申请日2016.08.18
公开(公告)日2016.12.21
IPC分类号C02F9/14; C02F11/04; C02F11/12; C02F103/20
摘要
一种规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺，畜禽养殖场粪污及废水在预处理单元进行预处理;预处理后的浆液进入能源回收单元首先在固态厌氧反应器中进行固态厌氧消化，产生能源气体沼气;消化浆液则经固液分离，产生的废水进入UASB反应器进行进一步厌氧发酵，去除废水中的有机物污染物;经UASB处理的废水进入脱氮除磷单元进行废水的脱氮除磷处理;除磷单元产生的沉淀物以磷酸铵镁为主，经分离纯化后可作为有机肥添加剂使用;脱氮过程为自养脱氮，可节约62.5%的曝气量，且无需任何碳源的投加，节省大量运行成本;处理后的废水进入深度处理单元，去除其中的难以生物降解物质并进行消毒处理，最终可达到污水的达标排放及回用标准。
摘要附图
权利要求书
1.一种规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺，包括：预处理单元、能源回收单元、脱氮除磷单元和深度处理单元顺序连接而成，包括以下步骤：
(1)规模化畜禽养殖场粪污及废水在与处理单元进行预处理;
(2)预处理后的浆液进入能源回收单元首先在固态厌氧反应器中进行固态厌氧消化，产生能源气体沼气, 产生的沼渣可进行有机肥的生产加工;消化浆液则经固液分离，产生的废水进入UASB反应器进行厌氧发酵，去除废水中的有机物污染物，产生的剩余污泥回流至本单元最前端，与粪便进行厌氧共消化反应;
(3)经UASB处理的废水进入脱氮除磷单元进行废水的脱氮除磷处理;除磷单元产生的沉淀物以磷酸铵镁为主，经分离纯化后可作为有机肥添加剂使用;脱氮过程为自养脱氮，可节约62.5%的曝气量，且无需任何碳源的投加，节省大量运行成本;
(4)处理后的废水进入深度处理单元，去除其中的难以生物降解物质并进行消毒处理，最终可达到污水的排放及回用标准。
2.根据权利要求1所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺，其特征在于：所述的预处理单元包括：畜禽废水的预处理系统、畜禽粪便预处理系统及均质预处理系统三部分。
3.根据权利要求2所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺预处理单元，其特征在于：所述畜禽废水预处理系统可去除来水中大的沙砾及悬浮物质，分离水作为部分物料稀释水进入匀质处理系统。
4.根据权利要求2所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺预处理单元，其特征在于：所述畜禽粪便预处理系统主要包括物料接收及预处理系统，将物料进行封闭接受的同时将其初步稀释。
5.根据权利要求2所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺预处理单元，其特征在于：所述均质处理系统由多功能均质池及搅拌系统构成，保证池内浆料浓度、均匀度、温度等满足后续处理要求。
6.根据权利要求1所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺，其特征在于：所述能源回收单元包括：固态厌氧反应装置、脱水装置、液态厌氧反应装置及沼气净化系统四部分。
7.根据权利要求6所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺能源回收单元，其特征在于：所述固态厌氧反应装置采用完全混合的中温厌氧发酵反应器，将粪污进行稳定化处理，同时回收能源气体沼气。
8.根据权利要求6所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺能源回收单元，其特征在于：所述脱水装置采用板框脱水，完成对沼渣的固液分离，固态部分进行有机肥加工，液态部分则进行进一步处理。
9.根据权利要求6所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺能源回收单元，其特征在于：所述液态厌氧反应装置采用UASB反应器，进一步去除废水中可生物降解的有机污染物，最大限度回收沼气;所产生的剩余污泥，可回流至固态厌氧反应器，与物料浆液进行厌氧共消化反应。
10.根据权利要求6所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺，其特征在于：所述沼气净化系统主要包括沼气的气水分离装置及脱硫处理装置，净化后的沼气可接入供气管网或场内锅炉房自用。
