CN210620525U - 养殖粪污水肥联产装置 - Google Patents
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Abstract
一种养殖粪污水肥联产装置，包括：积粪池，收集圈舍粪污混合物、圈舍冲洗污水，并将沉淀混合物由固液分离机分离至堆肥工艺和液肥工艺；前处理单元，对积粪池内的上清液体过滤杂质、沉砂、臭氧氧化以及光催化合并协同杀菌；一级处理单元，降解污水中的有害物质，多次厌氧、好氧循环处理；二级处理单元，深步对污水中的有害物质进行处理，经多次厌氧、好氧循环处理；后处理单元，对污水中的微生物以及细菌臭氧氧化以及光催化合并协同消除，得出优质回用水源。本实用新型中，采用前置、后置两次臭氧氧化和光催化工艺，对不同污染负荷进行反应，提高了处理效率，大幅提高前端氧化降解能力；并将多级厌氧、多次好氧和两级气浮集成应用，确保出水达标。
Description
技术领域：
本实用新型涉及养殖污水处理技术领域，特别涉及养殖粪污水肥联产装置。
背景技术：
随着当今社会的发展，养殖业不断壮大，如养殖场生猪存栏10000头，粪便、污水产生量上限为300t/d。大量的粪污水如不及时处理，会造成环境的污染以及细菌的滋生。
生猪养殖场排出污水中由于猪尿液、粪便、饲料残渣含量高，导致污水中污染物浓度CODcr、BOD5、NH3-N、SS、含盐量很高；此类污水BOD/COD比值较高，可生化性较强，并且污水中的氨氮以蛋白质有机氮为主要存在状态，无法采取物化和氧化方法脱氮，只能通过有机生化工艺脱氮；从污水中所含有机污染物浓度分析看出，排出的污水适合于生化处理。由于猪场排放污水主要集中在几个时段，污水排放波动性大，造成污水水质和水量不均衡；并且污水的胶体粘度和有机污染物浓度都很高，如单一采用“物化+生物法”的处理工艺难以使出水水质达到回用水标准；主要原因：一是生产过程中排出的污水属典型的高浓度污水，特别是污水中的氨氮和阴离子表面活性剂(LAS)含量极高，即使采用多级物化+二级生物处理也不可能完全达到污染物浓度降解的标准；二是采用生物法处理污水需要在一定的温度和PH值及溶解氧条件下才能进行，特别在冬天由于污水水温低，有机污染物COD、BOD5、NH3-N等去除率很低。
发明内容：
鉴于此，有必要设计一种能够克服以上问题的养殖粪污水肥联产装置。
养殖粪污水肥联产装置，包括：积粪池，所述积粪池的上层为上清液体；所述积粪池内的下层沉淀介质连接有固液分离机，所述固液分离机的固体排料端连接有堆肥发酵系统，所述固液分离机的液体排料端连接有沼气厌氧发酵系统；
前处理单元，包括：用于拦截所述上清液体内固体垃圾的机械格栅井，连接所述机械格栅井的集水池，连接所述集水池的水量调节设备以及连接所述水量调节设备的第一离子氧化水池，其中，所述第一离子氧化水池内设置有第一光催化装置；
一级处理单元，包括：与所述第一离子氧化水池连接的一级气浮箱，所述一级气浮箱连接有一级厌氧反应器，所述一级厌氧反应器连接有具有依次循环串联的一级缺氧池、一级厌氧池和两个一级接触氧化池，其中位于循环末端的一个所述一级接触氧化池连接有竖流式的一级沉淀池；
二级处理单元，包括：连接所述一级沉淀池的二级缓冲池、连接所述二级缓冲池且具有依次循环串联的二级缺氧池、二级厌氧池和两个二级接触氧化池，其中位于循环末端的一个所述二级接触氧化池连接有二级气浮箱，所述二级气浮箱连接有竖流式的二级沉淀池；
后处理单元，包括：连接所述二级沉淀池的第二离子氧化池，所述第二离子氧化池内设置有第二光催化装置。
优选的，所述集水池内投入有氧化钙介质，所述集水池连接有高位固液分离机，所述高位固液分离机的固体排放端连接所述堆肥发酵系统，所述高位固液分离机的排液端连接所述水量调节设备。
优选的，所述水量调节设备包括：连接所述高位固液分离机的沉砂池以及连接所述沉砂池的调节池；其中，所述沉砂池内设置有搅拌装置，所述调节池内设置有微量曝气装置。
