專利名稱：一種高含氮豬場廢水處理組合工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種豬場廢水處理工藝，屬環(huán)保廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國畜牧業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)競爭的日趨激烈，畜牧業(yè)的規(guī)模化、集約化發(fā)展已成 為一必然趨勢，規(guī)?；B(yǎng)豬場具有較高的畜禽飼養(yǎng)技術(shù)，統(tǒng)一的管理，降低了成本，提高了 經(jīng)濟(jì)效益，但由于大量集中的糞便污水排放引起的環(huán)境污染問題也越來越嚴(yán)重，畜禽排放 的大量糞尿與養(yǎng)殖場的大量廢水，所含氮、磷及COD等污染物濃度非常高，含有大量有機(jī) 物、氨氮。有關(guān)資料表明，豬場廢水中B0D高達(dá)2000 5000mg/L，C0D 5000 20000mg/L， NH4+-N 400 1500mg/L， TN 600 2000mg/L， TP100 300mg/L，可見豬場廢水中氮的濃度 基本上是生活污水的20 50倍。據(jù)國家環(huán)境保護(hù)總局對全國23個(gè)省(區(qū))市規(guī)?；?禽養(yǎng)殖業(yè)污染狀況調(diào)查表明，畜禽糞便產(chǎn)生量為工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量的2. 4倍，畜禽糞 便化學(xué)需氧量(C0D)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國工業(yè)廢水和生活污水化學(xué)需氧量排放量之和。
養(yǎng)殖業(yè)的糞尿排泄物及廢水中含有大量有機(jī)物、氮、磷、懸浮物及致病菌并產(chǎn)生惡 臭，對環(huán)境質(zhì)量造成極大影響，急需治理。而由于養(yǎng)豬場污水處理不同與工業(yè)污水處理，養(yǎng) 豬場經(jīng)濟(jì)效益不高限制了污水處理投資金額不可能太大，這就需要投資少、處理效果好、最 好能回收一部分資源，有一定的經(jīng)濟(jì)效益。而養(yǎng)豬場的污水處理通常并不是僅采用一種處 理方法，而是需要根據(jù)地區(qū)的社會條件，自然條件不同，以及豬場的性質(zhì)規(guī)模、生產(chǎn)工藝、污 水?dāng)?shù)量和質(zhì)量、凈化程度和利用方向，采用幾種處理方法和設(shè)備組合成一套污水處理工藝。 我國近年來采用的養(yǎng)豬場污水處理工藝主要有 (1)組合式穩(wěn)定塘工藝采用新型厭氧_兼氧組合式穩(wěn)定塘工藝，該工藝主體的組 合式穩(wěn)定塘設(shè)計(jì)成倒置截頭圓錐型，由下向上設(shè)置3個(gè)微生物反應(yīng)區(qū)，即厭氧反應(yīng)區(qū)、兼氧 反應(yīng)區(qū)、好氧和藻類生長區(qū)，污水由下向底部均勻向上流動，污水在塘內(nèi)的停留時(shí)間為12d。 整個(gè)厭氧_兼氧_組合穩(wěn)定塘出水C0Dcr 的質(zhì)量濃度保持在3000mg/l， C0Dcr去除率一般 為70%左右。(2)UASB+S服工藝采用上流式厭氧污泥床UASB反應(yīng)器發(fā)酵工藝，沼液經(jīng)過 SBR池好氧處理后可進(jìn)行農(nóng)田灌溉。(3) ZWD新型沼氣池+生物循環(huán)處理工藝采用的ZWD 型沼氣池是頂蓋直管進(jìn)料，無活動蓋，側(cè)面中層大出料口的水壓式沼氣池型。(4)酸化+高 速濾池+生物氧化塘通過一個(gè)調(diào)節(jié)酸化池和兩個(gè)串聯(lián)的高速生物濾池進(jìn)行厭氧好氧生物 處理，處理后的污水進(jìn)入生物氧化塘進(jìn)一步降解蓄存，進(jìn)行農(nóng)田灌溉。(5)強(qiáng)化預(yù)處理+高 效折流厭氧反應(yīng)器+氧化塘。(6)A0F工藝該工藝通過生物處理采用高效厭氧污泥池和高 效好氧生物處理設(shè)備，最后經(jīng)過精處理去除殘留的污染物，使廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。(7)多級 酸化-人工濕地處理工藝。 目前國內(nèi)外雖然對養(yǎng)殖場廢水的處理雖有許多研究，也有上述的一些處理方法， 但是，從已有的報(bào)導(dǎo)資料綜合分析，目前無論哪種方法處理效果都不理想，或是出水水質(zhì)達(dá) 不到排放要求，或是成本太高而無法在我國推廣應(yīng)用。規(guī)模化豬場廢水是一種有機(jī)質(zhì)和氨 氮濃度都很高的廢水，單獨(dú)的厭氧或好氧工藝對處理規(guī)?；i場廢水都是不適合的，單獨(dú)厭氧工藝的出水達(dá)不到排放要求，單獨(dú)的好氧工藝不能承受如此高濃度、高負(fù)荷的廢水，必 然出現(xiàn)污泥膨脹等一系列問題，而且運(yùn)行費(fèi)用較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種處理高含氮豬場廢水的新工藝，以解決上述廢水處理方 法存在的問題.