11.根据权利要求1所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺，其特征在于：所述脱氮除磷单元主要由除磷池和自养脱氮池顺序连接而成。
12.根据权利要求11所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺脱氮除磷单元，其特征在于：所述除磷池采用MAP化学除磷，通过向废水中投加Mg2+去除废水中90%以上的磷酸盐，并以磷酸铵镁(鸟粪石)的型式回收不可再生资源磷，所产生鸟粪石为缓释复合肥料，可作为权利要求8中有机肥的添加剂加以回收利用。
13.根据权利要求11所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺脱氮除磷单元，其特征在于：所述自养脱氮池由好养区和厌氧区顺序连接而成，分别进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，在不投任何碳源的情况下脱除总氮80%以上;
所产生的剩余污泥应作为接种污泥源适当储存，提高启动后续类似工艺的速度。
14.根据权利要求1所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺，其特征在于：所述深度处理单元由高级氧化池、混凝沉淀池、曝气生物滤池和消毒池四部分顺序连接而成。
15.根据权利要求14所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺深度处理单元，其特征在于：所述高级氧化池采用臭氧接触氧化，一方面提高废水的可生化性，进一步讲解废水中难降解有机物，另一方面达到脱色和除臭的目的。
16.根据权利要求16所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺深度处理单元，其特征在于：所述混凝沉淀池通过絮凝剂和助凝剂的投加去除水中微小悬浮物和胶体杂质。
17.根据权利要求16所述的规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺深度处理，其特征在于：所述曝气生物滤池是出水达标排放的保障步骤。
说明书
规模化畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺
技术领域
本发明涉及废水处理领域，特别是涉及一种畜禽养殖场粪污及废水的资源化处理工艺。
背景技术
据统计，我国规模化畜禽养殖场已达14000余个，畜禽养殖存栏量123.6亿头(只)，畜禽养殖业产值超过1.4万亿元，占农业产值的34%，是关系国计民生的重要产业。然而，近年来我国畜禽养殖污染防治问题日益突出，据2010年“第一次全国污染源普查公报”结果显示，畜禽养殖业污染已经成为我国农业面源污染之首，排放的化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)分别占农业面源污染的95.78%、37.89%和56.30%。
养殖废水主要指养殖场范围内产生的废水，即冲洗畜/禽舍时的养殖场粪污、残余饲料药剂混合水以及养殖场内职工所产生的生活污水等。养殖废水具有悬浮物多、有机物和氨氮浓度高、臭味大而且富含某些重金属等污染特性，同时具有水质复杂、排放点分散、难收集处理等特点。据研究资料显示，养殖废水的污染物浓度较高，其中BOD浓度高达2000-8000mg/L，COD浓度则高达5000-20000mg/L。养殖场废水若未得到有效处理而直接排放到外界环境中，将会对环境产生严重污染。
传统的污水处理过程“以能消能、污染转嫁”加剧了温室气体的排放，造成大量能源浪费，而能源价格的日趋攀升态势也抬升了污水处理成本。面对污水这一潜在能源、资源的“聚宝盆”，亟需开发一种能够实现“能源自给”的规模化养殖场粪污及废水处理工艺，最大限度的回收能源的同时，无需任何有机物质去除TN，保护现代养殖场周围的水环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种规模化畜禽养殖场粪污及废水的减量化、稳定化、无害化处理工艺系统，通过科学合理的设计及优化，使其具备能源自给型的高效处理能力：可最大限度回收能源气体——沼气、可实现自养脱氮，减少废水自有COD的浪费、可实现磷的回收，作为缓释肥料添加剂，加入粪污锁上产的有机肥料中，达到创建环境友好型现代养殖业的目标。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