优选的，所述一级气浮箱内设置有一级涡凹气浮机，且通过所述一级涡凹气浮机处理后的液态介质经过水解酸化池流进所述一级厌氧反应器内。
优选的，所述一级厌氧反应器与所述一级缺氧池之间设置有用于截流、沉淀污泥的一级缓冲池。
优选的，所述第一离子氧化池和所述第二离子氧化池的前端均设置有臭氧离子氧化装置。
优选的，所述一级厌氧反应器为地下复合式折流板厌氧反应器。
优选的，所述二级气浮箱内设置有二级涡凹气浮机，且所述二级涡凹气浮机连接所述二级沉淀池。
优选的，所述沼气厌氧发酵系统包括：厌氧发酵罐、用于加热所述厌氧发酵罐的沼气燃烧炉；其中，所述厌氧发酵罐内产生的沼气供应所述沼气燃烧炉。
优选的，还包括有连接所述厌氧发酵罐的混合罐，所述混合罐通过空气压缩机注入有高压含氧气体。
本实用新型采用前置、后置两次臭氧氧化和光催化工艺，对不同污染负荷进行反应，提高了处理效率，大幅提高前端氧化降解能力；并将多级厌氧、多次好氧和两级气浮集成应用，确保出水达标。
附图说明：
附图1是本实用新型提供的养殖粪污水肥联产装置的俯视图；
附图2是本实用新型提供的一级厌氧反应器的结构示意图；
附图3是本实用新型提供的厌氧发酵罐和沼气燃烧炉的结构示意图。
图中：积粪池-10 固液分离机-11 堆肥发酵系统-20 厌氧发酵罐-31 混合罐-32 空气压缩机-33 沼气燃烧炉-34 机械格栅井-41 集水池42 高位固液分离机-421 沉砂池-43 搅拌装置-431 调节池-44 微量曝气装置-441 第一离子氧化水池-50 第一臭氧离子氧化装置-51 第一光催化装置-52 一级气浮箱-61 一级涡凹气浮机-611 水解酸化池-62 一级厌氧反应器-63 一级缓冲池-64 一级预缺氧池-65 一级缺氧池-66 一级厌氧池67 两个一级接触氧化池-68A、68B 一级沉淀池-69 二级缓冲池-71 二级预缺氧池-72 二级缺氧池-73 二级厌氧池-74 两个二级接触氧化池-75A、75B 二级气浮箱-76 二级涡凹气浮机-761 二级沉淀池-77 第二离子氧化池-80第二臭氧离子氧化装置-81 第二光催化装置-82
具体实施方式：
一并参阅图1-3，一种养殖废污水联产装置，包括：积粪池10，生猪场圈舍粪污(尿泡粪)混合物、圈舍冲洗污水以及场内生活污水通过排水管网收集至污水处理站积粪池10，经沉淀后，下层混合物进入固液分离机11，固体部分进入堆肥发酵系统20，制成固体有机肥。经固液分离机11分离出的液体进入沼气厌氧发酵系统制作成液肥；需要具体说明的，固体部分进入堆肥发酵系统20实现堆肥发酵制作成固体有机肥为现有堆肥技术中常见的技术手段，在此不做过多赘述，单独对沼气厌氧发酵系统进行详述；沼气厌氧发酵系统包括，厌氧发酵罐31，积粪池10中的粪尿混合物经固液分离后，液体部分进入厌氧发酵罐31内进行厌氧发酵处理，为确保低温条件下厌氧发酵反应高效进行，采用沼气燃烧炉34对进入厌氧发酵罐31内的原液加热。并且沼气来源为厌氧发酵罐31内产生，原液经厌氧发酵后，进入混合罐32，采用空气压缩机33输送空气，进行好氧发酵过程，此时，原液中的大分子有机物转化为植物可吸收的无机化合物，液肥初步形成。液肥原液中含有少量粗颗粒，需经过滤处理，以避免施用过程中堵塞滴头。
此外，积粪池10的上层为上清液体，上清液体为粪尿液混合物、清扫圈舍水、生活用水等污水；为了实现污水的处理净化回收再利用，上清液体进入前处理单元，前处理单元包括用于拦截上清液体内大块的秸秆、织物、棉球、塑料袋等固体垃圾的机械格栅井41，在上清液体经过机械格栅井41后自流进入集水池42，由于上清液体中猪粪及尿液含量高、污水PH值略低，不利于固液分离和后续生化处理，因此在污水进入集水池42后按照一定比例投加氧化钙介质，例如石灰粉，石灰粉在搅拌机的作用下与有机污染物结合反应有利于形成大的絮凝颗粒，强化固液分离及除磷效果；同时也对后续污水生化处理进行适当PH值的调节。污水经过提升泵进入高位固液分离机421，通过固液分离机11将大型颗粒物、粪便、残渣等固体物质和污水进行分离；固体残渣直接排到固液分离棚内泥渣储存间定期清理，运送到场内堆肥发酵系统20和猪粪混合加工成有机肥。