針對豬場廢水水質(zhì)水量變化大、營養(yǎng)元素比例失調(diào)、氨氮含量高的特點(diǎn)，同 時(shí)考慮深度脫氮、深度去除有機(jī)物的問題，提出了 IOC-膜法SBBR-人工濕地組合工藝。養(yǎng) 殖廢水在經(jīng)過處理后，其排放廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是 本發(fā)明采用無動力內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)器(IOC) -SBBR序批式生物膜反應(yīng)器_人工 濕地組合工藝。 本發(fā)明采用的無動力內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)器(IOC)是一種新型的厭氧反應(yīng)器，
無動力內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)器如圖2所示，由反應(yīng)器罐體(4)、進(jìn)水管(6)、出水管 (3)、三相分離器(8)、提升管(10)、內(nèi)回流管(5)、外回流管(9)、氣液分離器(2)、進(jìn)料泵 (7)、沼氣出管(1)等組成。由三相分離器(8)、提升管(10)、氣液分離器(2)、內(nèi)回流管(5) 組成氣液的內(nèi)循環(huán)路徑；由三相分離器(8)、提升管(10)、氣液分離器(2)、外回流管(9)組 成氣液的外循環(huán)路徑。 有機(jī)廢水從厭氧器罐體進(jìn)入?yún)捬豕迌?nèi)，在厭氧器罐體內(nèi)與帶厭氧菌和懸浮污泥接 觸，發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，沼氣氣泡形成過程中對液體作膨脹功而產(chǎn)生氣體提升作用；產(chǎn)生的沼氣 同挾帶小顆粒的污泥進(jìn)入氣液分離器，進(jìn)入氣液分離器的液體分別從兩條路徑重返回反應(yīng) 罐體內(nèi)，一條是通過內(nèi)回流管進(jìn)入?yún)捬跗鞴摅w底部；一條是通過外回流管進(jìn)入?yún)捬跗鞴摅w
底部。因在厭氧器保溫層及反應(yīng)液保護(hù)下保持較高的溫度狀態(tài)，器外的外回流管處于大氣 環(huán)境，外回流管中混合液溫度明顯低于器內(nèi)物料，所以上升管內(nèi)氣液混合物密度更小，回流 管內(nèi)泥水混合物密度更大，使得提升管和外回流管物料形成了較大的密度差而加速了氣泡 的提升。 本發(fā)明采用的SBBR序批式生物膜反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置填料，填料選用纖維、活 性炭等，填料為微生物提供了更為有利的生存和繁殖環(huán)境。在縱向上微生物構(gòu)成一個(gè)由細(xì) 菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物等多個(gè)營養(yǎng)級組成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，在橫向上順?biāo)鞯?載體的方向構(gòu)成了一個(gè)懸浮好氧型、附著好氧型、附著兼氧型和附著厭氧型的具有多種不 同活動能力、呼吸類型、營養(yǎng)類型的微生物系統(tǒng)，從而大大提高了反應(yīng)器的處理能力和穩(wěn)定 性。SBR的序批式運(yùn)行模式使其兼有活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)，有利于提高系統(tǒng)的抗沖 擊負(fù)荷能力。同時(shí)生物膜在加大反應(yīng)器內(nèi)生物量和生物種類方面有更優(yōu)的條件，并能保證 世代較長的微生物(如硝化菌)生存，利于硝化反應(yīng)；另一方面生物膜載體從表面到內(nèi)部存 在溶解氧濃度的梯度現(xiàn)象，相應(yīng)有好氧、缺氧和兼氧區(qū)狀態(tài)，這又為直接脫氮提供了良好的 環(huán)境。 本發(fā)明的工藝流程為 (1)廢水經(jīng)污水收集管網(wǎng)收集后，經(jīng)過機(jī)械格柵的截留，去除污水中的大顆粒污染
物質(zhì)和漂浮物，保護(hù)水泵及其他處理設(shè)施能正常運(yùn)行，廢水進(jìn)入水解酸化池。
(2)水解酸化池池內(nèi)的厭氧環(huán)境使有機(jī)廢物發(fā)生生物降解，同時(shí)起到對養(yǎng)殖廢水水質(zhì)水量均質(zhì)調(diào)節(jié)的作用，水解酸化池設(shè)置在為地下式。 (3)廢水通過潛水泵提升，由底部進(jìn)入無動力內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)器，經(jīng)過內(nèi)外循環(huán) 厭氧反應(yīng)器高效厭氧消解，在去除大部分COD后溢流進(jìn)入SBmH周節(jié)池；由于SBBR反應(yīng)器為 間斷式進(jìn)水，SBBR調(diào)節(jié)池能起到調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的作用。 (4) SBBR反應(yīng)器的進(jìn)水從SBBR調(diào)節(jié)池泵入，經(jīng)過由鼓風(fēng)機(jī)向SBBR底部供氣，在曝 氣階段進(jìn)行好氧硝化，在靜置階段進(jìn)行厭氧/兼氧反硝化反應(yīng)后，進(jìn)一步的去除廢水水的 COD、氨氮和磷等污染物，使廢水達(dá)到GB 18596-2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。
