基於濃稀分流的豬場糞便汙水處理方法
2023-10-10 08:16:29 4
專利名稱：基於濃稀分流的豬場糞便汙水處理方法
技術領域：
本發明屬於環境工程廢水處理領域，主要用於規模化豬場糞便汙水的處理。
背景技術：
對於豬場糞便汙水，一般直接採用沼氣發酵工藝進行厭氧 消化處理，去 除絕大部分有機汙染物，同時回收能源——沼氣。濃汙水厭氧消化出水用作農田肥料，或者 經過後處理以後達標排放。一方面，由於規模化豬場衝洗水量大，平均每頭豬的衝洗水達15-25L，使得豬場糞 便汙水濃度不是很高，TS在左右，總氮(TN)含量在0. 左右。由於水量大，升溫保 溫困難，只能採用常溫沼氣發酵工藝對豬場糞便汙水進行厭氧消化，處理負荷低，沼氣產量 低，特別是冬季幾乎不產沼氣，全年平均池容產氣率只有0. 3m3/m3. d左右。結果沼氣發酵裝 置容積大，投資高。另外，由於水量大，氮磷養分含量低，沼液利用價值低，使得沼液還田利 用困難，只有經過後處理以後達標排放。另一方面，對於高NH/-N、較高COD的豬場糞便汙水，經過厭氧消化以後，絕大部分 COD被降解，但是NH4+-N基本沒有去除。結果厭氧消化出水成為一種高氮低碳的廢水。如果 再對這種高氮低碳的豬場廢水厭氧消化出水進行好氧後處理，效果都比較差，COD去除率僅 10% 40%，TKN 去除率 47. 2% 64. 6% (Jung-jeng-Su 1999)，NH4+_N 去除率 68. 7% (Ng WunJern 1987)，55% 57. 3% (楊虹2000)，不能滿足排放標準。其好氧後處理效果差的 關鍵問題是由於其低BOD5高NH/-N，不能滿足反硝化作用所需的碳源，因此反硝化作用弱， 硝化作用消耗的鹼度不能得到回補，致使處理系統「酸化」，微生物性能惡化(Ng Wun Jern 1987，楊虹2000，鄧良偉2002)。加鹼(楊虹等，2000)或添加外源有機物質(Obaja等2003) 是人們通常採用的改進方法，但是加鹼或添加外源有機物質大大增加了處理設施、運行費 用和操作強度，在工程上難以實施。基於此，對於豬場糞便汙水，一些研究者放棄厭氧前處 理，直接進行好氧處理(Liao 等 1991，Fernandes 等 1991，Bortone 等 1992，Su Jung-Jeng 等1997，Edgerton 2000，寇建朝等2004)。儘管直接進行好氧處理能取得較好的有機汙染 物和NH/-N去除效果，但是由於豬場糞便汙水的汙染物濃度很高，採用好氧工藝進行直接 處理時，一般需要對汙水進行稀釋或採用較長的水力停留時間(HRT)，兩者都會加大反應器 容積和供氧能耗。對原汙水進行稀釋，還會增加因稀釋水所致的成本。發明內容建立一種豬場糞便汙水優化處理新方法豬場糞便汙水首先通過沉澱 處理進行濃稀分離，沉澱池將糞便汙水沉澱分離為上層清液(稀汙水，TS 3. 0% )。採用沼氣發酵工藝對濃汙水進行厭氧消化處理並生產沼 氣，沼氣用於發電，發電餘熱或者燃燒沼氣用於濃汙水沼氣發酵過程升溫保溫，保證濃汙水 沼氣發酵溫度達到中溫或近中溫。採用序批式反應器(SBR)對稀汙水進行好氧處理，或者 採用常溫沼氣發酵工藝對稀汙水進行厭氧消化處理並生產沼氣，然後採用人工溼地、氧化 塘等自然處理方法對厭氧消化出水進行後處理，處理出水達標排放。濃汙水濃汙水厭氧消 化出水用作農田肥料，或者進入稀汙水處理系統與稀汙水一道進行處理。本發明的新穎性表現在以下幾方面(1)通過沉澱池將豬場糞便汙水沉澱分離為稀汙水和濃汙水，稀汙水體積佔總體積的80%左右，COD量只佔總COD量40%左右，TS 3. 0%。由於濃汙水水量大大減少，升溫保溫相對容易， 利用沼氣發電餘熱或沼氣直接燃燒產生的熱可以將濃汙水厭氧消化過程升溫保溫至中溫 (35°C)，近中溫(25-30°C)。因此，可以提高厭氧消化處理以及沼氣生產效率，保證冬季正
