申請(qǐng)日2015.08.21
公開(公告)日2015.11.11
IPC分類號(hào)C02F103/20; C02F9/14
摘要
本發(fā)明公開了一種畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理裝置及其工藝。本發(fā)明以厭氧發(fā)酵技術(shù)、微氧曝氣技術(shù)和氮磷回收技術(shù)為基礎(chǔ)，形成旨在降低運(yùn)行成本，強(qiáng)化脫氮除磷的微氧曝氣同步脫氮除碳耦合混凝結(jié)晶除磷達(dá)標(biāo)處理工藝。具體步驟為：畜禽養(yǎng)殖廢水首先經(jīng)過固液分離處理，廢渣用作生產(chǎn)有機(jī)肥，廢水作為資源進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，通過厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣;高濃度氮磷厭氧出水進(jìn)入微氧曝氣生化反應(yīng)器進(jìn)行同步脫氮除碳;生化出水連續(xù)進(jìn)入混凝結(jié)晶除磷澄清器進(jìn)行氮磷回收，含氮磷營(yíng)養(yǎng)元素的結(jié)晶固體用作生產(chǎn)有機(jī)肥料的原料，清水達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明具有脫氮除碳效果好，氮磷資源回收利用率高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低，容易推廣應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書
1.一種畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理裝置，其特征在于，包括：原水集水罐、UASB反應(yīng)器、配水罐、前置反硝化池、微氧曝氣池、沉淀池和混凝結(jié)晶除磷澄清器，原水集水罐出水口管道分兩路，一路經(jīng)過格柵與UASB反應(yīng)器進(jìn)水口相連，另一路與UASB反應(yīng)器的出水口匯合后與配水罐進(jìn)水口相連，配水罐依次與前置反硝化池、微氧曝氣池、沉淀池和混凝結(jié)晶除磷澄清器相連;沉淀池底部設(shè)有污泥回流管，污泥回流管另一端連接前置反硝化池;配水罐、前置反硝化池及混凝結(jié)晶除磷澄清器中均設(shè)有攪拌裝置;前置反硝化池中部設(shè)有填料，底部設(shè)有布水裝置;微氧曝氣池底部設(shè)有曝氣裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理裝置，其特征在于，所述的曝氣裝置為微孔曝氣管，所述的填料采用彈性填料。
3.一種使用權(quán)利要求1所述裝置的畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：
1)畜禽廢水原水經(jīng)過固液分離后，泵入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，經(jīng)過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣;
2)經(jīng)步驟1)處理后的廢水與原水以(0.8-1.2):1進(jìn)行配水，配水后泵入微氧曝氣同步脫氮除碳反應(yīng)器，在反應(yīng)器中依次流經(jīng)前置反硝化池、微氧曝氣池和沉淀池;在前置反硝化池中，反硝化菌利用碳源作為電子供體，從沉淀池回流的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮?jiǎng)t作為電子受體，通過反硝化作用進(jìn)行脫氮;在微氧曝氣池中，控制廢水的溶氧濃度在0-0.15mg/L，使廢水中的微生物進(jìn)行短程硝化和同步硝化反硝化作用;在沉淀池中，廢水進(jìn)行泥水分離，污泥部分回流至前置反硝化池，為反硝化細(xì)菌提供硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮作為電子受體，剩余污泥定期排放;
3)步驟2)中泥水分離后的上清液排入混凝結(jié)晶除磷澄清器，往澄清器內(nèi)加入PFS和PAM，與廢水混合均勻進(jìn)行深度脫氮除磷，處理后的清水達(dá)標(biāo)排放。
4.如權(quán)利要求3所述的畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理工藝，其特征在于，所述的步驟1)中得到的沼氣經(jīng)過收集、純化處理后用作發(fā)電，生產(chǎn)的電能給步驟2)中的設(shè)備供能。