(5)序批式生物膜反應(yīng)器(SBBR)的出水再經(jīng)過人工濕地的深度處理，利用人工濕 地系統(tǒng)中基質(zhì)-水生植物-微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，通過基質(zhì)過濾、吸附、 沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實(shí)現(xiàn)對污水的高效凈化，同時(shí)也可以根據(jù)人工濕 地的處理能力，適當(dāng)調(diào)整SBBR反應(yīng)器的曝氣量，使SBBR反應(yīng)器運(yùn)行效果與能耗量達(dá)到最優(yōu) 組合。 廢水經(jīng)處理后，出水水質(zhì)達(dá)到GB 18596-2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較的有益效果是，處理豬場廢水效果好，耗能少，可實(shí)現(xiàn)豬場 廢水的達(dá)標(biāo)排放。廢水處理中所需的動力，可用產(chǎn)生的沼氣發(fā)電來解決，對于遠(yuǎn)離動力電源 的豬場更有實(shí)用價(jià)值。 本發(fā)明可適用于大中型豬場廢水的處理和綜合利用。


圖1為IOC-膜法SBR-人工濕地組合工藝技術(shù)路線圖
圖2為無動力內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖 圖中圖號為(1)沼氣出管；(2)氣液分離器；(3)出水管；(4)反應(yīng)器罐體；(5)內(nèi) 回流管；(6)進(jìn)水管；(7)進(jìn)料泵；(8)三相分離器；(9)外回流管；(10)提升管。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例 本發(fā)明實(shí)施例在萬頭豬的養(yǎng)殖場實(shí)施，本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明組合工藝路線， 分別建造了機(jī)械格柵除渣池、水解酸化池、無動力內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)器、SBBR調(diào)節(jié)池、SBBR 處理池以及人工濕地。 本實(shí)施例豬場廢水，日處理量為150m3/d，廢水水質(zhì)COD 5000 10000mg/L， NH4+-N 400 1500mg/L， TP30 100mg/L。廢水進(jìn)入水解酸化池，再進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，利用 異養(yǎng)菌的代謝功能將難生物降解有機(jī)物分解成易生物降解的小分子有機(jī)物，并且同時(shí)礦化 有機(jī)氮，降解去除大部分易生物降解有機(jī)物。但厭氧部分并沒有去除MV-N，厭氧環(huán)境反而 使TP增加，厭氧反應(yīng)器出水COD 500 1000mg/L，NH4+-N 400 1500mg/L， TP 50 150mg/ L ;厭氧反應(yīng)器出水經(jīng)過SBBR反應(yīng)器后，確定SBBR運(yùn)行工況進(jìn)水lh、厭氧3h、好氧7h、沉 淀0. 5h、排水0. 5h， SB服出水COD 300 400mg/L， NH4+_N 40 80mg/L TP 5 8mg/L。再 經(jīng)過人工濕地深度處理后，綜合出水水質(zhì)C0D100 200mg/L， NH4+_N 30 60mg/L TP 4 8mg/L。 無動力內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)為一有效容積為25m3、高14. 5m圓筒式厭氧反應(yīng)塔，內(nèi)
5有提升管、回流管、進(jìn)水管、出水管和三相分離器等，廢水在無動力內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)器進(jìn) 行高效厭氧消解，提升管通過內(nèi)、外回流管實(shí)現(xiàn)被處理廢水的內(nèi)、外循環(huán)，在去除大部分COD 后，厭氧處理后的廢水溢流進(jìn)入SBBR調(diào)節(jié)池，產(chǎn)生的沼氣送到貯氣柜儲存。
廢水從SBBR調(diào)節(jié)池泵入SBBR反應(yīng)器，由于SBBR反應(yīng)器為間斷式進(jìn)水，SBBR調(diào)節(jié) 池能起到調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的作用。鼓風(fēng)機(jī)向SBBR底部供氣，在曝氣階段進(jìn)行好氧硝化，在靜 置階段進(jìn)行厭氧/兼氧反硝化反應(yīng)后，廢水在SBBR反應(yīng)器進(jìn)行好氧處理和兼氧硝化、反硝 化反應(yīng)，進(jìn)一步去除了廢水中的COD、氨氮和磷等污染物，此時(shí)的廢水已達(dá)到GB18596-2001 《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。 SB服反應(yīng)器的出水再經(jīng)過人工濕地的深度處理，利用人工濕地系統(tǒng)中基質(zhì)_水生
