一種高含氮豬場廢水處理組合工藝的製作方法
2023-05-09 04:19:01 4
專利名稱：一種高含氮豬場廢水處理組合工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種豬場廢水處理工藝，屬環保廢水處理技術領域。
背景技術：
隨著我國畜牧業的發展，產業競爭的日趨激烈，畜牧業的規模化、集約化發展已成 為一必然趨勢，規模化養豬場具有較高的畜禽飼養技術，統一的管理，降低了成本，提高了 經濟效益，但由於大量集中的糞便汙水排放引起的環境汙染問題也越來越嚴重，畜禽排放 的大量糞尿與養殖場的大量廢水，所含氮、磷及COD等汙染物濃度非常高，含有大量有機 物、氨氮。有關資料表明，豬場廢水中B0D高達2000 5000mg/L，C0D 5000 20000mg/L， NH4+-N 400 1500mg/L， TN 600 2000mg/L， TP100 300mg/L，可見豬場廢水中氮的濃度 基本上是生活汙水的20 50倍。據國家環境保護總局對全國23個省(區)市規模化畜 禽養殖業汙染狀況調查表明，畜禽糞便產生量為工業固體廢棄物產生量的2. 4倍，畜禽糞 便化學需氧量(C0D)遠遠超過我國工業廢水和生活汙水化學需氧量排放量之和。
養殖業的糞尿排洩物及廢水中含有大量有機物、氮、磷、懸浮物及致病菌並產生惡 臭，對環境質量造成極大影響，急需治理。而由於養豬場汙水處理不同與工業汙水處理，養 豬場經濟效益不高限制了汙水處理投資金額不可能太大，這就需要投資少、處理效果好、最 好能回收一部分資源，有一定的經濟效益。而養豬場的汙水處理通常並不是僅採用一種處 理方法，而是需要根據地區的社會條件，自然條件不同，以及豬場的性質規模、生產工藝、汙 水數量和質量、淨化程度和利用方向，採用幾種處理方法和設備組合成一套汙水處理工藝。 我國近年來採用的養豬場汙水處理工藝主要有 (1)組合式穩定塘工藝採用新型厭氧_兼氧組合式穩定塘工藝，該工藝主體的組 合式穩定塘設計成倒置截頭圓錐型，由下向上設置3個微生物反應區，即厭氧反應區、兼氧 反應區、好氧和藻類生長區，汙水由下向底部均勻向上流動，汙水在塘內的停留時間為12d。 整個厭氧_兼氧_組合穩定塘出水C0Dcr 的質量濃度保持在3000mg/l， C0Dcr去除率一般 為70%左右。(2)UASB+S服工藝採用上流式厭氧汙泥床UASB反應器發酵工藝，沼液經過 SBR池好氧處理後可進行農田灌溉。(3) ZWD新型沼氣池+生物循環處理工藝採用的ZWD 型沼氣池是頂蓋直管進料，無活動蓋，側面中層大出料口的水壓式沼氣池型。(4)酸化+高 速濾池+生物氧化塘通過一個調節酸化池和兩個串聯的高速生物濾池進行厭氧好氧生物 處理，處理後的汙水進入生物氧化塘進一步降解蓄存，進行農田灌溉。(5)強化預處理+高 效折流厭氧反應器+氧化塘。(6)A0F工藝該工藝通過生物處理採用高效厭氧汙泥池和高 效好氧生物處理設備，最後經過精處理去除殘留的汙染物，使廢水穩定達標排放。(7)多級 酸化-人工溼地處理工藝。 目前國內外雖然對養殖場廢水的處理雖有許多研究，也有上述的一些處理方法， 但是，從已有的報導資料綜合分析，目前無論哪種方法處理效果都不理想，或是出水水質達 不到排放要求，或是成本太高而無法在我國推廣應用。規模化豬場廢水是一種有機質和氨 氮濃度都很高的廢水，單獨的厭氧或好氧工藝對處理規模化豬場廢水都是不適合的，單獨厭氧工藝的出水達不到排放要求，單獨的好氧工藝不能承受如此高濃度、高負荷的廢水，必 然出現汙泥膨脹等一系列問題，而且運行費用較高。
發明內容
本發明的目的是提出一種處理高含氮豬場廢水的新工藝，以解決上述廢水處理方 法存在的問題.針對豬場廢水水質水量變化大、營養元素比例失調、氨氮含量高的特點，同 時考慮深度脫氮、深度去除有機物的問題，提出了 IOC-膜法SBBR-人工溼地組合工藝。養 殖廢水在經過處理後，其排放廢水達到排放標準。
實現本發明目的的技術方案是 本發明採用無動力內外循環厭氧反應器(IOC) -SBBR序批式生物膜反應器_人工 溼地組合工藝。 本發明採用的無動力內外循環厭氧反應器(IOC)是一種新型的厭氧反應器，
