申請日2014.01.09
公開(公告)日2014.04.16
IPC分類號C02F9/14
摘要
本發(fā)明公開了一種畜禽廢水處理系統(tǒng)及其處理方法，屬于畜禽養(yǎng)殖廢水的處理領(lǐng)域。它包括依次串聯(lián)的水量調(diào)節(jié)池、EGSB厭氧反應(yīng)器和塔式生物濾池，所述的EGSB厭氧反應(yīng)器內(nèi)中設(shè)置有機械攪拌器，所述的EGSB厭氧反應(yīng)器的部分出水通過泵抽送至該EGSB厭氧反應(yīng)器底部進(jìn)行內(nèi)回流，通過控制閥門的啟閉及開啟度控制回流水，回流水經(jīng)過機械攪拌器推動葉輪轉(zhuǎn)動后接入EGSB厭氧反應(yīng)器底部與布水器連接的布水管。采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，處理后的廢水不僅能達(dá)到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18596-2001)的標(biāo)準(zhǔn)，而且廢水處理的基建和運行成本更低。
權(quán)利要求書
1.一種畜禽廢水處理系統(tǒng)，它包括依次串聯(lián)的水量調(diào)節(jié)池(1)、EGSB厭氧反應(yīng)器 (2)和塔式生物濾池(3)，其特征在于：
所述的EGSB厭氧反應(yīng)器(2)內(nèi)中設(shè)置有機械攪拌器(21)，所述的EGSB厭氧反應(yīng) 器(2)的部分出水通過泵抽送至該EGSB厭氧反應(yīng)器(2)底部進(jìn)行內(nèi)回流，通過控制 閥門的啟閉及開啟度控制回流水，回流水經(jīng)過機械攪拌器(21)推動葉輪(22)轉(zhuǎn)動后 接入EGSB厭氧反應(yīng)器(2)底部與布水器(25)連接的布水管，所述布水器(25)同時 接入來自水量調(diào)節(jié)池(1)的廢水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的畜禽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)還包括氧化塘(4) 和潛流式人工濕地(5)，經(jīng)塔式生物濾池(3)處理的出水依次流經(jīng)氧化塘(4)、潛流 式人工濕地(5)進(jìn)行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的畜禽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的EGSB厭氧反應(yīng)器 (2)的頂部設(shè)置有氣體收集管道(23)，氣體收集管道(23)與氧化塘(4)表面設(shè)置 的曝氣機(41)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的畜禽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：進(jìn)入到氧化塘(4)的廢 水由安裝在氧化塘(4)底部的布水器(25)進(jìn)行均勻布水。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的畜禽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的潛流式人工濕地(5) 從上到下依次設(shè)置四級填料層，分別為細(xì)沙、粘土、碎石和碎磚，所述潛流式人工濕地 (5)表層種植的植物為蘆葦、香蒲、水葫蘆、水芹菜、美人蕉、苦草、軟水草中的一 種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的畜禽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述塔式生物濾池(3) 從頂部向下依次設(shè)置有高位水箱(31)、旋轉(zhuǎn)布水器(32)、濾料層和集水箱(33)，所 述EGSB厭氧反應(yīng)器(2)處理后的出水通過上部管道自流到塔式生物濾池(3)頂部的 高位水箱(31)中，經(jīng)旋轉(zhuǎn)布水器(32)均勻布水，再由濾料層流出后由集水箱(33) 收集。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的畜禽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的濾料層包括三級， 依次為礦化垃圾、礦化垃圾和煤渣，液固比為1:10～1:15，其中，第二級濾料層中蚯蚓和 礦化垃圾的質(zhì)量比為1:5～1:10。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的畜禽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的EGSB厭 氧反應(yīng)器(2)的高徑比為5:1～8:1，葉輪(22)的直徑為EGSB厭氧反應(yīng)器(2)直徑的 3/5～4/5，機械攪拌器(21)上沿機械攪拌器(21)的攪拌軸均勻分布的葉輪(22)有4～6 片，轉(zhuǎn)速為120-180r/min，EGSB厭氧反應(yīng)器(2)回流流量為進(jìn)水流量的3～5倍。
