申請日2015.09.16
公開(公告)日2015.12.02
IPC分類號C02F103/20; C02F9/14
摘要
本發(fā)明涉及一種適宜南方規(guī)模化養(yǎng)豬廢水深度處理的工藝，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域;該工藝為：養(yǎng)殖廢水先進(jìn)入調(diào)節(jié)池Ⅰ，預(yù)處理廢水經(jīng)固液分離機(jī)分離(廢渣可農(nóng)業(yè)利用)，分離液進(jìn)入沼氣池經(jīng)7天以上厭氧發(fā)酵，沼液進(jìn)入調(diào)節(jié)池Ⅱ，經(jīng)1天沉淀(上浮)與復(fù)氧后進(jìn)入生物填料氧化池，停留時間2天后進(jìn)入生態(tài)氧化塘，氧化塘內(nèi)設(shè)置人工水草，處理20天后，經(jīng)水泵提升進(jìn)入垂直流人工濕地，濕地采用PVC管框架式布水，表面種植美人蕉。該工藝的優(yōu)點在于處理廢水高效，運行費用低，維護(hù)簡單。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種南方規(guī)�；B(yǎng)豬廢水深度處理的工藝，其特征在于：包括如下步驟：
(1)廢水預(yù)處理：豬排泄物及沖洗水養(yǎng)殖廢水經(jīng)收集管網(wǎng)集中于調(diào)節(jié)池Ⅰ形成料液，在池邊設(shè)置固液分離機(jī)，料液經(jīng)分離機(jī)處理后分為固態(tài)的糞便殘渣料及分離液;
(2)沼液沉淀：分離液進(jìn)入沼氣池，經(jīng)過7天以上厭氧發(fā)酵，形成沼氣和沼液，沼液進(jìn)入調(diào)節(jié)池Ⅱ，經(jīng)1-3天沉淀后，形成浮渣與污泥，浮渣上浮污泥下沉，沼液進(jìn)入生物填料氧化池;
(3)沼液處理：生物填料氧化池中的沼液，利用活性污泥法進(jìn)行2-4天的處理，底部曝氣;
(4)凈化水質(zhì)：生物填料氧化池出來的水進(jìn)入仿生態(tài)氧化塘，塘內(nèi)設(shè)置人工水草-藻-菌所構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化吸收，處理時間20-30天;
(5)深度凈化：仿生態(tài)氧化塘出來的水經(jīng)泵提升至垂直潛流人工濕地，濕地采用PVC管框架式布水模式，濕地植物采用適宜南方種植的美人蕉，濕地出水可直接排放，水力停留時間HRT2-10天。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種南方規(guī)�；B(yǎng)豬廢水深度處理的工藝，其特征在于：步驟(2)所產(chǎn)生的沼氣可用于發(fā)電、保育、自用或供周邊農(nóng)戶家庭日用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種南方規(guī)�；B(yǎng)豬廢水深度處理的工藝，其特征在于：步驟(3)所述生物填料氧化池的生物填料為黑色聚乙烯遮光網(wǎng)，按照懸掛、下沉形式布設(shè)于池中;曝氣裝置設(shè)于底部，曝氣量根據(jù)實際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，維持溶解氧濃度為2~4mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種南方規(guī)�；B(yǎng)豬廢水深度處理的工藝，其特征在于：步驟(4)所述人工水草為聚乙烯遮光網(wǎng)，按照懸掛、下沉形式懸浮于塘內(nèi)，用于藻-菌共生的附著基。
說明書
一種南方規(guī)�；B(yǎng)豬廢水深度處理的工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種廢水處理工藝，具體涉及一種適宜南方規(guī)�；B(yǎng)豬廢水深度處理的工藝，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
我國南方尤其是兩廣地區(qū)規(guī)�；B(yǎng)豬場集約化水平不斷提高，養(yǎng)豬廢水對環(huán)境的影響也日趨嚴(yán)重。以廣東省粵西地區(qū)為例，按照環(huán)保部的減排要求，全國推廣干清糞模式減排，但由于我國南北地區(qū)氣候差異，南方年均氣溫高、濕度大，而北方氣溫低、氣候干燥，北方廣泛采用的干清糞(墊料)模式，在南方地區(qū)卻很難實現(xiàn)。當(dāng)前粵西地區(qū)養(yǎng)豬業(yè)基本仍然采用傳統(tǒng)的水沖糞養(yǎng)殖方式，加之集約化養(yǎng)殖水平較高、養(yǎng)殖量大，導(dǎo)致養(yǎng)殖廢水產(chǎn)生量驚人。另外，由于我國目前養(yǎng)殖廢水標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)較高(COD和氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)分別是400mg/L和80mg/L，《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18596-2001))，即使各養(yǎng)殖企業(yè)都能達(dá)標(biāo)排放，尾水排放對受納水體水質(zhì)影響依然較大。