無動力內外循環厭氧反應器如圖2所示，由反應器罐體(4)、進水管(6)、出水管 (3)、三相分離器(8)、提升管(10)、內回流管(5)、外回流管(9)、氣液分離器(2)、進料泵 (7)、沼氣出管(1)等組成。由三相分離器(8)、提升管(10)、氣液分離器(2)、內回流管(5) 組成氣液的內循環路徑；由三相分離器(8)、提升管(10)、氣液分離器(2)、外回流管(9)組 成氣液的外循環路徑。 有機廢水從厭氧器罐體進入厭氧罐內，在厭氧器罐體內與帶厭氧菌和懸浮汙泥接 觸，發酵產生沼氣，沼氣氣泡形成過程中對液體作膨脹功而產生氣體提升作用；產生的沼氣 同挾帶小顆粒的汙泥進入氣液分離器，進入氣液分離器的液體分別從兩條路徑重返回反應 罐體內，一條是通過內回流管進入厭氧器罐體底部；一條是通過外回流管進入厭氧器罐體
底部。因在厭氧器保溫層及反應液保護下保持較高的溫度狀態，器外的外回流管處於大氣 環境，外回流管中混合液溫度明顯低於器內物料，所以上升管內氣液混合物密度更小，回流 管內泥水混合物密度更大，使得提升管和外回流管物料形成了較大的密度差而加速了氣泡 的提升。 本發明採用的SBBR序批式生物膜反應器，反應器內設置填料，填料選用纖維、活 性炭等，填料為微生物提供了更為有利的生存和繁殖環境。在縱向上微生物構成一個由細 菌、真菌、藻類、原生動物、後生動物等多個營養級組成的複雜生態系統，在橫向上順水流到 載體的方向構成了一個懸浮好氧型、附著好氧型、附著兼氧型和附著厭氧型的具有多種不 同活動能力、呼吸類型、營養類型的微生物系統，從而大大提高了反應器的處理能力和穩定 性。SBR的序批式運行模式使其兼有活性汙泥法和生物膜法的優點，有利於提高系統的抗衝 擊負荷能力。同時生物膜在加大反應器內生物量和生物種類方面有更優的條件，並能保證 世代較長的微生物(如硝化菌)生存，利於硝化反應；另一方面生物膜載體從表面到內部存 在溶解氧濃度的梯度現象，相應有好氧、缺氧和兼氧區狀態，這又為直接脫氮提供了良好的 環境。 本發明的工藝流程為 (1)廢水經汙水收集管網收集後，經過機械格柵的截留，去除汙水中的大顆粒汙染
物質和漂浮物，保護水泵及其他處理設施能正常運行，廢水進入水解酸化池。
(2)水解酸化池池內的厭氧環境使有機廢物發生生物降解，同時起到對養殖廢水水質水量均質調節的作用，水解酸化池設置在為地下式。 (3)廢水通過潛水泵提升，由底部進入無動力內外循環厭氧反應器，經過內外循環 厭氧反應器高效厭氧消解，在去除大部分COD後溢流進入SBmH周節池；由於SBBR反應器為 間斷式進水，SBBR調節池能起到調節水質水量的作用。 (4) SBBR反應器的進水從SBBR調節池泵入，經過由鼓風機向SBBR底部供氣，在曝 氣階段進行好氧硝化，在靜置階段進行厭氧/兼氧反硝化反應後，進一步的去除廢水水的 COD、氨氮和磷等汙染物，使廢水達到GB 18596-2001《畜禽養殖業汙染物排放標準》要求。
(5)序批式生物膜反應器(SBBR)的出水再經過人工溼地的深度處理，利用人工溼 地系統中基質-水生植物-微生物的物理、化學、生物三重協同作用，通過基質過濾、吸附、 沉澱、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現對汙水的高效淨化，同時也可以根據人工溼 地的處理能力，適當調整SBBR反應器的曝氣量，使SBBR反應器運行效果與能耗量達到最優 組合。 廢水經處理後，出水水質達到GB 18596-2001《畜禽養殖業汙染物排放標準》要求。
本發明與現有技術比較的有益效果是，處理豬場廢水效果好，耗能少，可實現豬場 廢水的達標排放。廢水處理中所需的動力，可用產生的沼氣發電來解決，對於遠離動力電源 的豬場更有實用價值。 本發明可適用於大中型豬場廢水的處理和綜合利用。
圖1為IOC-膜法SBR-人工溼地組合工藝技術路線圖
圖2為無動力內外循環厭氧反應器的結構示意圖 圖中圖號為(1)沼氣出管；(2)氣液分離器；(3)出水管；(4)反應器罐體；(5)內 回流管；(6)進水管；(7)進料泵；(8)三相分離器；(9)外回流管；(10)提升管。
具體實施例方式實施例 本發明實施例在萬頭豬的養殖場實施，本發明實施例根據本發明組合工藝路線， 分別建造了機械格柵除渣池、水解酸化池、無動力內外循環厭氧反應器、SBBR調節池、SBBR 處理池以及人工溼地。 本實施例豬場廢水，日處理量為150m3/d，廢水水質COD 5000 10000mg/L， NH4+-N 400 1500mg/L， TP30 100mg/L。廢水進入水解酸化池，再進入厭氧反應器，利用 異養菌的代謝功能將難生物降解有機物分解成易生物降解的小分子有機物，並且同時礦化 有機氮，降解去除大部分易生物降解有機物。但厭氧部分並沒有去除MV-N，厭氧環境反而 使TP增加，厭氧反應器出水COD 500 1000mg/L，NH4+-N 400 1500mg/L， TP 50 150mg/ L ;厭氧反應器出水經過SBBR反應器後，確定SBBR運行工況進水lh、厭氧3h、好氧7h、沉 澱0. 5h、排水0. 5h， SB服出水COD 300 400mg/L， NH4+_N 40 80mg/L TP 5 8mg/L。再 經過人工溼地深度處理後，綜合出水水質C0D100 200mg/L， NH4+_N 30 60mg/L TP 4 8mg/L。 無動力內外循環厭氧反應為一有效容積為25m3、高14. 5m圓筒式厭氧反應塔，內
