專利名稱：：厭氧-序批式膜生物反應器-人工濕地處理豬場廢水的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種處理豬場廢水的方法，尤其涉及一種厭氧-序批式膜生物反應器-人工濕地處理豬場廢水的方法。
背景技術：
：近二十年，尤其是自九十年代以來，我國的畜牧業(yè)發(fā)展迅速。畜牧業(yè)已成為中國農(nóng)村經(jīng)濟中最活躍的增長點和主要的支柱產(chǎn)業(yè)。過去畜牧業(yè)以分散的農(nóng)家畜牧養(yǎng)殖業(yè)為主，現(xiàn)在，規(guī)?；B(yǎng)殖場生產(chǎn)已占主要地位。畜禽規(guī)?；酗曫B(yǎng)，有利于提高飼養(yǎng)技術、防疫能力和管理水平，與傳統(tǒng)飼養(yǎng)方式(農(nóng)戶散養(yǎng))相比，規(guī)?；曫B(yǎng)能夠大大提高生產(chǎn)效率和飼料轉換率，降低生產(chǎn)成本，從而增加經(jīng)濟效益。規(guī)?；B(yǎng)殖場數(shù)量的迅速增加導致了畜禽排放大量糞尿污水，這些污水未經(jīng)處置直接排放，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的污染，尤其是對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極其不良的影響。規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場排放的污染物量大，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，含有大量有機物、氨氮，有關資料表明，豬場廢水中BOD高達20005000mg/L，COD500020000mg/L，NH4+_N4001500mg/L，TN6002000mg/L，TPlOO300mg/L，可見豬場廢水中氮的濃度基本上是生活污水的2050倍。2003年，豬、牛、雞三大類畜禽糞便排放總量達30.87億噸、糞便中COD(化學需氧量)含量7741萬噸，是全國工業(yè)和生活污水COD排放量的5.07倍。然而，由于糞污處理技術的相對落后，約有80%養(yǎng)殖場糞污未經(jīng)處理直接排放，造成了日益嚴重的環(huán)境污染，構建適合不同養(yǎng)殖規(guī)模的養(yǎng)殖廢棄物污染治理模式成為解決養(yǎng)殖廢棄物環(huán)境污染的關鍵。目前規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場所帶來的嚴重污染已引起政府、養(yǎng)殖場業(yè)主和環(huán)保研究單位的重視，相繼開發(fā)了不同處理工藝，并建立了各式養(yǎng)殖廢水處理工程。針對豬場廢水富含氮、磷有機物的水質(zhì)特點，目前采用的處理工藝主要有生態(tài)化處理與生物反應器處理兩種模式。生態(tài)化處理處理模式主要包括人工濕地系統(tǒng)、土地處理系統(tǒng)和穩(wěn)定塘系統(tǒng)，建設費用較低，運行成本低廉，需要耗費大量的土地資源；生物反應器處理模式主要包括厭氧、好氧及它們的組合工藝，具有占地少、工藝運行可控等優(yōu)點?，F(xiàn)在我國部分地區(qū)，規(guī)?；B(yǎng)豬場已建成的污水處理大部分都采用了“豬-沼-果”等模式，該具有一定的生態(tài)和經(jīng)濟效益，但由于只利用了沼氣池處理養(yǎng)豬廢水，僅對有機污染物(COD)具有較好的去除效果，而對養(yǎng)豬廢水中大量的氮、磷等能使水體發(fā)生嚴重富營養(yǎng)化幾乎沒有去除的能力。目前國內(nèi)外雖然對養(yǎng)殖場廢水的處理有許多研究，也存在諸多的處理方法，但是，從已有的報導資料綜合分析，目前無論哪種方法處理效果都不理想，或是出水水質(zhì)達不到排放要求，或是成本太高而無法在我國推廣應用。規(guī)?；i場廢水是一種有機質(zhì)和氨氮濃度都很高的廢水，單獨的厭氧或好氧工藝對處理規(guī)?；i場廢水都是不適合的，單獨厭氧工藝的出水達不到排放要求，單獨的好氧工藝不能承受如此高濃度、高負荷的廢水，必然出現(xiàn)污泥膨脹等一系列問題，而且運行費用較高。規(guī)模養(yǎng)殖場周邊生態(tài)環(huán)境消納養(yǎng)殖廢棄物能力有限，國家限養(yǎng)區(qū)和禁養(yǎng)區(qū)的界定，土地資源日趨緊張，嚴重制約了生態(tài)化處理模式的推廣。