目前，我國養(yǎng)豬廢水處理規(guī)�；B(yǎng)豬廢水處理模式主要有兩種：綜合利用模式和工業(yè)化處理模式。綜合利用模式又可分為還田模式與自然處理模式：還田模式糞便廢水還田作肥料是一種傳統(tǒng)的、經(jīng)濟(jì)有效的處置方法，可以實現(xiàn)養(yǎng)分循環(huán)利用，但需大量土地與養(yǎng)殖場配套、存在傳播畜禽疾病和人畜共患病的危險、面源污染及重金屬、抗生素沉積對土壤的危害等問題;自然處理模式以單純氧化塘和人工濕地為主，存在占地量大、處理效率低等問題，小型養(yǎng)殖企業(yè)多采用綜合利用模式。工業(yè)化處理模式以處理高效、出水穩(wěn)定，已成為大型養(yǎng)殖場主要的廢水處理方式：N.Bernet等利用ASBR(anaerobic-SBR)工藝(2000)處理養(yǎng)豬廢水發(fā)現(xiàn)NOx-N去除率與回流比成反比，進(jìn)水時反硝化、曝氣時氨氮吹脫會提高其去除率，總有機(jī)碳和總凱氏氮去除率分別為81%～91%，85%～91%;夏威夷大學(xué)開發(fā)的固液分離+厭氧+好氧+石濾工藝處理養(yǎng)豬廢水時發(fā)現(xiàn)曝氣方式對處理效果影響較大(P.Y.Yangetal.1999);氨結(jié)晶+厭氧+好氧+石灰石處理工藝(P.Y.Yangetal.2003)在HRT=30h,曝氣/非曝氣時間比為1時處理養(yǎng)豬廢水，結(jié)果表明:TP，COD，TN去處分別為98%，93.5%，95.1%。大型養(yǎng)殖企業(yè)一般采用工業(yè)化處理模式，但由于工業(yè)化廢水處理設(shè)施建設(shè)成本較高，且需專業(yè)人員維護(hù)與管理，所以一些企業(yè)為減少費用支出，廢水處理工程常常達(dá)不到設(shè)計要求或干脆閑置。
人工濕地——即利用基質(zhì)、植物和微生物三者之間的物理、化學(xué)和生物三重協(xié)同作用——通過過濾、吸附、離子交換、植物吸收和微生物降解等作用實現(xiàn)對污水的凈化(王世和，2007)。通過構(gòu)建人工濕地來進(jìn)行水質(zhì)凈化開始于20世紀(jì)中，1996年9月在奧地利維也納召開的第4屆國際研討會標(biāo)志著人工濕地系統(tǒng)作為一種獨特新型廢水處理技術(shù)正式進(jìn)入水污染控制領(lǐng)域(Brix，1986;U.S.EPA，2000)。自此，人工濕地的運用越發(fā)廣泛，其中歐洲及美國較多采用人工濕地處理畜禽養(yǎng)殖廢水，美國自然資源保護(hù)服務(wù)組織編制了養(yǎng)殖廢水處理指南，建議人工濕地B0D5負(fù)荷為73kg/hm2.d，HRT至少12d。在新西蘭，日本，澳大利亞以及一些非洲國家，人工濕地處理技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用(楊瓊等，2002)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適宜南方規(guī)�；B(yǎng)豬廢水深度處理的工藝，該廢水深度處理工藝投資少、運行費用低、處理高效、自動化程度高。
為實現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
一種南方規(guī)�；B(yǎng)豬廢水深度處理的工藝，包括如下步驟：
(1)廢水預(yù)處理：豬排泄物及沖洗水養(yǎng)殖廢水經(jīng)收集管網(wǎng)集中于調(diào)節(jié)池Ⅰ形成料液，在池邊設(shè)置固液分離機(jī)，料液經(jīng)分離機(jī)處理后分為固態(tài)的糞便殘渣料及分離液;
(2)沼液沉淀：分離液進(jìn)入沼氣池，經(jīng)過7天以上厭氧發(fā)酵，形成沼氣和沼液，沼液進(jìn)入調(diào)節(jié)池Ⅱ，經(jīng)1-3天沉淀后，形成浮渣與污泥，浮渣上浮污泥下沉，沼液進(jìn)入生物填料氧化池;
(3)沼液處理：生物填料氧化池中的沼液，利用活性污泥法進(jìn)行2-4天的處理，底部曝氣;
(4)凈化水質(zhì)：生物填料氧化池出來的水進(jìn)入仿生態(tài)氧化塘，塘內(nèi)設(shè)置人工水草-藻-菌所構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化吸收，處理時間20-30天;
(5)深度凈化：仿生態(tài)氧化塘出來的水經(jīng)泵提升至垂直潛流人工濕地，濕地采用PVC管框架式布水模式，濕地植物采用適宜南方種植的美人蕉，濕地出水可直接排放，水力停留時間HRT2-10天。