在经高位固液分离机421分离出的污水由于进水不均匀，必须设置水量调节设备进行水质、水量的均衡调节；水量调节设备包括连接高位固液分离机421液体分离端的沉砂池43，沉砂池43底部设有集泥斗，顶部设立搅拌装置431，搅拌装置431为桨叶式搅拌机，用以保证污泥和污水均匀混合，沉砂池43的污水搅拌后经沉淀自流进入调节池44，在调节池44内设立微量曝气装置441，通过搅拌混合均衡水质水量。
前处理单元还包括第一离子氧化水池50，第一离子氧化水池50的前端设置有第一臭氧离子氧化装置51，经调节池44的污水由气液混合自吸泵提升到第一臭氧离子氧化装置51，通过第一臭氧离子氧化装置51产生的高级氧化剂羟基自由基去除污水中难以生化的无机污染物和影响后续生化反应效果的有毒物质；经第一臭氧离子氧化装置51处理后的污水进入第一离子氧化水池50，并在第一离子氧化水池50内设置有第一光催化装置52，进一步降解有机污染物和无机污染物及去除氧化过程中产生的臭酸盐。
上述实施例中，污水通过前处理单元拦截掉固体垃圾，并进行水量、水质的均衡调节，臭氧氧化和光催化合并协同，实现有机物高效降解和菌类消毒，经前处理单元的污水流入一级处理单元。
继续参阅图1及图2，一级处理单元包括一级气浮箱61，在一级气浮箱61内设置有一级涡凹气浮机611，第一离子氧化水池50的污水经提升泵提升到一级涡凹气浮机611进一步分离污水中的微小颗粒物、悬浮物。由于这些微小颗粒物中含有生猪粪便颗粒、乳液、蛋白质类物质，此类物质都是大分子物质，如果带入后道工序经过厌氧分解会产生大量的COD、BOD和硝基氮、亚硝基氮等物质，增加了后续生化工序的处理难度，为此通过一级气浮箱61进行有效的处理。经一级涡凹气浮机611处理后的出水自流进入水解酸化池62，使大分子物质分解为小分子物质，为后续生化处理做准备；经水解酸化池62处理后的出水自流进入一级厌氧反应器63进行后续处理。
继续参阅图2，一级厌氧反应器63采用复合式折流板厌氧反应器(HABR)进行，复合式折流板厌氧反应器因使用温度不低于15℃，因此埋于地下，利用自然条件下的保温措施实现厌氧反应，能满足养猪污水处理的实际需求。一级厌氧反应器63内设置多级折流厌氧反应装置，一级厌氧反应器63上部架设半软性塑料填料，布水采用脉冲式布水器提高冲击反应搅拌效果，污水在折板上升时流速较慢，下降时速度较快，在最后的出水阶段设立污泥沉淀装置，并通过脉冲污泥回流泵，将熟化污泥回流到设备进口与原水混合。HABR水力停留时间25.5小时。HABR厌氧反应器对COD(BOD)的去除率为45％-60％，对氨氮的去除率为10％；总氮包括氨氮、有机氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮，厌氧反应对总氮的作用是将有机氮转化为氨氮。
一并参阅图1，厌氧过程带出大量絮状污泥，应该作为剩余污泥处理，因为其性质与好氧菌完全不同，带到好氧池会扰乱好氧系统的生态平衡。此外，这种絮状污泥本身就是有机物，是会加重好氧系统的有机负荷。因此设置一级缓冲池64进行截流沉淀，使后续处理过程中不会因污泥堵塞曝气系统，也不会在短期内致好氧菌死亡。一级缓冲池64底部设置刮泥板，能有效地进行排泥。一级缓冲池64可提高对污水负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化并减少进入后续工艺污水流量的波动。
此外，一级处理单元还包括具有依次循环串联的一级预缺氧池65、一级缺氧池66、一级厌氧池67和两个一级接触氧化池68A、68B，污水从缓冲池依次流进一级预缺氧池65、一级缺氧池66、一级厌氧池67，在缺氧甚至厌氧的环境条件下利用水解酸化细菌将污水中大分子有机污染物开环断链，将其转化为小分子有机污染物。一方面，可以提高污水的可生化性，同时，水解酸化细菌生长繁殖过程中由于要利用污水中的有机物作为碳源，同时利用污水中的氮、磷作为营养物质，所以污水中的有机污染物、氮、磷等污染物通过缺氧池大幅降解氨氮，特别是污水经过后续氧化曝气进行消化后，有机氨氮经硝化反应生成硝酸根和亚硝酸根离子，通过一定比例的硝化液回流和一定量的二沉池污泥回流到一级预缺氧池65，经连续反硝化反应，将污水中的硝酸根和亚硝酸根氧化分解为氮气排出。这是第一级降解氨氮的最主要工序。氨氮去除量取决于硝化液回流量和反应时间。经一级缺氧反应处理后的水自流进入一级好氧接触池。