常產氣。(2)由於濃汙水水量大大降低，大部分氮磷等營養物質仍然在濃汙水中，因此，厭 氧消化處理的沼液養分含量高，單位養分的運輸成本降低，沼液還田利用變得更加容易。(3)採用序批式反應器(SBR)對稀汙水進行好氧處理時，由於稀汙水中仍然保留 有40%左右的C0D，有利於反硝化作用，從而增加鹼度，回補硝化階段消耗的鹼度，維持處 理系統正常的PH值。(4)與採用好氧工藝直接處理豬場糞便汙水相比，本發明方法的投資、能耗以及運 行費用大大降低；(4)與以往的常規厭氧一好氧工藝豬場糞便汙水相比，本發明的方法處理效果顯 著改善，對汙染物的去除率提高，出水汙染物濃度降低，並且不需要添加外源有機碳，也不 用加鹼維持系統鹼度。
具體實施方式
本發明包括糞便汙水濃稀分離裝置、濃汙水厭氧消化系統、稀汙水 處理系統以及沼液利用系統等。根據不同規模化豬場的汙水水量水質特點，在本方法之外 視具體情況增加前處理系統(格柵、調節池等)以及汙泥脫水系統等。厭氧消化系統包括 厭氧消化反應器、沼氣貯存、淨化與利用。厭氧消化反應器根據廢水特性可採用厭氧接觸反 應器(AC)、厭氧濾池(AF)、上流式厭氧汙泥床(UASB)等。厭氧消化過程的加熱可以採用沼 氣發電餘熱，或者沼氣燒鍋爐產生熱水用於厭氧消化過程加熱。本發明的實施步驟如下(1)經過前處理(格柵、調節池等)的豬場糞便汙水進入沉澱池，沉澱池可採用 豎流式或平流式，沉澱池將糞便汙水沉澱分離為上層清液(稀汙水)和底層沉澱物(濃汙 水)。(2)用汙水泵將濃汙水泵入沼氣發酵裝置，濃汙水在沼氣發酵裝置中進行厭氧 消化並生產沼氣，沼氣經過淨化、貯存後用於發電，發電餘熱或者燃燒沼氣產生的熱水用 於濃汙水沼氣發酵裝置升溫保溫，保證濃汙水沼氣發酵溫度達到中溫(35°C )或近中溫 (25-30°C )。濃汙水厭氧消化出水用作農田肥料，或者進入稀汙水處理系統與稀汙水一道進 行處理。(3)在規模化豬場土地足夠汙水自然處理的條件下，用汙水泵將稀汙水泵入常溫 沼氣發酵裝置，稀汙水在常溫沼氣發酵裝置中進行厭氧消化並生產沼氣，所產沼氣與濃汙 水產生的沼氣一道處理利用。厭氧消化出水採用人工溼地、氧化塘等自然處理方法進行後 處理，處理出水達標排放。(4)在規模化豬場土地緊張的條件下，稀汙水進入序批式反應器(SBR)，採用 具有良好反硝化效果的SBR工藝對稀汙水進行好氧後處理，SBR的汙泥負荷0. 05 0. 15kg-B0D5/kg-MLSS. d，處理出水達標排放。
權利要求
一種用於豬場糞便汙水處理的方法，包括糞便汙水濃稀分離裝置、濃汙水厭氧消化系統、稀汙水處理系統以及沼液利用系統等。特徵在於豬場糞便汙水首先進行濃稀分離，採用不同的方法對分離後的濃汙水、稀汙水分別進行處理利用。
2.根據權利要求1所述的糞便汙水濃稀分離，其特徵在於採用沉澱池對豬場糞便汙 水進行沉澱處理，沉澱池將糞便汙水沉澱分離為上層清液(稀汙水)和底層沉澱物(濃汙 水)。
3.根據權利要求1所述的濃汙水處理，其特徵在於採用沼氣發酵工藝對濃汙水進行 厭氧消化處理並生產沼氣，沼氣用於發電，發電餘熱或者燃燒沼氣用於濃汙水沼氣發酵過 程升溫保溫，保證濃汙水沼氣發酵溫度達到中溫(35°C )或近中溫(25-30°C )。濃汙水厭氧 消化出水用作農田肥料，或者進入稀汙水處理系統與稀汙水一道進行處理。
4.根據權利要求1所述稀汙水處理，其特徵在於採用序批式反應器(SBR)對稀汙水 進行好氧處理，或者採用常溫沼氣發酵工藝對稀汙水進行厭氧消化處理並生產沼氣，然後 採用人工溼地、氧化塘等自然處理方法對厭氧消化出水進行後處理，處理出水達標排放。
全文摘要
本發明系一種規模化豬場糞便汙水處理方法。發明內容包括通過沉澱處理將豬場糞汙沉澱分離為上層清液(稀汙水)和底層沉澱物(濃汙水)。採用中溫或近中溫沼氣發酵工藝對濃汙水進行厭氧消化處理並生產沼氣，沼氣用於發電，發電餘熱或者燃燒沼氣用於濃汙水發酵過程升溫保溫，保證發酵溫度達到中溫或近中溫。採用序批式反應器(SBR)對稀汙水進行好氧處理，或者採用常溫沼氣發酵工藝對稀汙水進行厭氧消化處理並生產沼氣，然後採用人工溼地、氧化塘等自然處理方法對稀汙水厭氧消化出水進行後處理，處理出水達標排放。濃汙水厭氧消化出水用作農田肥料，或者進入稀汙水處理系統與稀汙水一道進行處理。本發明能提高豬場糞汙處理以及沼氣生產效率。
文檔編號C02F103/20GK101823806SQ20091005847
公開日2010年9月8日 申請日期2009年3月3日 優先權日2009年3月3日
發明者鄧良偉 申請人:農業部沼氣科學研究所