9.一種畜禽廢水的處理方法，其步驟為：
(A)畜禽廢水經(jīng)水量調(diào)節(jié)池(1)調(diào)節(jié)水量后由提升泵提升至EGSB厭氧反應(yīng)器(2)， 由安裝在EGSB厭氧反應(yīng)器(2)底部的布水器(25)進(jìn)行均勻布水，廢水中的有機物充 分與EGSB厭氧反應(yīng)器(2)底部的污泥接觸，大部分被處理吸收;
同時，EGSB厭氧反應(yīng)器(2)的部分出水通過管道送至EGSB厭氧反應(yīng)器(2)底部 進(jìn)行回流，用于推動EGSB厭氧反應(yīng)器(2)內(nèi)機械攪拌器(21)的葉輪(22)轉(zhuǎn)動并接 入EGSB厭氧反應(yīng)器(2)底部的布水器(25)進(jìn)行布水;
EGSB厭氧反應(yīng)器(2)厭氧產(chǎn)生的甲烷通過氣體收集管道(23)收集;
(B)EGSB厭氧反應(yīng)器(2)處理后的出水自流到塔式生物濾池(3);
(C)塔式生物濾池(3)處理后的出水自流到氧化塘(4)底部，由安裝在氧化塘 (4)底部的布水器(25)進(jìn)行均勻布水，氧化塘(4)表面曝氣機(41)利用該步驟(A) 中的收集氣和空氣的混合氣體進(jìn)行曝氣，塘內(nèi)處于厭氧和好氧交替;
(D)氧化塘(4)處理后的出水通過管道自流入潛流式人工濕地(5);
(E)經(jīng)過潛流式人工濕地(5)處理后的出水通過管道排入就近的河流(6)中。
說明書
一種畜禽廢水處理系統(tǒng)及其處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于畜禽養(yǎng)殖廢水的處理領(lǐng)域，更具體地說，是一種畜禽廢水處理的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)
近幾年，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展加速了畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的污染物，特別是養(yǎng)殖 場廢水，造成的環(huán)境污染問題也日漸突出。養(yǎng)豬場廢水中除了含有大量的沖洗水外，還含有 尿液、糞便殘渣、飼料殘渣等，有機物及懸浮物濃度高，成分復(fù)雜，屬于典型的“三高”廢 水，即高有機物濃度、高懸浮物、高氮磷濃度，給達(dá)標(biāo)處理造成了很大的難度。據(jù)有關(guān)研究 顯示，豬糞尿的COD高達(dá)20000-30000mg/L，排放廢水的BOD5高達(dá)2000-8000mg/L，其中 的氮、磷濃度是生活污水的20～50倍。
厭氧-好氧組合工藝是近幾年普遍應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的工藝。目前國內(nèi)外多數(shù)采 用SBR工藝作為厭氧階段的后處理，楊虹等(楊虹，李道棠，朱章玉，等.集約化養(yǎng)豬場沖欄 水的達(dá)標(biāo)處理[J].上海交通大學(xué)學(xué)報，2000，34(4)：550-560.)小試中發(fā)現(xiàn)：如果不外添加 堿，處理效果往往不理想，NH4+-N的去除率小于60%，出水中NH4+-N的濃度為600mg/L 左右。Bernet等采用了類似于A/O工藝的厭氧SBR-好氧SBR組合工藝處理豬場廢水，TOC 去除率81%-91%，NH4+-N去除率97%，TN去除率僅有58.5%，效果不理想，并且需要將好 氧SBR出水回流至厭氧SBR，水力停留時間(HRT)長達(dá)22-30天。鄧良偉等采用水解-SBR- 活性炭吸附工藝處理規(guī)�；i場糞污，但處理的費用太高，難以大規(guī)模推廣。楊朝暉等(
楊朝暉，曾光明，高鋒.固液分離-UASB-SBR工藝處理養(yǎng)豬場廢水的試驗研究[J].湖南大 學(xué)學(xué)報，2002，29(6)95-99.)采用固液分離-UASB-SBR組合工藝處理養(yǎng)豬場廢水。但該工藝 流程復(fù)雜，穩(wěn)定性較差。上述研究集中于組合工藝對養(yǎng)殖廢水處理的水質(zhì)凈化，忽略了厭氧 過程產(chǎn)生的CH4污染控制。而CH4是一種重要的溫室氣體，對全球變暖的溫室效應(yīng)僅次于 CO2，其全球百年增溫潛勢是CO2的25倍。