另外，受季節(jié)變化、地理環(huán)境等因素影響，生態(tài)化處理工藝很難達到城市周邊環(huán)境質(zhì)量控制要求。為實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，有必要在推進規(guī)模化養(yǎng)殖的同時大力推廣養(yǎng)殖廢水生物反應器組合新技術。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種厭氧_序批式膜生物反應器_人工濕地處理豬場廢水的方法，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，同時考慮深度脫氮、深度去除有機物的問題，養(yǎng)殖廢水在經(jīng)過處理后，其排放廢水達到GB18596-2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》。本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，其特征是方法步驟為1、廢水經(jīng)污水收集管網(wǎng)收集后，經(jīng)過機械格柵的截留，去除污水中的大顆粒污染物質(zhì)和漂浮物，保護水泵及其他處理設施能正常運行，廢水進入水解酸化池；2、水解酸化池池內(nèi)的厭氧環(huán)境使有機廢物發(fā)生生物降解，同時起到對養(yǎng)殖廢水水質(zhì)水量均質(zhì)調(diào)節(jié)的作用，水解酸化池設置在為地下式；3、廢水水平流入?yún)捬跗?、沼氣池或I0C反應器中，經(jīng)過高效厭氧消解，在去除大部分COD后溢流進入SBBR調(diào)節(jié)池，由于SBBR反應器為間斷式進水，SBBR調(diào)節(jié)池能起到調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的作用；4、SBBR反應器的進水從SBBR調(diào)節(jié)池泵入，經(jīng)過好氧/兼氧硝化反硝化反應后，進一步的去除廢水水的COD、氨氮和磷等污染物，使廢水達到GB18596-2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》要求；5、SBBR反應器的出水再經(jīng)過人工濕地的深度處理，利用人工濕地系統(tǒng)中基質(zhì)-水生植物-微生物的物理、化學、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現(xiàn)對污水的高效凈化，同時也可以根據(jù)人工濕地的處理能力，調(diào)整SBBR反應器的曝氣量，使SBBR反應器運行效果與能耗量達到最優(yōu)組合。廢水經(jīng)處理后，出水水質(zhì)達到GB18596-2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》要求，即表1GB18596-2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》(mg/L)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>所述的SBBR反應器包括序批式生物膜反應器、進水口、布氣管、氣體流量計、空壓機、進水玻璃轉子流量計、進水閥門、隔膜泵、儲水池、PLC自動控制系統(tǒng)、排泥管，其特征是序批式生物膜反應器的側壁上端開有進水口，序批式生物膜反應器的底端設有布氣管，布氣管連接氣體流量計，氣體流量計連接空壓機，布氣管下端連有進水玻璃轉子流量計，進水玻璃轉子流量計連接進水閥門，進水閥門連接隔膜泵，隔膜泵連接儲水池，序批式生物膜反應器頂端連有液位計，液位計、空壓機和進水閥門分別連接PLC自動控制系統(tǒng)，序批式生物膜反應器底端連有排泥管。本發(fā)明的優(yōu)點是①由于厭氧器去除了廢水中大量的有機物和懸浮物，后續(xù)的SBBR好氧工藝的生物量相對會減少很多，其容積也會減少，在實踐中，厭氧-好氧工藝的總容積不到單獨好氧工藝容積的一半，減少占地面積；②厭氧器可以省掉污泥穩(wěn)定所需的操作單元，進一步減少占地面積和處理費用；③剩余污泥量比單獨好氧工藝少，因為厭氧環(huán)境下污泥產(chǎn)率遠小于好氧。此外厭氧器的污泥濃度高，處理廢水效果更好；④SBBR反應器采用專門針對豬場廢水的設計模式與運行方式，提高了裝置的抗沖擊負荷能力和處理能力，脫氮效率高，并且處理效果穩(wěn)定；⑤最后充分利用組合型人工濕地的處理效能，進行脫氮除磷的深度處理，同時起到降低SBBR系統(tǒng)的能耗作用。