5.如權(quán)利要求3所述的畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理工藝，其特征在于，所述的步驟1)中厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣和所述的步驟4)中深度脫氮除磷產(chǎn)生的結(jié)晶固體一起作為生產(chǎn)有機(jī)肥的原料。
6.如權(quán)利要求3所述的畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理工藝，其特征在于，所述的步驟1)中UASB反應(yīng)器的水力停留時(shí)間為15天。
7.如權(quán)利要求3所述的畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理工藝，其特征在于，所述的步驟2)中的微氧曝氣同步脫氮除碳反應(yīng)器中，廢水在前置反硝化池、微氧曝氣池和沉淀池的水力停留時(shí)間分別為0.625天、4.0天和0.625天。
8.根據(jù)權(quán)利3所述的一種畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理工藝，其特征在于，所述的步驟2)中的微氧曝氣同步脫氮除碳反應(yīng)器中，沉淀池的污泥回流倍數(shù)為前置反硝化池進(jìn)水流量的3倍。
9.根據(jù)權(quán)利3所述的一種畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理工藝，其特征在于，所述的步驟3)中混凝結(jié)晶除磷澄清器的水力停留時(shí)間為4小時(shí)，其運(yùn)行模式為連續(xù)式。
10.根據(jù)權(quán)利3所述的一種畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理工藝，其特征在于，步驟3)中所述的混凝結(jié)晶除磷澄清器的PFS的投加量為1.0mL/L廢水，PAM的投加量為2.5mL/L廢水。
說明書
一種畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理裝置及其工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于環(huán)保廢水處理領(lǐng)域，特別涉及一種畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理裝置及其工藝。
背景技術(shù)
“十一五”期間，國(guó)家對(duì)全國(guó)受農(nóng)業(yè)面源嚴(yán)重污染的河流進(jìn)行了綜合整治，尤其是在規(guī)模化養(yǎng)豬廢棄物水污染控制這方面頗有成效，廢水CODCr濃度基本可以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。但是氮磷濃度嚴(yán)重超標(biāo)，使得區(qū)域養(yǎng)殖場(chǎng)受納水體氮磷負(fù)荷過大，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。“十二五”期間，國(guó)家將重點(diǎn)治理規(guī)�；B(yǎng)殖業(yè)廢水氮磷污染，強(qiáng)化廢水脫氮除磷，實(shí)現(xiàn)區(qū)域養(yǎng)殖場(chǎng)養(yǎng)殖排放污染物最小化。隨著《畜禽養(yǎng)殖業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(2014年二次征求意見稿)出臺(tái)，廢水排放標(biāo)準(zhǔn)將提升到CODCr150mg/L，氨氮40mg/L，總氮70mg/L以及總磷5mg/L，而規(guī)�；B(yǎng)豬場(chǎng)現(xiàn)有廢水處理工藝難以使廢水達(dá)標(biāo)排放，急需開發(fā)先進(jìn)的高效低耗畜禽養(yǎng)殖廢水處理工藝設(shè)施。因此，從提標(biāo)改造和提升周邊區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量的要求出發(fā)，急需對(duì)現(xiàn)有工藝和裝置進(jìn)行提標(biāo)改造，重點(diǎn)提高脫氮除磷效率，以減少養(yǎng)殖場(chǎng)處理尾水對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的影響。
