CN103466900B - 一种深度处理畜禽养殖污水的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深度处理畜禽养殖污水的方法及装置，它主要由集水池、畜禽粪污固液分离装置、微曝气调节池、厌氧氨氧化反应器、短程硝化反应器、反硝化除磷SBBR反应器构成。本装置利用废水中丰富的有机物作为反硝化碳源，反硝化效率高，无需外加碳源，具有短程硝化功能避免亚硝酸盐累积，适用于处理含高氨氮、高COD的畜禽养殖污水，同步去除COD、总氮、氨氮和总磷能力高；且工艺简单，能耗低，污泥产生量小；装置模块化，便于制作和安装，成套装置组合灵活、简单，投资小，占地少，能突破环境的限制，便于施工建设及推广。
Description
技术领域
本发明属于环境保护领域，特别涉及一种深度处理畜禽养殖污水的方法及装置。
背景技术
畜禽养殖废水具有典型的“三高”特征，有机物含量高，氨氮含量高，固形悬浮物含量高，且废水成份复杂、水质水量波动大。采用传统厌氧+好氧工艺处理养殖污水的应用与研究比较多，但是大都存在运行负荷较低，去除氨氮、总氮、总磷能力也较低，基建投资大，运行成本高，管理难度大，企业负担重的缺点。
由于养殖粪污的特殊性，如何有效的分离粪渣与污水，并实现储存、装卸、运输的简单化，不仅是降低后续生化处理成本的关键，也是源头处置的重要措施。同时，养殖污水的低C/N比特性，在生物脱氮工艺中需要大量的有机碳源作为电子供体，传统工艺如果C/N<2.5，没有外加有机碳源，反硝化就无法有效的进行，而如果C/N<4，反硝化容器体积要提高1.5-1.7倍；因此在处理养殖废水这类超低C/N比高浓度含氮废水时，传统生物脱氮工艺表现出极大的局限性；而传统好氧生物除磷过程需要大量的动力消耗，且产生大量的剩余污泥。
目前国内外研究畜禽养殖污水的处理有许多，构筑物多采用钢筋混凝土结构，结构复杂，投资大，而且大多数方法处理效果都不理想，出水的水质达不到排放的要求，形不成规模推广应用，制约了畜禽养殖污水深度处理的研究与推广应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种去除COD、氨氮、总氮、总磷能力高、实现装置的模块化以利于制作和安装、成套装置可根据养殖场规模实行单组串联组合或多组并联组合使用，装置灵活、简单、占地小，便于施工建设和推广的深度处理畜禽养殖污水的方法及装置。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
（1）提升泵根据液位计信号工作，把集水池中的畜禽粪污送入畜禽粪污固液分离装置，同时启动固液挤压机，滤渣落入料槽中存储待运做有机肥料，滤液由溢流管道进入微曝气调节池处理；
（2）微曝气调节池中的提升泵根据液位计信号工作，滤液经布水器进入第一级厌氧氨氧化反应器，智能控制系统间歇开启或关闭阀门给微曝气调节池中的预曝气头供气；
（3）将第一级厌氧氨氧化反应器的出水送入短程硝化反应器，智能控制系统根据预设参数或探头反馈信息确定何时给曝气器供气，短程硝化反应器的出水一部分送至微曝气调节池，余下部分送入第二级厌氧氨氧化反应器进一步处理；
（4）将第二级厌氧氨氧化反应器出水接入反硝化除磷SBBR反应器，智能控制系统根据预设参数或探头反馈信息确定何时给曝气器供气，反硝化除磷SBBR反应器的排水由智能控制系统控制排水或手动排水。
经上述方法处理后的污水水质主要指标达到化学需氧量（CODcr）≤100mg/L，五日生化需氧量（BOD5）≤30mg/L，氨氮≤25mg/L，总氮≤40mg/L，总磷≤3.0mg/L，悬浮物（SS）≤70mg/L，pH值6-9。
本发明的专用设备为：
1.畜禽粪污固液分离装置：
