 11设置在好氧反应池12的底部，以便控制缺氧反应池5、厌氧反应池B 9、好氧反应池12内的溶解氧浓度，还可以实现各反应池内液体的混匀。

在本实施例中，可选的，沉淀池7的底部还设置有第二个出口，缺氧反应池5的底部还设置有第二个入口，污泥回流装置17的一端与沉淀池7的第二个出口连通，污泥回流装置17的另一端与缺氧反应池5的第二个入口连通，沉淀池7内的污泥通过污泥回流装置17回流到缺氧反应池5内，以维持缺氧反应池5内的活性污泥浓度。

在本实施例中，可选的，好氧反应池12的顶部还设置有第二个出口，缺氧反应池5的顶部还设置有第三个入口，废水回流装置16的一端与好氧反应池12的第二个出口连通，废水回流装置16的另一端与缺氧反应池的第三个入口连通，用于将好氧反应池12中的废水通过废水回流装置16回流到缺氧反应池5。

在本实施例中，填料A 6包括但不限于软性纤维填料(PE中心绳+醛化维纶丝花束)、半软性填料(PE中心绳+PE环片)、组合纤维填料(PE中心绳+PE环片+醛化维纶丝花束)、弹性立体填料(PE中心绳+PP弹性丝)、悬浮填料(PE球壳+醛化维纶丝花束或者PP宽扁丝带)、斜悬式多孔悬浮填料(MBBR)、鲍尔环填料、阶梯环填料、多面球填料、拉西环填料、海尔环填料等可以形成生物膜的载体；

填料B 10包括但不限于软性纤维填料(PE中心绳+醛化维纶丝花束)、半软性填料(PE中心绳+PE环片)、组合纤维填料(PE中心绳+PE环片+醛化维纶丝花束)、弹性立体填料(PE中心绳+PP弹性丝)、悬浮填料(PE球壳+醛化维纶丝花束或者PP宽扁丝带)、斜悬式多孔悬浮填料(MBBR)、鲍尔环填料、阶梯环填料、多面球填料、拉西环填料、海尔环填料等可以形成生物膜的载体；

填料C 13包括但不限于软性纤维填料(PE中心绳+醛化维纶丝花束)、半软性填料(PE中心绳+PE环片)、组合纤维填料(PE中心绳+PE环片+醛化维纶丝花束)、弹性立体填料(PE中心绳+PP弹性丝)、悬浮填料(PE球壳+醛化维纶丝花束或者PP宽扁丝带)、斜悬式多孔悬浮填料(MBBR)、鲍尔环填料、阶梯环填料、多面球填料、拉西环填料、海尔环填料等可以形成生物膜的载体。

在本实施例中，缺氧反应池5、厌氧反应池B 9和好氧反应池12内均设置有填料支架，填料A 6、填料B 10和填料C 13装载在填料支架上。

本实施例的畜禽废水处理的系统经过前段厌氧碳源的高效去除和甲烷能源的高效回收(厌氧除碳产甲烷单元)，缺氧段通过溶解氧控制稳定短程硝化的实现(缺氧反应单元)，厌氧氨氧化单元可以在禽畜废水处理过程中实现稳定高效的厌氧氨氧化过程。

本实施例中试验用水无经过固液分离后的真实畜禽养殖废水，其平均COD浓度为2000±100mg/L，氨氮平均浓度为550±30mg/L，总磷浓度为35±15mg/L。

本实施例中试验用反应器规格及运行参数如下：厌氧反应池A 2为上流式厌氧污泥床反应器(UASB)，有效体积150L，水力停留时间为48小时，活性污泥浓度(MLSS)维持在10000mg/L左右；缺氧反应池5为长方体反应池，有效体积为75L，其内通过填料支架装载有软性填料A 4，填充率为30％，水力停留时间为24小时，活性污泥浓度(MLSS)维持在3000mg/L左右；沉淀池7为竖流沉淀池，有效容积为15L，与污泥回流装置17相连通，污泥回流比为80％。厌氧反应池B 9为长方体反应池，有效体积为55L，其内通过填料支架装载有软性填料B 8，填充率为30％，水力停留时间为18小时，活性污泥浓度(MLSS)维持在500mg/L左右；好氧反应池12为长方体反应池，有效体积为30L，其内通过填料支架装载有软性填料C 13，填充率为30％，水力停留时间为10小时，活性污泥浓度(MLSS)维持在300mg/L左右，通过废水回流装置16与缺氧反应池5相连通，回流比为100％；鸟粪石回收装置15包括鸟粪石回收池，为竖流沉淀反应池，有效体积为20L。

本实施例采用所述的系统进行畜禽废水处理的方法，包括如下步骤：

(1)在厌氧反应池A 2、缺氧反应池5、厌氧反应池B 9和好氧反应池12中分别接种取自长沙某养猪厂废水处理单元的厌氧产甲烷颗粒污泥、短程硝化污泥、厌氧氨氧化污泥和普通活性污泥，厌氧反应池A 2、缺氧反应池5、厌氧反应池B 9和好氧反应池12内的活性污泥浓度分别为10000mg/L、3000mg/L、500mg/L和300mg/L，待厌氧反应池A 2形成厌氧颗粒污泥，缺氧反应池5内的填料A短程硝化细菌和反硝化细菌挂膜完成，厌氧反应池B 9内的填料B厌氧氨氧化菌挂膜完成和好氧反应池12内的填料C硝化细菌挂膜成功后，启动阶段结束；