目前，厭氧發(fā)酵-好氧-氧化塘/人工濕地組合處理工藝是我國(guó)規(guī)�；i場(chǎng)養(yǎng)殖廢水處理的主流技術(shù)，但該工藝的關(guān)鍵問題在于經(jīng)厭氧發(fā)酵處理后的低碳氮比豬場(chǎng)養(yǎng)殖廢水消化液，在后續(xù)好氧生物處理過程中存在有機(jī)污染物去除效果差，脫氮除磷效率低，運(yùn)行成本高，占地面積大等問題。大量研究表明，SBR工藝、接觸氧化法、間歇曝氣活性污泥法對(duì)豬場(chǎng)養(yǎng)殖廢水厭氧消化液的NH4+-N去除率僅為40-68%，TN去除率只有30%�，F(xiàn)有實(shí)際工程表明，厭氧發(fā)酵-好氧-氧化塘/人工濕地組合處理工藝對(duì)COD及SS有很好的去除效果，但沒有顯著的脫氮除磷作用，且資源回收利用率低，難以實(shí)現(xiàn)豬場(chǎng)廢棄物資源化回收利用和養(yǎng)殖廢水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。為解決規(guī)�；i場(chǎng)養(yǎng)殖廢水污染，實(shí)現(xiàn)污染物減排，迫切需要開發(fā)適用于高濃度氮磷豬場(chǎng)養(yǎng)殖廢水的高效低耗處理達(dá)標(biāo)技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理裝置，促使對(duì)豬場(chǎng)養(yǎng)殖廢水處理工藝實(shí)施提標(biāo)改造，強(qiáng)化脫氮除磷，提高資源回收利用率，降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)規(guī)�；i場(chǎng)養(yǎng)殖廢水入河污染物最小化。
本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案是：
一種畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理裝置包括：原水集水罐、UASB反應(yīng)器、配水罐、前置反硝化池、微氧曝氣池、沉淀池和混凝結(jié)晶除磷澄清器，原水集水罐出水口管道分兩路，一路經(jīng)過格柵與UASB反應(yīng)器進(jìn)水口相連，另一路與UASB反應(yīng)器的出水口匯合后與配水罐進(jìn)水口相連，配水罐依次與前置反硝化池、微氧曝氣池、沉淀池和混凝結(jié)晶除磷澄清器相連;沉淀池底部設(shè)有污泥回流管，污泥回流管另一端連接前置反硝化池;配水罐、前置反硝化池及混凝結(jié)晶除磷澄清器中均設(shè)有攪拌裝置;前置反硝化池中部設(shè)有填料，底部設(shè)有布水裝置;微氧曝氣池底部設(shè)有曝氣裝置。
作為優(yōu)選，所述的曝氣裝置為微孔曝氣管，所述的填料采用彈性填料。
本發(fā)明的另一目的是提供一種使用所述裝置的畜禽養(yǎng)殖廢水深度脫氮除磷達(dá)標(biāo)處理工藝，包括以下步驟：
1)畜禽廢水原水經(jīng)過固液分離后，泵入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，經(jīng)過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣;
2)經(jīng)步驟1)處理后的廢水與原水以(0.8-1.2):1進(jìn)行配水，配水后泵入微氧曝氣同步脫氮除碳反應(yīng)器，在反應(yīng)器中依次流經(jīng)前置反硝化池、微氧曝氣池和沉淀池;在前置反硝化池中，反硝化菌利用易降解碳源作為電子供體，從沉淀池回流的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮?jiǎng)t作為電子受體，通過反硝化作用進(jìn)行脫氮;在微氧曝氣池中，控制廢水的溶氧濃度在0-0.15mg/L，使廢水中的微生物進(jìn)行短程硝化和同步硝化反硝化作用;在沉淀池中，廢水進(jìn)行泥水分離，污泥部分回流至前置反硝化池，為反硝化細(xì)菌提供硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮作為電子受體，剩余污泥定期排放;
3)步驟2)中泥水分離后的上清液排入混凝結(jié)晶除磷澄清器，往澄清器內(nèi)加入PFS和PAM，與廢水混合均勻進(jìn)行深度脫氮除磷，處理后的清水達(dá)標(biāo)排放。
作為優(yōu)選，所述的步驟1)中得到的沼氣經(jīng)過收集、純化處理后用作發(fā)電，生產(chǎn)的電能給步驟2)中的設(shè)備供能。
作為優(yōu)選，所述的步驟1)中厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣和所述的步驟4)中深度脫氮除磷產(chǎn)生的結(jié)晶固體一起作為生產(chǎn)有機(jī)肥的原料。