畜禽粪污固液分离装置主体为碳钢材质，矩形锥斗结构，喷涂环氧沥青漆防腐；装置的顶部有可拆卸的遮雨棚，装置内设有料槽，料槽上方有固液挤压机，料槽斗底有卸料闸板；固液挤压机的滤渣落入料槽中存储待运做有机肥料，滤液进入微曝气调节池处理；
2.厌氧氨氧化反应器：
厌氧氨氧化反应器主体为碳钢材质，矩形封闭式结构，反应器内腔喷涂环氧沥青漆防腐；反应器内有隔板将反应器内腔分隔成氨氧化前室和氨氧化后室；氨氧化前室和氨氧化后室的底部都安装有布水器，上部都安装有出水堰槽，氨氧化后室的出水堰槽比氨氧化前室的出水堰槽低3-10cm，出水堰槽与布水器之间都安装有组合填料；反应器进水管与氨氧化前室底部的布水器连通，氨氧化前室的出水堰槽通过管道与氨氧化后室底部的布水器连通；反应器出水从氨氧化后室的出水堰槽接出；
厌氧氨氧化反应器的氨氧化前室和氨氧化后室顶部都设沼气出口，并联后接入安全水封器；氨氧化前室和氨氧化后室底部装有排渣阀。
3.短程硝化反应器：
短程硝化反应器主体为碳钢材质，矩形封闭式结构，顶部设排气出口，反应器内腔喷涂环氧沥青漆防腐；反应器内有隔板将内腔分隔成硝化前室和硝化后室；硝化前室和硝化后室的底部都安装有曝气器，曝气器至出水管口之间都安装有组合填料；反应器进水管从硝化前室上部竖直向下进入U型管，隔板底部开设过水孔使硝化前室和硝化后室连通，反应器出水管在硝化后室上部先进入一个竖直向下的U型管后接出反应器外；硝化前室和硝化后室底部装设有排渣阀。
4.反硝化除磷SBBR反应器：
反硝化除磷SBBR反应器主体为碳钢材质，矩形封闭式结构，顶部设排气出口，反应器内腔喷涂环氧沥青漆防腐；反应器底部安装有曝气器，曝气器至反应器的二分之一高度处都安装有组合填料；反应器进水管从上部进入，出水管位置在反应器高度的二分之一处；反应器底部装设有排渣阀。
本发明的深度处理畜禽养殖污水的方法，利用废水中丰富的有机物作为反硝化碳源，反硝化效率高，无需外加碳源，具有短程硝化功能避免亚硝酸盐累积，适用于处理含高氨氮、高COD的畜禽养殖污水，同步去除COD、总氮、氨氮和总磷能力高；且工艺简单，能耗低，污泥产生量小；装置模块化，便于制作和安装，成套装置组合灵活、简单，投资小，占地少，能突破环境的限制，便于施工建设及推广。
附图说明
图1为本发明一种深度处理畜禽养殖污水的方法的工艺流程图。
图2为本发明的设备结构示意图。
图3为畜禽粪污固液分离装置结构示意图。
图4为厌氧氨氧化反应器的结构示意图。
图5为短程硝化反应器的结构示意图。
图6为反硝化除磷SBBR反应器的结构示意图。
图中：1-集水池，2-畜禽粪污固液分离装置，3-微曝气调节池，4-第一级厌氧氨氧化反应器，5-短程硝化反应器，6-回流管道，7-第二级厌氧氨氧化反应器，8-反硝化除磷SBBR反应器，9-风机，10-沼气发电装置，11-提升泵，12-太阳能发电装置，13-沼气净化灌装装置，14-智能控制系统，15-液位计；21-固液挤压机，22-可拆卸遮雨棚，23-可拆卸支撑脚，24-料槽，25-滑轮式卸料闸板，26-溢流管道；31-提升泵，32-预曝气头，33-液位计，34-单向阀；41-隔板，42-前室布水器，43-前室出水堰槽，44-前室组合填料，45-进水管，46-过水管道，47-出水管，48-沼气出口，49-前室人孔，410-安全水封器，411-排渣阀，412-氨氧化前室，413-氨氧化后室，414-后室布水器，415-后室水堰槽，416-后室组合填料，417-后室人孔；51-隔板，52-前室曝气器，53-出水管，54-前室组合填料，55-进水管，56-前室U型管，57-过水孔，58-排渣阀，59-排气口，510-前室人孔，511-硝化前室，512-硝化后室，513-后室曝气器，514-后室组合填料，515-后室U型管，516-后室人孔；81-人孔，82-排气口，83-曝气器，84-组合填料，85-进水管，86-出水管，87-U型管，88-排渣阀。
具体实施方式