一级好氧接触池采用串联的两个一级接触氧化池68A、68B进行，是传统活性污泥氧化法的升级换代工艺，池底设置曝气装置，中间设置组合填料，污染物和生化菌在填料表面不断地进行“接触-反应-脱落-再接触-再反应-再脱落”的生化反应循环。污水在反应降解COD(BOD)污染物的同时还将有机无机氨氮氧化为硝酸根、亚硝酸根离子，此时，氨氮以游离形式存在，没有彻底脱除，只是存在形式发生了变化，将消化液回流到前期的缺氧工序后，硝酸根、亚硝酸根物质在缺氧菌的作用下将以上物质分解为氮气排出。因缺氧和接触好氧反应进行循环处理的效果最佳，所以设置2次连续好氧反应，反应后的污水经回流进入一级预缺氧池65，再进入两个一级接触氧化池68A、68B循环处理。
一级处理单元还包括一级沉淀池69，其中靠近一级沉淀池69的一个一级好氧氧化池68B的出水自流进入竖流式一级沉淀池69，一级沉淀池69采用中心竖流桶和四周燕尾槽集水工艺，具有沉淀效果好、出水水质稳定的效果；猪舍污水污染物浓度高，一级处理单元难以处理达标，因此设置二级处理单元。一级处理单元处理的污水自流进入二级处理单元。
继续参阅图1，二级处理单元包括二级缓冲池71，一级沉淀后的污水，仍携带大量絮状污泥，带到好氧池会扰乱好氧系统的生态平衡，加之絮状污泥本身就是有机物，是会加重好氧系统的有机负荷，应作为剩余污泥处理。二级缓冲池71针对上述问题设置，池底设置刮泥板，能有效地进行排泥，可提高对污水负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化并减少进入后续工艺污水流量的波动。污水从二级缓冲池71依次进入二级预缺氧池72、二级缺氧池73以及二级厌氧池74，在缺氧条件下，水解酸化细菌将污水中大分子有机污染物开环断链，转化为小分子有机污染物，提高污水的可生化性。水解酸化细菌生长繁殖以污水中的有机物为碳源，以污水中的氮、磷作为营养物质，通过缺氧生化反应大幅降解氨氮。二级缺氧发生的连续反硝化反应，可将污水中的硝酸根和亚硝酸根离子氧化分解为氮气排出。经二级缺氧生化反应后的水自流进入二级好氧接触池。
二级好氧接触池采用串联的两个二级接触氧化池-75A、75B进行，污染物和生化菌在填料表面不断地进行“接触-反应-脱落-再接触-再反应-再脱落”的生化反应循环。污水在反应降解COD(BOD)污染物的同时还将有机无机氨氮氧化为硝酸根、亚硝酸根离子，消化液回流入缺氧工序后，硝酸根、亚硝酸根物质在缺氧菌的作用下将以上物质分解为氮气排出。因缺氧和接触好氧反应进行循环处理的效果最佳，为此仍然设置2次连续好氧反应，反应后的污水经回流进入二级预缺氧池72，再进入好氧池循环处理。二级2次连续好氧处理后，污水经提升泵提升至二级气浮箱76内，进行二级气浮处理。
二级气浮箱76内设置有二级涡凹气浮机761，靠近二级气浮箱76的一个二级接触氧化池75B内的出水流进二级涡凹气浮机761，经二级涡凹气浮机761处理后的出水自流进入竖流式的二级沉淀池77，二级沉淀池77也采用中心竖流桶和四周燕尾槽集水工艺，具有沉淀效果好、出水水质稳定的效果，上清液自流进入后处理单元。