作為優(yōu)選，所述的步驟1)中UASB反應(yīng)器的水力停留時(shí)間為15天。
作為優(yōu)選，所述的步驟2)中的微氧曝氣同步脫氮除碳反應(yīng)器中，廢水在前置反硝化池、微氧曝氣池和沉淀池的水力停留時(shí)間分別為0.625天、4.0天和0.625天。
作為優(yōu)選，所述的步驟2)中的微氧曝氣同步脫氮除碳反應(yīng)器中，沉淀池的污泥回流倍數(shù)為前置反硝化池進(jìn)水流量的3倍。
作為優(yōu)選，所述的步驟3)中混凝結(jié)晶除磷澄清器的水力停留時(shí)間為4小時(shí)，其運(yùn)行模式為連續(xù)式。
作為優(yōu)選，步驟3)中所述的混凝結(jié)晶除磷澄清器的PFS的投加量為1.0mL/L廢水，PAM的投加量為2.5mL/L廢水。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)本發(fā)明的工藝出水水質(zhì)好、總水力停留時(shí)間短、占地面積少。本發(fā)明僅用UASB+微氧曝氣同步脫氮除碳系統(tǒng)+混凝深度脫氮除磷系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)豬場(chǎng)養(yǎng)殖廢水的深度凈化，相對(duì)于氧化塘和人工濕地等處理工藝，極大地減少了占地面積和總水力停留時(shí)間。規(guī)模化豬場(chǎng)養(yǎng)殖廢水經(jīng)過多層次的組合處理工藝，可使出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(2014年二次征求意見稿)排放要求，實(shí)現(xiàn)提標(biāo)改造。
(2)微氧曝氣同步高效脫氮除碳系統(tǒng)具有脫氮除碳效率高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低，運(yùn)行管理方便的特點(diǎn)。①微氧曝氣同步高效脫氮除碳反應(yīng)器的CODCr去除率高達(dá)90%，總氮去除率高達(dá)90%，總磷去除率為70%左右。豬場(chǎng)養(yǎng)殖廢水中的主要污染物CODCr、總氮和總磷在此單元可以得到非常有效的去除。②利用微氧曝氣生化反應(yīng)器污泥回流，保證系統(tǒng)內(nèi)厭氧反硝化池處理單元的高污泥濃度，使水流保持循環(huán)流動(dòng)，強(qiáng)化了泥水接觸，加強(qiáng)同步脫氮除碳功能，系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。③微氧曝氣系統(tǒng)采取溶解氧控制儀自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)的溶氧濃度，實(shí)現(xiàn)同步短程硝化反硝化，脫氮效率高，運(yùn)行管理方便。④由于系統(tǒng)采取微氧曝氣，相對(duì)于純氧曝氣，可以減少25%的曝氣量，有效降低運(yùn)行成本。
(3)本發(fā)明采取物化混凝結(jié)晶，可有效去除養(yǎng)殖廢水的氮磷含量，得到的混凝結(jié)晶沉淀可用作肥料。物化混凝對(duì)廢水進(jìn)行深度脫氮除磷的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)廢水養(yǎng)分回收，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢水的資源化利用。此外，由于本工藝的混凝結(jié)晶除磷澄清器所用的藥劑量相對(duì)較少，所以能夠降低混凝系統(tǒng)的藥劑成本。
(4)本發(fā)明對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢水厭氧發(fā)酵后的低碳氮比沼液脫氮除磷效率高，且無需再外加碳源和堿度。
(5)本發(fā)明的豬場(chǎng)養(yǎng)殖廢棄物資源化利用率高。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電，生產(chǎn)的電能供應(yīng)微氧曝氣同步脫氮除碳反應(yīng)器的動(dòng)力設(shè)備，實(shí)現(xiàn)能源回收利用，降低運(yùn)行成本。同時(shí)固液分離產(chǎn)生的廢渣、厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣和混凝結(jié)晶固體可以用作生產(chǎn)有機(jī)肥的原料，使養(yǎng)殖廢棄物資源回收利用率最大化。