本发明公开了一种深度处理畜禽养殖污水的方法及装置，它主要由集水池、畜禽粪污固液分离装置、微曝气调节池、厌氧氨氧化反应器、短程硝化反应器、反硝化除磷SBBR反应器构成，本装置去除COD、氨氮、总氮、总磷能力高，工艺简单，通过装置的模块化，便于制作和安装，成套装置可根据不同规模养殖场的排污量实行单组串联组合与多组并联组合使用，装置灵活、简单，占地小，便于施工建设和推广。
其具体工艺是提升泵11根据液位计15信号工作，把集水池1中的畜禽粪污提升进入畜禽粪污固液分离装置2，同时启动固液挤压机21，滤渣落入料槽24中存储待运做有机肥料，滤液由溢流管道26自流进入微曝气调节池3待处理；微曝气调节池3中的提升泵31根据液位计33信号工作，把滤液提升并通过布水器42进入第一级厌氧氨氧化反应器4，智能控制系统14间歇开启或关闭阀门给微曝气调节池3中的预曝气头32供气；将第一级厌氧氨氧化反应器4出水通过管道接入短程硝化反应器5的进水端U形管56，智能控制系统14根据预设参数或探头（溶解氧、PH值、ORP值等）反馈信息，智能开启或关闭阀门给曝气器52供气，短程硝化反应器5出水一部分通过回流管道6送至微曝气调节池，余下部分通过管道接入第二级厌氧氨氧化反应器7进一步处理；将第二级厌氧氨氧化反应器7出水通过管道接入反硝化除磷SBBR反应器8，智能控制系统14根据预设参数或探头（液位计、溶解氧、PH值、ORP值等）反馈信息开启或关闭阀门给曝气器83供气，反硝化除磷SBBR反应器8的排水由智能控制系统自动开启阀门通过出水管86排水或手动排水。
本发明还可以采用如下技术措施：
该处理装置还包括沼气发电装置10、太阳能发电装置12、沼气净化灌装装置13、智能控制系统14，所述上述处理装置所需用电可以由沼气发电装置、太阳能发电装置提供，节约能源。沼气也可以通过沼气净化灌装设备实现高附加值使用，替代其它燃气能源。为便于处理装置的自动化控制，该装置还包括智能控制系统14，该智能控制系统可以购买相关器件进行设计，主要是控制提升泵15、提升泵31，固液挤压机21、风机9、各个阀门、沼气发电装置10、太阳能发电装置12、沼气净化灌装装置13等需要开启、关闭控制的设备与阀门。该控制系统的设计对本领域的技术人员较为常见，因此具体设计控制方案在此不予描述。
畜禽粪污固液分离装置2主体为碳钢材质，矩形锥斗结构，装置内部喷涂环氧沥青漆防腐；装置的料槽24上方有固液挤压机21，固液挤压机上方设可拆卸遮雨棚22，料槽24的四角架设在可拆卸的支撑脚23上，锥斗底装有滑轮式卸料闸板25；固液挤压机21出来的滤渣含水率50%-80%，落入料槽24中存储待运做有机肥料，滤液由溢流管道26自流进入微曝气调节池3待处理。
厌氧氨氧化反应器4主体为碳钢材质，矩形封闭式结构，反应器内腔喷涂环氧沥青漆防腐；反应器内的隔板41将反应器分隔成氨氧化前室412和氨氧化后室413；氨氧化前室412和氨氧化后室413底部分别安装有布水器42和414，上部分别安装有出水堰槽43和415，氨氧化后室413的出水堰槽415比氨氧化前室412的出水堰槽43低3-10cm，各室出水堰槽与布水器之间分别安装有组合填料44或416；反应器进水管45连通氨氧化前室412底部的布水器42，氨氧化前室412上部的出水堰槽43通过过水管道46与氨氧化后室413底部的布水器414连通；反应器出水管47从氨氧化后室413的出水堰槽415接出；厌氧氨氧化反应器4的氨氧化前室412和氨氧化后室413顶部分别设沼气出口48及人孔49和417，沼气出口管并联后接入安全水封器410；氨氧化前室412和氨氧化后室413底部分别装有排渣阀411。