EGSB反應(yīng)器和塔式生物濾池在處理畜禽廢水方面已經(jīng)有一定的應(yīng)用。中國專利申請?zhí)枺?CN201210596235.2，公開日：2013年04月24日的專利申請文件，公開一種微氧膨脹顆粒污 泥床-鋼渣生物濾池污水處理系統(tǒng)，用以解決好氧活性污泥法占地面積大、曝氣能耗高和剩余 污泥產(chǎn)量大的問題。該系統(tǒng)由微氧膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器和鋼渣生物濾池串聯(lián)組合而成。其 不足之處在于：1)鋼渣填料的成本較高，僅原料成本就為3000-4000元/噸，而礦化垃圾、爐 渣的這類生物填料的成本低于400元/噸(主要包括：電費，運輸費，勞務(wù)費等)。石磊按照 快濾系統(tǒng)設(shè)計原則構(gòu)建的示范工程，處理規(guī)模50t/d，噸處理成本僅為5.1元(錢小青,牛東 杰,樓紫陽,等.填埋場礦化垃圾資源綜合利用研究進(jìn)展[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2006,14(2): 62-64.);2)鋼渣填料的主要依靠吸附作用去除污染物，濾料堵塞或達(dá)到吸附飽和后，更換濾 料或者再生都會增加運行成本和人工作業(yè)時間，而礦化垃圾作為生物濾料主要依靠表面附著 了數(shù)量龐大、種類繁多、代謝能力極強的微生物群落進(jìn)行生物降解，通過在礦化垃圾中增加 蚯蚓，可以在不借助人工作業(yè)的情況下的增加填料的透水性能，提高處理效果和過濾周期; 3)沒有對EGSB反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行充分利用;4)EGSB反應(yīng)器僅依靠多孔布水板布水 能增加垂直方向上的擾動，但對水平方向上的擾動作用較小，對泥水之間的接觸面積的增加 效果有限，以至泥水接觸不充分。
此外，采用礦化垃圾等固體廢棄物作為填料的塔式生物濾池雖然運行成本較低，但在實 際應(yīng)用中存在著濾料堵塞的問題。
發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的
針對現(xiàn)有技術(shù)中畜禽廢水處理中厭氧處理過程CH4氣體無序排放，EGSB反應(yīng)器存在顆粒 污泥床與廢水接觸不充分，反應(yīng)器底部負(fù)荷過重，塔式生物濾池濾料堵塞的問題，本發(fā)明提 供了一種畜禽廢水處理系統(tǒng)及其處理方法，處理后的廢水不僅能達(dá)到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排 放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18596-2001)的標(biāo)準(zhǔn)，而且廢水處理的基建和運行成本更低。
2、技術(shù)方案
為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
一種畜禽廢水處理系統(tǒng)，它包括依次串聯(lián)的水量調(diào)節(jié)池、EGSB厭氧反應(yīng)器和塔式生物濾 池，所述的EGSB厭氧反應(yīng)器內(nèi)中設(shè)置有機械攪拌器，所述的EGSB厭氧反應(yīng)器的部分出水通 過泵抽送至該EGSB厭氧反應(yīng)器底部進(jìn)行內(nèi)回流，通過控制閥門的啟閉及開啟度控制回流水， 回流水經(jīng)過機械攪拌器推動葉輪轉(zhuǎn)動后接入EGSB厭氧反應(yīng)器底部與布水器連接的布水管，所 述布水器同時接入來自水量調(diào)節(jié)池的廢水。
優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括氧化塘和潛流式人工濕地，經(jīng)塔式生物濾池處理的出水依次流經(jīng) 氧化塘、潛流式人工濕地進(jìn)行處理。
優(yōu)選地，所述的EGSB厭氧反應(yīng)器的頂部設(shè)置有氣體收集管道，氣體收集管道與氧化塘表 面設(shè)置的曝氣機連接。
優(yōu)選地，進(jìn)入到氧化塘的廢水由安裝在氧化塘底部的布水器進(jìn)行均勻布水。
優(yōu)選地，所述的潛流式人工濕地從上到下依次設(shè)置四級填料層，分別為細(xì)沙、粘土、碎 石和碎磚，所述潛流式人工濕地表層種植的植物為蘆葦、香蒲、水葫蘆、水芹菜、美人蕉、 苦草、軟水草中的一種或幾種。利用潛流式人工濕地內(nèi)填料表面的生物膜、根系及表層土和 填料的截流作用，處理廢水;處理后的廢水中N、P及有機物量均達(dá)到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排 放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18596-2001)的允許值。
優(yōu)選地，所述塔式生物濾池從頂部向下依次設(shè)置有高位水箱、旋轉(zhuǎn)布水器、濾料層和集 水箱，所述EGSB厭氧反應(yīng)器處理后的出水通過上部管道自流到塔式生物濾池頂部的高位水箱 中，經(jīng)旋轉(zhuǎn)布水器均勻布水，再由濾料層流出后由集水箱收集。廢水中的部分P被吸附，NO3—-N 和NH4+-N濃度降低，有機物得到進(jìn)一步生物降解。