(2)在稳定运行阶段，将真实畜禽养殖废水通过进样泵1泵入厌氧反应池A 2中，流量为3.125L/h，水力停留时间为48h，畜禽废水中的含碳有机物在厌氧颗粒污泥的作用下(厌氧发酵)产生甲烷，并由甲烷收集装置3进行收集，实现COD的去除和能源物质甲烷的回收；

厌氧颗粒污泥截留在厌氧反应池A 2内，反应后的畜禽废水通过自流的方式流入缺氧反应池5中；

(3)打开曝气装置A 4，调节缺氧反应池5内的溶解氧浓度，将缺氧反应池5内的溶解氧浓度维持在0.2-0.5mg/L的范围内，营造大范围缺氧和局部厌氧的环境，反应后的畜禽废水中的部分氨氮在填料A 6中的短程硝化细菌的作用下(短程硝化反应)转化为亚硝酸；

将好氧反应池12中反应完全的废水通过废水回流装置16回流到缺氧反应池5，回流比控制为100％，废水中的硝酸在填料A 4中的反硝化细菌的作用下(全程反硝化反应和短程反硝化反应)转化为亚硝酸和氮气，实现氮的进一步去除，同时实现部分COD、氨氮和亚硝酸的去除；

缺氧反应池5的出水进入沉淀池7，经泥水分离分别得到上清液和污泥，沉淀池7将污泥截留住，沉淀池7中的污泥按照80％的回流比通过污泥回流装置17回流到缺氧反应池5中，以维持缺氧反应池5中的活性污泥浓度；

沉淀池流出的上清液进入厌氧反应池B 9，为后面的低活性污泥浓度反应提供条件；

(4)打开曝气装置B 8，调节厌氧反应池B 9内的溶解氧浓度，使厌氧反应池B 9内的溶解氧浓度小于0.1mg/L，使厌氧反应池B 9内的液体混合均匀，厌氧条件下，上清液中的氨氮和亚硝酸在填料B 10中的厌氧氨氧化菌的作用下转化为氮气，去除了氨氮和亚硝酸，厌氧反应池B 9内的液体流入好氧反应池12中；

(5)打开曝气装置C 11，调节好氧反应池12内的溶解氧浓度，将好氧反应池12内的溶解氧浓度维持在2-5mg/L的范围内，将上一阶段反应剩余的氨氮和亚硝酸在填料C 13中的硝化细菌的作用下(硝化反应)转化为毒性相对更小的硝酸，进一步去除畜禽养殖废水中的COD，实现COD的大量脱除；

(6)好氧反应池12内的废水流入鸟粪石回收装置15中，按照废水中总磷的浓度通过药品添加装置14添加适当量的氯化镁溶液，使镁离子与废水中的总磷的摩尔浓度比为1-2：1，镁氮磷在鸟粪石回收装置15中反应生成鸟粪石，沉淀到下面的收集斗里面，当聚集到一定量时集中收集。

长期实验结果表明：本实施例的畜禽废水处理的系统和方法在长达以年的运行结果表明，在进水平均COD浓度为2000±100mg/L，平均氨氮浓度为550±30mg/L，平均总磷浓度为35±15mg/L时，系统出水COD浓度小于120mg/L，氨氮浓度小于60mg/L，平均总磷浓度为5mg/L，远低于畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)。此结果说明，使用本实施例的系统和方法可以高效的处理畜禽废水中的污染物。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种畜禽废水处理的系统，其特征在于，包括依次连通的厌氧除碳产甲烷单元、缺氧反应单元、厌氧氨氧化单元和好氧反应单元；

所述厌氧除碳产甲烷单元包括厌氧反应池A；

所述缺氧反应单元包括缺氧反应池、曝气装置A、填料A和沉淀池；所述曝气装置A设置在所述缺氧反应池上，用于控制所述缺氧反应池内的溶解氧浓度，所述缺氧反应池内填充有所述填料A，所述缺氧反应池的入口与所述厌氧反应池A的出口相连通，所述缺氧反应池的出口与所述沉淀池的入口相连通；

所述厌氧氨氧化单元包括厌氧反应池B、曝气装置B和填料B；所述曝气装置B设置在所述厌氧反应池B上，用于控制所述厌氧反应池B内的溶解氧浓度，所述厌氧反应池B内填充有所述填料B，所述厌氧反应池B的入口与所述沉淀池的出口相连通；

所述好氧反应单元包括好氧反应池、曝气装置C和填料C；所述曝气装置C设置在所述好氧反应池上，用于控制所述好氧反应池内的溶解氧浓度，所述好氧反应池内填充有所述填料C，所述好氧反应池的入口与所述厌氧反应池B的出口相连通。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括磷回收单元；所述磷回收单元包括药品添加装置和鸟粪石回收装置，所述药品添加装置设置在所述鸟粪石回收装置上，所述鸟粪石回收装置与所述好氧反应池的出口相连通。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括回流单元；所述回流单元包括废水回流装置和污泥回流装置，所述好氧反应池通过所述废水回流装置与所述缺氧反应池相连通；

所述污泥回流装置用于将所述沉淀池中的污泥回流到所述缺氧反应池中。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述厌氧除碳产甲烷单元还包括进样泵和甲烷收集装置，所述进样泵与所述厌氧反应池A的入口相连通，所述甲烷收集装置设置在所述厌氧反应池A上，用于收集所述厌氧反应池A中产生的甲烷。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述填料A、填料B和填料C均选自软性纤维填料、半软性填料、组合纤维填料、弹性立体填料、悬浮填料、斜悬式多孔悬浮填料、鲍尔环填料、阶梯环填料、多面球填料、拉西环填料或海尔环填料。