短程硝化反应器5主体为碳钢材质，矩形封闭式结构，反应器内腔喷涂环氧沥青漆防腐；反应器内隔板51将反应器分隔成硝化前室511和硝化后室512；硝化前室和硝化后室的底部分别安装有前室曝气器52和后室曝气器513，前室曝气器52至进水管55的管口之间安装有前室组合填料54，后室曝气器513至出水管53的管口之间安装有后室组合填料514，反应器进水管55从硝化前室511上部进入后竖直向下40-60cm形成U型管56，隔板51底部开设过水孔57使硝化前室和硝化后室连通，反应器出水管53从硝化后室512上部接出，出水管53先形成一个竖直向下40-60cm的后室U型管515后接出反应器外；硝化前室和硝化后室底部装有排渣阀58。反应器顶部设排气口59和人孔510（516）。
反硝化除磷SBBR反应器8主体为碳钢材质，矩形封闭式结构，顶部设排气口82和人孔81，反应器内腔喷涂环氧沥青漆防腐；反应器底部安装有曝气器83，曝气器以上至反应器高度的二分之一处都安装有组合填料84；反应器进水管85从上部进入后竖直向下40-60cm形成U型管87，出水管86位置在反应器高度的二分之一处；反应器底部装设排渣阀88。
实施例1：
玉林市某养殖场，养殖规模存栏30000羽种鸡场，采用干清粪工艺，日排污水20立方米。污水的主要污染物CODcr为5000-8000mg/L，氨氮为600-1000mg/L，SS为5000-8000mg/L，PH为6-8。
采用本发明工艺方法及装置处理，工艺设备为：集水池+固液分离装置（1套）+微曝气调节池+第一级厌氧氨氧化反应器（1套）+短程硝化反应器（1套）+第二级厌氧氨氧化反应器（1套）+反硝化除磷SBBR反应器（1套）。
具体操作流程为：提升泵11根据液位计15信号工作，把集水池1中的畜禽粪污提升进入畜禽粪污固液分离装置2，同时启动固液挤压机21，滤渣落入料槽24中存储待运做有机肥料，滤液由溢流管道26自流进入微曝气调节池3待处理；微曝气调节池3中的提升泵31根据液位计33信号工作，把滤液提升后再通过布水器42进入第一级厌氧氨氧化反应器4，智能控制系统14间歇开启或关闭阀门给微曝气调节池3中的预曝气头32供气；将第一级厌氧氨氧化反应器4出水通过管道接入短程硝化反应器5的进水端U形管56，智能控制系统14根据预设参数或探头（溶解氧、PH值、ORP值等）反馈信息，智能开启或关闭阀门给曝气器52供气，短程硝化反应器5出水一部分通过回流管道6送至微曝气调节池，余下部分通过管道接入第二级厌氧氨氧化反应器7进一步处理；将第二级厌氧氨氧化反应器7出水通过管道接入反硝化除磷SBBR反应器8，智能控制系统14根据预设参数或探头（液位计、溶解氧、PH值、ORP值等）反馈信息开启或关闭阀门给曝气器83供气，反硝化除磷SBBR反应器8的排水由智能控制系统自动开启阀门通过出水管86排水或手动排水。
经上述方法处理后的污水水质主要指标化学需氧量（CODcr）≤90mg/L，五日生化需氧量（BOD5）≤20mg/L，氨氮≤15mg/L，总氮≤30mg/L，总磷≤3.0mg/L，悬浮物（SS）≤70mg/L，pH值6-9。
实施例2：
玉林市某养殖场，养殖规模存栏5000头生猪，采用干清粪工艺，日排污水80立方米。污水的主要污染物CODcr为5000-700mg/L，氨氮为600-1000mg/L，SS为5000-8000mg/L，PH为6-8。
具体操作流程如实施例1。
采用本发明工艺方法及装置处理，工艺流程为单组多个串联组合形式：集水池+固液分离装置（1套）+微曝气调节池+第一级厌氧氨氧化反应器（3套串联）+短程硝化反应器（1套）+第二级厌氧氨氧化反应器（2套串联）+反硝化除磷SBBR反应器（2套并联）。
经上述方法处理后的污水水质主要指标化学需氧量（CODcr）≤85mg/L，五日生化需氧量（BOD5）≤18mg/L，氨氮≤10mg/L，总氮≤20mg/L，总磷≤2.0mg/L，悬浮物（SS）≤70mg/L，pH值6-9。
实施例3：