優(yōu)選地，所述的濾料層包括三級，依次為礦化垃圾、礦化垃圾和煤渣，液固比為1:10～1:15， 其中，第二級濾料層中蚯蚓和礦化垃圾的質(zhì)量比為1:5～1:10。
優(yōu)選地，所述的EGSB厭氧反應(yīng)器的高徑比為5:1～8:1，葉輪的直徑為EGSB厭氧反應(yīng)器直 徑的3/5～4/5，機械攪拌器上沿機械攪拌器的攪拌軸均勻分布的葉輪有4～6片，轉(zhuǎn)速為 120-180r/min，EGSB厭氧反應(yīng)器回流流量為進(jìn)水流量的3～5倍。
一種畜禽廢水的處理方法，其步驟為：
(A)畜禽廢水經(jīng)水量調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量后由提升泵提升至EGSB厭氧反應(yīng)器，由安裝在 EGSB厭氧反應(yīng)器底部的布水器進(jìn)行均勻布水，廢水中的有機物充分與EGSB厭氧反應(yīng)器底部 的污泥接觸，大部分被處理吸收;
同時，EGSB厭氧反應(yīng)器的部分出水通過管道送至EGSB厭氧反應(yīng)器底部進(jìn)行回流，用于 推動EGSB厭氧反應(yīng)器內(nèi)機械攪拌器的葉輪轉(zhuǎn)動并接入EGSB厭氧反應(yīng)器底部的布水器進(jìn)行布 水;
EGSB厭氧反應(yīng)器厭氧產(chǎn)生的甲烷(CH4)通過氣體收集管道收集;
(B)EGSB厭氧反應(yīng)器處理后的出水自流到塔式生物濾池;
(C)塔式生物濾池處理后的出水自流到氧化塘底部，由安裝在氧化塘底部的布水器進(jìn) 行均勻布水，氧化塘表面曝氣機利用該步驟(A)中的收集氣和空氣的混合氣體進(jìn)行曝氣， 塘內(nèi)處于厭氧和好氧交替，廢水中的N、P得到進(jìn)一步去除，有機物得到進(jìn)一步生物降解;
(D)氧化塘處理后的出水通過管道自流入潛流式人工濕地;
(E)經(jīng)過潛流式人工濕地處理后的出水通過管道排入就近的河流中。
礦化垃圾是指在填埋場中填埋多年(南方8～10年，北方12～15年)，基本達(dá)到穩(wěn)定化，已 可進(jìn)行開采利用的生活垃圾。礦化垃圾具備良好穩(wěn)定的多孔結(jié)構(gòu)，具有較大的吸附比表面積， 有機質(zhì)含量高，陽離子交換容量大，并且在長期的生物降解過程中，礦化垃圾表面附著了數(shù) 量龐大、種類繁多、代謝能力極強的微生物群落，對高濃度的污水有很好的處理功能。
3、有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
(1)EGSB厭氧反應(yīng)器的一部分出水通過泵抽送至反應(yīng)器底部進(jìn)行內(nèi)回流，通過控制閥 門的啟閉及開啟度控制回流水，回流水經(jīng)過機械攪拌器推動葉輪的轉(zhuǎn)動后接入布水管，通過 葉輪的攪動作用和隨之產(chǎn)生的上升流速，增加了泥水在水平方向上和垂直方向上的擾動，顆 粒污泥完全達(dá)到流化狀態(tài)，一方面增加了泥水之間的接觸面積，使生化反應(yīng)速率明顯提高， 從而大大提高了反應(yīng)器去除有機物的能力，另一方面固體的流化狀態(tài)可以減輕反應(yīng)器底部負(fù) 荷過重的狀況，從而增加了反應(yīng)器對有機負(fù)荷的承受能力;同時由于回流水的稀釋作用，增 加了顆粒污泥的抗沖擊負(fù)荷能力;此外，EGSB厭氧反應(yīng)器的內(nèi)部通過設(shè)置機械攪拌器，機械 攪拌器依靠水流的流動驅(qū)動，減少了電機設(shè)備的使用，從而降低了基建和運行成本;
(2)塔式生物濾池的第二級濾料層中通過在礦化垃圾濾料中引入蚯蚓，提高了礦化垃圾 的透水性能，避免了填料堵塞問題，促進(jìn)了有機物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化，對氮、磷去除有很大幅度的 提高;塔式生物濾池的填料采用礦化垃圾和煤渣，屬于廢物的再利用，極大地降低了運營成 本;
(3)該組合工藝中，后續(xù)處理采用氧化塘和潛流式人工濕地，充分利用已有資源，減小 了基建投資;EGSB厭氧反應(yīng)器有較大的高徑比，減小了占地面積;
(4)塔式生物濾池出水依靠布水管從氧化塘底部均勻布水，保證了污染物與微生物的良 好接觸，有效提高了負(fù)荷及處理效率;
(5)EGSB厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣(CH4)氣體，通過氣體管道接入氧化塘表面的曝氣 機，和空氣混合后對氧化塘進(jìn)行曝氣，利用水體中氨氧化菌對甲烷的同等氧化能力削減了溫 室氣體CH4的排放，減少了二次污染;同時通過控制曝氣機對氧化塘進(jìn)行間歇式曝氣，在塘 內(nèi)形成了厭氧和好氧的交替環(huán)境，有效地提高了污水中的N、P、有機物的去除率。