生物微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，通過基質(zhì)過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸
收和微生物分解來實(shí)現(xiàn)對污水的高效凈化，同時(shí)也可以根據(jù)人工濕地的處理能力，適當(dāng)調(diào)
整SBR反應(yīng)器的曝氣量，使SBBR反應(yīng)器運(yùn)行效果與能耗量達(dá)到最優(yōu)組合。 本實(shí)施例經(jīng)過三個(gè)月的運(yùn)行，說明該發(fā)明所述的豬場廢水處理組合工藝能較好地
解決豬場廢水排放，達(dá)到GB 18596-2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。
權(quán)利要求
一種高含氮豬場廢水處理組合工藝，其特征是，所述工藝采用無動力內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)器(IOC)--SBBR序批式生物膜反應(yīng)器-人工濕地組合工藝，工藝流程為a、廢水經(jīng)污水收集管網(wǎng)收集后，經(jīng)機(jī)械格柵截留，去除污水中的大顆粒污染物質(zhì)和漂浮物，廢水進(jìn)入水解酸化池；b、地下水解酸化池內(nèi)的厭氧環(huán)境使有機(jī)廢物發(fā)生生物降解，同時(shí)起到對養(yǎng)殖廢水水質(zhì)水量均質(zhì)調(diào)節(jié)的作用；c、廢水通過潛水泵提升，從底部進(jìn)入無動力內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)器，經(jīng)過內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)器高效厭氧消解，在去除大部分COD后溢流進(jìn)入SBBR調(diào)節(jié)池；d、SBBR反應(yīng)器的進(jìn)水從SBBR調(diào)節(jié)池泵入，在SBBR反應(yīng)器，經(jīng)過好氧/兼氧硝化和反硝化反應(yīng)后，進(jìn)一步去除廢水的COD、氨氮和磷等污染物，使廢水達(dá)到排放要求；e、序批式生物膜反應(yīng)器(SBBR)的出水經(jīng)人工濕地的深度處理，通過基質(zhì)過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實(shí)現(xiàn)對污水的高效凈化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高含氮豬場廢水處理組合工藝，其特征是，所述無動力 內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)器由反應(yīng)器罐體(4)、進(jìn)水管(6)、出水管(3)、三相分離器(8)、提升管 (10)、內(nèi)回流管(5)、外回流管(9)、氣液分離器(2)、進(jìn)料泵(7)、沼氣出管(1)等組成，由三 相分離器(8)、提升管(10)、氣液分離器(2)、內(nèi)回流管(5)組成氣液的內(nèi)循環(huán)路徑；由三相 分離器(8)、提升管(10)、氣液分離器(2)、外回流管(9)組成氣液的外循環(huán)路徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高含氮豬場廢水處理組合工藝，其特征是，所述SBBR序 批式生物膜反應(yīng)器采用的填料為纖維或活性炭。
全文摘要
一種高含氮豬場廢水處理組合工藝，其特征是，所述工藝采用無動力內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)器(IOC)--SBBR序批式生物膜反應(yīng)器-人工濕地組合工藝，所述組合工藝流程包括a、機(jī)械格柵去除污水中的大顆粒污染物質(zhì)和漂浮物；b、水解酸化；c、內(nèi)外循環(huán)厭氧反應(yīng)器高效厭氧消解；d、SBBR反應(yīng)器的好氧/兼氧硝化；e、人工濕地的深度處理，通過基質(zhì)過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實(shí)現(xiàn)對污水的高效凈化。本發(fā)明可適用于大中型豬場廢水的處理和綜合利用。
文檔編號C02F3/12GK101759323SQ20091018679
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者萬金保, 吳永明, 朱衷榜, 熊繼海, 王順發(fā), 顧平 申請人:江西省科學(xué)院能源研究所;南昌大學(xué)鄱陽湖環(huán)境與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室