圖1為本發(fā)明SBBR反應器的結構示意圖。在圖中，1、序批式生物膜反應器2、進水口3、布氣管4、氣體流量計5、空壓機6、進水玻璃轉子流量計7、進水閥門8、隔膜泵9、儲水池10液位計11、PLC自動控制系統(tǒng)12、排泥管具體實施例方式實施例1原水為某規(guī)?；i場廢水，日處理量為150m3/d，原水水質(zhì)C0D500010000mg/L,NH4+-N4001500mg/LTP30100mg/L。原水進入水解酸化池，再進入?yún)捬醴磻?，利用異養(yǎng)菌的代謝功能將難生物降解有機物分解成易生物降解的小分子有機物，并且同時礦化有機氮，降解去除大部分易生物降解有機物。但厭氧部分并沒有去除NH4+-N，厭氧環(huán)境反而使TP增加，厭氧反應器出水COD5001000mg/L，NH4+-N4001500mg/LTP50150mg/L；厭氧反應器出水出水經(jīng)過SBBR反應器后，確定SBBR運行工況進水lh、厭氧3h、好氧7h、沉淀0.5h、排水0.5h,SBBR出水COD300400mg/L，NH4+_N4080mg/LTP58mg/L。再經(jīng)過人工濕地深度處理后，綜合出水水質(zhì)C0D100200mg/L，NH4+-N3060mg/LTP48mg/L。實施例2原水為某規(guī)?；i場廢水，日處理量為150m3/d，原水水質(zhì)C0D40008000mg/L,NH4+-N3201200mg/LTP2480mg/L。原水進入水解酸化池，再進入?yún)捬醴磻?，利用異養(yǎng)菌的代謝功能將難生物降解有機物分解成易生物降解的小分子有機物，并且同時礦化有機氮，降解去除大部分易生物降解有機物。但厭氧部分并沒有去除NH4+-N，厭氧環(huán)境反而使TP增加，厭氧反應器出水C0D400800mg/L，NH4+-N3201200mg/LTP40120mg/L；厭氧反應器出水出水經(jīng)過SBBR反應器后，確定SBBR運行工況進水lh、厭氧3h、好氧7h、沉淀0.5h、排水0.5h,SBBR出水COD240320mg/L，NH4+_N3264mg/LTP46.4mg/L。再經(jīng)過人工濕地深度處理后，綜合出水水質(zhì)COD80160mg/L，NH4+_N2448mg/LTP3.26.4mg/L。實施例3原水為某規(guī)模化豬場廢水，日處理量為150m3/d，原水水質(zhì)C0D600012000mg/L,NH4+-N4801800mg/LTP36120mg/L。原水進入水解酸化池，再進入?yún)捬醴磻?，利用異養(yǎng)菌的代謝功能將難生物降解有機物分解成易生物降解的小分子有機物，并且同時礦化有機氮，降解去除大部分易生物降解有機物。但厭氧部分并沒有去除NH4+-N，厭氧環(huán)境反而使TP增加，厭氧反應器出水COD6001200mg/L，NH4+-N4801800mg/LTP60180mg/L；厭氧反應器出水出水經(jīng)過SBBR反應器后，確定SBBR運行工況進水lh、厭氧3h、好氧7h、沉淀0.5h、排水0.5h,SBBR出水COD360480mg/L，NH4+-N5096mg/LTP69.6mg/L。再經(jīng)過人工濕地深度處理后，綜合出水水質(zhì)COD120240mg/L，NH4+_N3672mg/LTP59.6mg/L。所述的SBBR反應器包括序批式生物膜反應器1、進水口2、布氣管3、氣體流量計4、空壓機5、進水玻璃轉子流量計6、進水閥門7、隔膜泵8、儲水池9、液位計10、PLC自動控制系統(tǒng)11、排泥管12，序批式生物膜反應器1的側壁上端開有進水口2，序批式生物膜反應器1的底端設有布氣管3，布氣管3連接氣體流量計4，氣體流量計4連接空壓機5，布氣管3下端連有進水玻璃轉子流量計6，進水玻璃轉子流量計6連接進水閥門7，進水閥門7連接隔膜泵8，隔膜泵8連接儲水池9，序批式生物膜反應器1頂端連有液位計10，液位計10、空壓機5和進水閥門7分別連接PLC自動控制系統(tǒng)11，序批式生物膜反應器1底端連有排泥管12。通過中試研究，得到組合工藝處理養(yǎng)殖場廢水的最佳工況條件與最優(yōu)的經(jīng)濟運行參數(shù)。為厭氧-SBBR-人工濕地組合工藝產(chǎn)業(yè)化推廣建立標準化生產(chǎn)工藝流程。