继续参阅图1，后处理单元包括连接二级沉淀池77的第二离子氧化池80，第二离子氧化池80的前端设置有第二臭氧氧化装置，经二级沉淀池77沉淀的污水，由自吸泵提升到第二臭氧离子氧化装置81，第二臭氧离子氧化装置81产生的高级氧化剂羟基自由基，有极高的氧化电位(2.80eV)，其氧化能力极强，能杀死红细胞，降解DNA、细胞膜和多糖化合物，可与大多数有机污染物发生快速的链式反应，无选择地把有害物质氧化成CO2、H2O和矿物盐，因此可有效降解阴离子表面活性剂和色度并杀灭细菌，无二次污染，同时，臭氧作用于细菌细胞膜，使膜构成成份受损伤，而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜，而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。经第二臭氧氧化处理后的污水进入第二光催化装置82，第二光催化装置82产生的紫外线对微生物(细菌、病毒、芽孢等病原体)的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死，从而达到杀菌消毒的目的。后处理单元出水为最终处理结果，出水接入水资源回用系统。
养殖场污水经处理后，水质达到或优于农田灌溉水质标准，根据需要接入圈舍冲洗、场区绿化、场外农田灌溉等用水设施。
Claims (10)
1.一种养殖粪污水肥联产装置，其特征在于，包括：
积粪池，所述积粪池的上层为上清液体；所述积粪池内的下层沉淀介质连接有固液分离机，所述固液分离机的固体排料端连接有堆肥发酵系统，所述固液分离机的液体排料端连接有沼气厌氧发酵系统；
前处理单元，包括：用于拦截所述上清液体内固体垃圾的机械格栅井，连接所述机械格栅井的集水池，连接所述集水池的水量调节设备以及连接所述水量调节设备的第一离子氧化水池，其中，所述第一离子氧化水池内设置有第一光催化装置；
一级处理单元，包括：与所述第一离子氧化水池连接的一级气浮箱，所述一级气浮箱连接有一级厌氧反应器，所述一级厌氧反应器连接有具有依次循环串联的一级缺氧池、一级厌氧池和两个一级接触氧化池，其中位于循环末端的一个所述一级接触氧化池连接有竖流式的一级沉淀池；
二级处理单元，包括：连接所述一级沉淀池的二级缓冲池、连接所述二级缓冲池且具有依次循环串联的二级缺氧池、二级厌氧池和两个二级接触氧化池，其中位于循环末端的一个所述二级接触氧化池连接有二级气浮箱，所述二级气浮箱连接有竖流式的二级沉淀池；
后处理单元，包括：连接所述二级沉淀池的第二离子氧化池，所述第二离子氧化池内设置有第二光催化装置。
2.如权利要求1所述的养殖粪污水肥联产装置，其特征在于，所述集水池内投入有氧化钙介质，所述集水池连接有高位固液分离机，所述高位固液分离机的固体排放端连接所述堆肥发酵系统，所述高位固液分离机的排液端连接所述水量调节设备。
3.如权利要求2所述的养殖粪污水肥联产装置，其特征在于，所述水量调节设备包括：连接所述高位固液分离机的沉砂池以及连接所述沉砂池的调节池；其中，所述沉砂池内设置有搅拌装置，所述调节池内设置有微量曝气装置。
4.如权利要求1所述的养殖粪污水肥联产装置，其特征在于，所述一级气浮箱内设置有一级涡凹气浮机，且通过所述一级涡凹气浮机处理后的液态介质经过水解酸化池流进所述一级厌氧反应器内。
5.如权利要求1所述的养殖粪污水肥联产装置，其特征在于，所述一级厌氧反应器与所述一级缺氧池之间设置有用于截流、沉淀污泥的一级缓冲池。
6.如权利要求1-5任意一项所述的养殖粪污水肥联产装置，其特征在于，所述第一离子氧化池和所述第二离子氧化池的前端均设置有臭氧离子氧化装置。
7.如权利要求1所述的养殖粪污水肥联产装置，其特征在于，所述一级厌氧反应器为地下复合式折流板厌氧反应器。
8.如权利要求5所述的养殖粪污水肥联产装置，其特征在于，所述二级气浮箱内设置有二级涡凹气浮机，且所述二级涡凹气浮机连接所述二级沉淀池。
9.如权利要求1所述的养殖粪污水肥联产装置，其特征在于，所述沼气厌氧发酵系统包括：厌氧发酵罐、用于加热所述厌氧发酵罐的沼气燃烧炉；其中，所述厌氧发酵罐内产生的沼气供应所述沼气燃烧炉。
10.如权利要求9所述的养殖粪污水肥联产装置，其特征在于，还包括有连接所述厌氧发酵罐的混合罐，所述混合罐通过空气压缩机注入有高压含氧气体。
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