玉林市某养殖场，养殖规模存栏12000头生猪，采用干清粪工艺，日排污水200立方米。污水的主要污染物CODcr为5000-750mg/L，氨氮为700-1000mg/L，SS为5000-8000mg/L，PH为6-8。
具体操作流程如实施例1。
采用本发明工艺方法及装置处理，工艺流程为2组并联的形式，其中每一组的多个串联组合为：集水池+固液分离装置（1套）+微曝气调节池+第一级厌氧氨氧化反应器（3套串联）+短程硝化反应器（1套）+第二级厌氧氨氧化反应器（2套串联）+反硝化除磷SBBR反应器（2套并联）
经上述方法处理后的污水水质主要指标化学需氧量（CODcr）≤80mg/L，五日生化需氧量（BOD5）≤15mg/L，氨氮≤8mg/L，总氮≤15mg/L，总磷≤1.5mg/L，悬浮物（SS）≤70mg/L，pH值6-9。
Claims (5)
1.一种深度处理畜禽养殖污水的方法，其特征是工艺流程为：
(1)提升泵根据液位计信号工作，把集水池中的畜禽粪污送入畜禽粪污固液分离装置，同时启动固液挤压机，滤渣落入料槽中存储待运做有机肥料，滤液由溢流管道进入微曝气调节池处理；
(2)微曝气调节池中的提升泵根据液位计信号工作，滤液经布水器进入第一级厌氧氨氧化反应器，智能控制系统间歇开启或关闭阀门给微曝气调节池中的预曝气头供气；
(3)将第一级厌氧氨氧化反应器的出水送入短程硝化反应器，智能控制系统根据预设参数或探头反馈信息确定何时给曝气器供气，短程硝化反应器的出水一部分送至微曝气调节池，余下部分送入第二级厌氧氨氧化反应器进一步处理；
(4)将第二级厌氧氨氧化反应器出水接入反硝化除磷SBBR反应器，智能控制系统根据预设参数或探头反馈信息确定何时给曝气器供气，反硝化除磷SBBR反应器的排水由智能控制系统控制排水或手动排水。
2.如权利要求1所述的一种深度处理畜禽养殖污水的方法，其特征是畜禽粪污固液分离装置主体为碳钢材质，矩形锥斗结构，喷涂环氧沥青漆防腐；装置的顶部有可拆卸的遮雨棚，装置内设有料槽，料槽上方有固液挤压机，锥斗底有卸料闸板；固液挤压机的滤渣落入料槽中存储待运做有机肥料，滤液进入微曝气调节池处理。
3.如权利要求1所述的一种深度处理畜禽养殖污水的方法，其特征是厌氧氨氧化反应器主体为碳钢材质，矩形封闭式结构，反应器内腔喷涂环氧沥青漆防腐；反应器内有隔板将反应器内腔分隔成氨氧化前室和氨氧化后室；氨氧化前室和氨氧化后室的底部都安装有布水器，上部都安装有出水堰槽，氨氧化后室的出水堰槽比氨氧化前室的出水堰槽低3-10cm，出水堰槽与布水器之间都安装有组合填料；反应器进水管与氨氧化前室底部的布水器连通，氨氧化前室的出水堰槽通过管道与氨氧化后室底部的布水器连通；反应器出水从氨氧化后室的出水堰槽接出；
厌氧氨氧化反应器的氨氧化前室和氨氧化后室顶部都设沼气出口，并联后接入安全水封器；氨氧化前室和氨氧化后室底部装有排渣阀。
4.如权利要求1所述的一种深度处理畜禽养殖污水的方法，其特征是短程硝化反应器主体为碳钢材质，矩形封闭式结构，顶部设排气出口，反应器内腔喷涂环氧沥青漆防腐；反应器内有隔板将内腔分隔成硝化前室和硝化后室；硝化前室和硝化后室的底部都安装有曝气器，曝气器至出水管口之间都安装有组合填料；反应器进水管从硝化前室上部竖直向下进入U型管，隔板底部开设过水孔使硝化前室和硝化后室连通，反应器出水管在硝化后室上部先进入一个竖直向下的U型管后接出反应器外；硝化前室和硝化后室底部装设有排渣阀。
5.如权利要求1所述的一种深度处理畜禽养殖污水的方法，其特征是处理后的污水水质主要指标达到化学需氧量(CODcr)≤100mg/L，五日生化需氧量(BOD5)≤30mg/L，氨氮≤25mg/L，总氮≤40mg/L，总磷≤3.0mg/L，悬浮物(SS)≤70mg/L，pH值6-9。
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