本發(fā)明中，最為關鍵的是SBBR反應器設計與運行方式，為增強SBBR反應器的脫氮除磷效果，并克服了SBR工藝脫氮效率不高與連續(xù)流分段反應時間固定池容限制等缺點，SBBR反應器采取如下設計與運行方式1、SBBR反應器采取上端進水與潷水，微孔曝氣頭裝設于反應容器底部，位于球型組合填料下方，通過管路與裝于反應容器內(nèi)的曝氣頭相連，反應器設有電磁閥和液位計，整個反應器運行可以實現(xiàn)自動控制；2、SBBR反應容器設有填料固定支架，采用球型組合填料裝于填料固定支架上，曝氣頭為由固定式球型組合填料底部垂直向上曝氣的微孔曝氣盤，球形填料的材質(zhì)為聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯或聚氨酷；3、SBBR反應器采用分段式進水模式分散進水負荷，分為進水一反應一沉淀一排水的序批間歇操作、反應階段非曝氣一曝氣交替操作和分步進水三個基本特征，提高了裝置的抗沖擊負荷能力和處理能力，脫氮效率高，并且處理效果穩(wěn)定。權利要求一種厭氧-序批式膜生物反應器-人工濕地處理豬場廢水的方法，其特征是方法步驟為(1)廢水經(jīng)污水收集管網(wǎng)收集后，經(jīng)過機械格柵的截留，去除污水中的大顆粒污染物質(zhì)和漂浮物，保護水泵及其他處理設施能正常運行，廢水進入水解酸化池；(2)水解酸化池池內(nèi)的厭氧環(huán)境使有機廢物發(fā)生生物降解，同時起到對養(yǎng)殖廢水水質(zhì)水量均質(zhì)調(diào)節(jié)的作用，水解酸化池設置在為地下式；(3)廢水水平流入?yún)捬跗?、沼氣池或IOC反應器中，經(jīng)過高效厭氧消解，在去除大部分COD后溢流進入SBBR調(diào)節(jié)池，由于SBBR反應器為間斷式進水，SBBR調(diào)節(jié)池能起到調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的作用；(4)SBBR反應器的進水從SBBR調(diào)節(jié)池泵入，經(jīng)過好氧/兼氧硝化反硝化反應后，進一步的去除廢水水的COD、氨氮和磷等污染物，使廢水達到GB185962001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》要求；(5)SBBR反應器的出水再經(jīng)過人工濕地的深度處理，利用人工濕地系統(tǒng)中基質(zhì)-水生植物-微生物的物理、化學、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現(xiàn)對污水的高效凈化，同時也可以根據(jù)人工濕地的處理能力，調(diào)整SBBR反應器的曝氣量，使SBBR反應器運行效果與能耗量達到最優(yōu)組合。2.根據(jù)權利要求1所述的厭氧_序批式膜生物反應器_人工濕地處理豬場廢水的方法，其特征是所述的SBBR反應器包括序批式生物膜反應器、進水口、布氣管、氣體流量計、空壓機、進水玻璃轉子流量計、進水閥門、隔膜泵、儲水池、PLC自動控制系統(tǒng)、排泥管，序批式生物膜反應器的側壁上端開有進水口，序批式生物膜反應器的底端設有布氣管，布氣管連接氣體流量計，氣體流量計連接空壓機，布氣管下端連有進水玻璃轉子流量計，進水玻璃轉子流量計連接進水閥門，進水閥門連接隔膜泵，隔膜泵連接儲水池，序批式生物膜反應器頂端連有液位計，液位計、空壓機和進水閥門分別連接PLC自動控制系統(tǒng)，序批式生物膜反應器底端連有排泥管。全文摘要一種厭氧-序批式膜生物反應器-人工濕地處理豬場廢水的方法，其特征是方法步驟為(1)廢水經(jīng)污水收集管網(wǎng)收集后；(2)水解酸化池池內(nèi)的厭氧環(huán)境使有機廢物發(fā)生生物降解；(3)SBBR調(diào)節(jié)池能起到調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的作用；(4)使廢水達到GB18596-2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》要求；(5)使SBBR反應器運行效果與能耗量達到最優(yōu)組合。本發(fā)明的優(yōu)點是①減少占地面積；②厭氧器可以省掉污泥穩(wěn)定所需的操作單元，進一步減少占地面積和處理費用；③處理廢水效果更好；④脫氮效率高，并且處理效果穩(wěn)定；⑤最后充分利用組合型人工濕地的處理效能，進行脫氮除磷的深度處理，同時起到降低SBBR系統(tǒng)的能耗作用。文檔編號C02F9/14GK101817615SQ20101012474公開日2010年9月1日申請日期2010年3月15日優(yōu)先權日2010年3月15日發(fā)明者萬金保,吳永明申請人:南昌大學