5有提升管、回流管、進水管、出水管和三相分離器等，廢水在無動力內外循環厭氧反應器進 行高效厭氧消解，提升管通過內、外回流管實現被處理廢水的內、外循環，在去除大部分COD 後，厭氧處理後的廢水溢流進入SBBR調節池，產生的沼氣送到貯氣櫃儲存。
廢水從SBBR調節池泵入SBBR反應器，由於SBBR反應器為間斷式進水，SBBR調節 池能起到調節水質水量的作用。鼓風機向SBBR底部供氣，在曝氣階段進行好氧硝化，在靜 置階段進行厭氧/兼氧反硝化反應後，廢水在SBBR反應器進行好氧處理和兼氧硝化、反硝 化反應，進一步去除了廢水中的COD、氨氮和磷等汙染物，此時的廢水已達到GB18596-2001 《畜禽養殖業汙染物排放標準》要求。 SB服反應器的出水再經過人工溼地的深度處理，利用人工溼地系統中基質_水生
生物微生物的物理、化學、生物三重協同作用，通過基質過濾、吸附、沉澱、離子交換、植物吸
收和微生物分解來實現對汙水的高效淨化，同時也可以根據人工溼地的處理能力，適當調
整SBR反應器的曝氣量，使SBBR反應器運行效果與能耗量達到最優組合。 本實施例經過三個月的運行，說明該發明所述的豬場廢水處理組合工藝能較好地
解決豬場廢水排放，達到GB 18596-2001《畜禽養殖業汙染物排放標準》要求。
權利要求
一種高含氮豬場廢水處理組合工藝，其特徵是，所述工藝採用無動力內外循環厭氧反應器(IOC)--SBBR序批式生物膜反應器-人工溼地組合工藝，工藝流程為a、廢水經汙水收集管網收集後，經機械格柵截留，去除汙水中的大顆粒汙染物質和漂浮物，廢水進入水解酸化池；b、地下水解酸化池內的厭氧環境使有機廢物發生生物降解，同時起到對養殖廢水水質水量均質調節的作用；c、廢水通過潛水泵提升，從底部進入無動力內外循環厭氧反應器，經過內外循環厭氧反應器高效厭氧消解，在去除大部分COD後溢流進入SBBR調節池；d、SBBR反應器的進水從SBBR調節池泵入，在SBBR反應器，經過好氧/兼氧硝化和反硝化反應後，進一步去除廢水的COD、氨氮和磷等汙染物，使廢水達到排放要求；e、序批式生物膜反應器(SBBR)的出水經人工溼地的深度處理，通過基質過濾、吸附、沉澱、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現對汙水的高效淨化。
2. 根據權利要求1所述的一種高含氮豬場廢水處理組合工藝，其特徵是，所述無動力 內外循環厭氧反應器由反應器罐體(4)、進水管(6)、出水管(3)、三相分離器(8)、提升管 (10)、內回流管(5)、外回流管(9)、氣液分離器(2)、進料泵(7)、沼氣出管(1)等組成，由三 相分離器(8)、提升管(10)、氣液分離器(2)、內回流管(5)組成氣液的內循環路徑；由三相 分離器(8)、提升管(10)、氣液分離器(2)、外回流管(9)組成氣液的外循環路徑。
3. 根據權利要求1所述的一種高含氮豬場廢水處理組合工藝，其特徵是，所述SBBR序 批式生物膜反應器採用的填料為纖維或活性炭。
全文摘要
一種高含氮豬場廢水處理組合工藝，其特徵是，所述工藝採用無動力內外循環厭氧反應器(IOC)--SBBR序批式生物膜反應器-人工溼地組合工藝，所述組合工藝流程包括a、機械格柵去除汙水中的大顆粒汙染物質和漂浮物；b、水解酸化；c、內外循環厭氧反應器高效厭氧消解；d、SBBR反應器的好氧/兼氧硝化；e、人工溼地的深度處理，通過基質過濾、吸附、沉澱、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現對汙水的高效淨化。本發明可適用於大中型豬場廢水的處理和綜合利用。
文檔編號C02F3/12GK101759323SQ20091018679
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月24日 優先權日2009年12月24日
發明者萬金保, 吳永明, 朱衷榜, 熊繼海, 王順發, 顧平 申請人:江西省科學院能源研究所;南昌大學鄱陽湖環境與資源利用教育部重點實驗室