步驟(2)所產(chǎn)生的沼氣可用于發(fā)電、保育、自用或供周邊農(nóng)戶家庭日用。
步驟(3)所述生物填料氧化池的生物填料為黑色聚乙烯遮光網(wǎng)，按照懸掛、下沉等形式布設(shè)于池中;曝氣裝置設(shè)于底部，曝氣量根據(jù)實際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般維持溶解氧濃度為2~4mg/L。
步驟(4)所述人工水草為聚乙烯遮光網(wǎng)，按照懸掛、下沉等形式懸浮于塘內(nèi)，用于藻-菌共生的附著基。
本發(fā)明的工作原理為：
本發(fā)明的養(yǎng)殖廢水經(jīng)收集后，由管道自流輸送到步驟(1)所述的調(diào)節(jié)池Ⅰ，預(yù)處理料液經(jīng)固液分離機(jī)進(jìn)行分離處理后，殘渣含水率不高于50%，TSS、COD、BOD去除率分別不低于80%、60%、60%;同時使分離后的料液更加勻質(zhì)，利于后續(xù)處理，從系統(tǒng)整體上提高處理效率。
在沼氣池中，料液在厭氧微生物的分解作用下，將大分子有機(jī)質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為小分子，厭氧細(xì)菌分解有機(jī)物，產(chǎn)生沼氣。根據(jù)沼氣發(fā)酵過程中各類細(xì)菌的作用，沼氣細(xì)菌可以分為分解菌和甲烷菌：分解菌將復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡單的有機(jī)物和二氧化碳(CO2);甲烷菌則把簡單的有機(jī)物及二氧化碳氧化或還原成甲烷。有機(jī)氮被轉(zhuǎn)化為NH4+-N;絕大部分有機(jī)磷則被聚磷菌吸收并以磷酸根形式釋放到料液中，磷酸根再與Ca2+、Mg2+離子結(jié)合最終形成磷酸鹽沉淀于污泥中;有機(jī)質(zhì)中的硫則被微生物轉(zhuǎn)化為H2S氣體隨著沼氣排出。
沼液排出后進(jìn)入調(diào)節(jié)池Ⅱ，在池中可形成浮渣與污泥，可減少進(jìn)入生物填料氧化池的TSS，同時可自然復(fù)氧。調(diào)節(jié)池Ⅱ出水進(jìn)入生物填料氧化池后，經(jīng)活性污泥處理可將NH4+-N氧化為NO3—-N和NO2—-N，而NH4+-N與NH4+-N可直接發(fā)生短程硝化反應(yīng)，將N以N2或N2O形式釋放。生物填料氧化池出水進(jìn)入仿生態(tài)氧化塘，污水中污染物質(zhì)在塘內(nèi)的人工水草-藻-菌所構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)所進(jìn)一步轉(zhuǎn)化吸收，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。
仿生態(tài)氧化塘出水經(jīng)提升泵抽到人工濕地，并經(jīng)框架式布水管均勻布水，污水由濕地表面垂直向下流動，形成表層好氧、中層兼性、底層缺氧的處理體系。人工濕地利用人工介質(zhì)、植物、微生物所組成的生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)行物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同凈化，物理沉淀(過濾)通過顆粒間相互引力作用及植物根系的阻截作用，使可沉降及可絮凝固體被阻截而去除;化學(xué)微生物代謝則利用寄生于植物上的細(xì)菌代謝作用將懸浮物、膠體、可溶性固體分解成無機(jī)物，同時通過生物硝化-反硝化作用去除氮，將N以N2或N2O形式釋放。部分微量元素被微生物、植物利用氧化并經(jīng)阻截或結(jié)合而被去除，細(xì)菌和病毒處于不適宜環(huán)境中會引起自然衰敗及死亡，植物根系分泌物對大腸桿菌和病原體有滅活作用。相當(dāng)數(shù)量的氮和磷能被植物吸收而去除，多年生植物，每年收割一次，可將氮、磷移出人工濕地系統(tǒng)。
本發(fā)明的有益效果是：
1.本發(fā)明工藝簡單、適用性好，可完全滿足南方地區(qū)規(guī)劃化養(yǎng)豬場的廢水處理要求;
2.處理效率高，經(jīng)工藝系統(tǒng)處理后出水水質(zhì)遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到深度處理要求;
3.投資成本較低，工藝系統(tǒng)以土工建設(shè)費用為主，匆需大型、昂貴設(shè)備;
4.運營與管理費用低，運行過程中僅固液分離機(jī)、曝氣泵及濕地布水泵需耗電外，無其它運營費用;管理簡單，匆需專人管理，如增高自動控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)定時對固液分離機(jī)與水泵的控制，管理成本更低;
5.工藝技術(shù)可靠性高，系統(tǒng)穩(wěn)定且使用壽命長。