本发明提供一种规模化畜禽养殖场粪污及废水的处理工艺，包括：预处理单元、能源回收单元、脱氮除磷单元和深度处理单元顺序连接而成，包括以下步骤：
(1)规模化畜禽养殖场粪污及废水在与处理单元进行预处理;
(2)预处理后的浆液进入能源回收单元首先在固态厌氧反应器中进行固态厌氧消化，产生能源气体——沼气;消化浆液则经固液分离，产生的废水进入UASB反应器进行厌氧发酵，去除废水中的有机物污染物，产生的沼渣可进行有机肥的生产加工;
(3)经UASB处理的废水进入脱氮除磷单元进行废水的脱氮除磷处理;除磷单元产生的沉淀物以磷酸铵镁为主，经分离纯化后可作为有机肥添加剂使用;脱氮过程为自养脱氮，可节约62.5%的曝气量，且无需任何碳源的投加，节省大量运行成本;
(4)处理后的废水进入深度处理单元，去除其中的难以生物降解物质并进行消毒处理，最终可达到污水的达标排放及回用标准。
所述规模化养殖场粪污及废水的预处理单元包括：畜禽废水的预处理系统和畜禽粪便预处理系统及均质预处理系统三部分。
进一步的，所述畜禽废水预处理系统可去除来水中大的沙砾及悬浮物质，分离水作为部分物料稀释水进入匀质处理系统。
进一步的，所述畜禽粪便预处理系统主要包括物料接收及预处理系统，将物料进行封闭接受的同时将其初步稀释。
进一步的，所述均质处理系统由多功能均质池及搅拌系统构成，保证池内浆料浓度、均匀度、温度等满足后续处理要求。
所述能源回收单元包括：固态厌氧反应装置、脱水装置、液态厌氧反应装置及沼气净化系统四部分：
进一步的，所述固态厌氧反应装置采用完全混合的中温厌氧发酵反应器，将粪污进行稳定化处理，同时回收能源气体沼气。
进一步的，所述脱水装置采用板框脱水，完成对沼渣的固液分离，沼渣进行有机肥加工，沼液则进行进一步处理。
进一步的，所述液态厌氧反应装置采用UASB反应器，去除废水中可生物降解的有机污染物。
进一步的，所述UASB反应器所产生的剩余污泥，可回流至固态厌氧反应器，与物料浆液进行厌氧共消化反应。进一步的，所述沼气净化系统主要包括沼气的气水分离装置及脱硫处理装置，净化后的沼气可接入供气管网或场内锅炉房自用。
所述脱氮除磷单元主要由除磷池和自养脱氮池顺序连接而成。
进一步的，所述除磷池采用MAP化学除磷，通过向废水中投加Mg2+去除废水中90%的磷酸盐和相应的NH4+，并以鸟粪的型式回收不可再生资源——磷。
进一步的，所述自养脱氮池由好养区和厌氧区顺序连接而成，分别进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，在不投任何碳源的情况下脱除总氮80%以上。
进一步的，所述自养脱氮池所产生的剩余污泥应作为接种污泥源适当储存，提高启动后续类似工艺的速度。
所述深度处理单元由高级氧化池、混凝沉淀池、曝气生物滤池和消毒池四部分顺序连接而成。
进一步的，所述高级氧化池采用臭氧接触氧化，一方面提高废水的可生化性，进一步讲解废水中难降解有机物，另一方面达到脱色和除臭的目的。
进一步的，所述混凝沉淀池通过絮凝剂和助凝剂的投加去除水中微小悬浮物和胶体杂质。
进一步的，所述曝气生物滤池是出水达标排放的保障步骤。
由上述技术方案可以看出，本发明实施方式提供的规模化养殖场畜禽粪污及养殖废水的处理工艺，由于采用了自养脱氮技术，氨氮及总氮的去除无需任何有机物的参与，可最大限度的回收能源气体——沼气，可使整个处理过程达到能源自给，大量节约了运行成本;经厌氧发酵稳定化处理的粪污脱水后可进行有机肥加工，将粪污变废为宝，产生较高的经济价值;特殊设计的MAP除磷单元可以鸟粪石型式回收不可再生资源——磷，并作为上述有机肥的添加剂加以再利用;特殊设计的深度处理单元可去除污水中难以生物降解的部分COD，保证出水达到排放或回用标准;本发明实现了最大限度的回收能源及保护水资源的目的，真正实现了规模化养殖场粪污及废水的减量化、无害化和资源化。工艺性能领先于世界上先进国家同类工艺技术水平，填补了国内相关领域空白。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：
本发明提供的规模化养殖场粪污及废水处理工艺与方法，与现有的工艺相比，具有以下有益效果：
(1)资源化效果明显–本发明可最大程度回收能源气体——沼气，实现真正意义上养殖粪污及废水“能源自给”的环境友好型养殖业;
(2)运行成本低–氨氮的脱除教传统硝化反硝化工艺节约62.5%的曝气量、TN的去除无需有机物参与，是真正的节能性脱氮技术;
(3)可回收磷 – 采用了MAP除磷，可以磷酸铵镁(鸟粪石)型式回收磷，并作为缓释肥料添加剂添加至所生产的有机肥中;
(4)粪污和废水同时处理，经过厌氧消化处理的粪污得到了稳定化的处理，减少后续处理的臭气产生。
