申请日2010.03.10
公开(公告)日2010.08.18
IPC分类号C02F9/14; C02F1/52; C02F103/20; C02F1/66; C02F1/72
摘要
本发明公开了一种规模化畜禽养殖废水深度处理方法。该方法包括下述步骤：1)向经生物处理后的畜禽养殖废水中加入酸，调节所述废水的pH值至小于等于5.0;2)向所述废水中加入H2O2和可溶性亚铁盐，进行氧化反应;所述H2O2和可溶性亚铁盐中Fe2+的摩尔比为1∶1～2∶1之间;3)反应进行不小于10分钟后，向所述反应的反应液中加入碱，调节所述反应液的pH值大于等于6.0，进行絮凝沉淀，然后排出沉淀和符合排放标准的废水。本发明通过控制反应体系的pH值、H2O2与FeSO4的投加比例及运行时间，达到处理效果及能量消耗的最优化。该工艺在有效氧化分解微量有机污染物(内分泌干扰物、抗生素等)的同时，混凝沉淀去除多种重金属及磷，同时灭活废水中的病原菌，实现畜禽养殖废水的一体化高效强化处理。
权利要求书
1.一种规模化畜禽养殖废水深度处理方法，包括下述步骤：
1)向经生物处理后的畜禽养殖废水中加入酸，调节所述废水的pH值至小于等于5.0;
2)向所述废水中加入H2O2和可溶性亚铁盐，进行氧化反应;所述H2O2和可溶性亚铁盐中Fe2+的摩尔比为1∶1-2∶1;
3)反应进行不小于10分钟后，向所述反应的反应液中加入碱，调节所述反应液的pH值至大于等于6.0，进行絮凝沉淀，然后排出沉淀和废水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中调节所述废水的pH值至3.0-5.0。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1)中调节所述废水的pH值至5.0。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述H2O2和可溶性亚铁盐中Fe2+的摩尔比为1.5∶1。
5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述可溶性亚铁盐为FeSO4。
6.根据权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于：步骤3)中反应进行10分钟后，向所述反应的反应液中加入碱，调节所述反应液的pH值至6.0-9.0。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤3)中反应进行10分钟后，向所述反应的反应液中加入碱，调节所述反应液的pH值至6.0。
8.根据权利要求1-7中任一所述的方法，其特征在于：步骤1)中所述生物处理为序批式活性污泥法处理。
说明书
一种规模化畜禽养殖废水深度处理方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种规模化畜禽养殖废水深度处理方法。
背景技术
国内外规模化畜禽养殖场的清粪工艺一般以水冲式为主，因此产生的废水已成为重要的污染点源。养殖废水除含有高浓度的氮、磷等污染物外，还含有潜在危害性巨大的微量污染物如内分泌干扰物、抗生素及重金属等。目前国内外畜禽养殖废水的主要处理工艺是厌氧消化、好氧处理等生物技术，其主要目标是去除COD(化学需氧量)及氮磷等污染物，对内分泌干扰物、抗生素、重金属及病原菌还不能实现有效去除(Onesios K.，Yu J.，Bouwer，E.(2007).Biodegradation and removal of pharmaceuticalsand personal care products in treatment systems：a review.Biodegradation，20：441-446)。因此，生物处理工艺后的出水如不经过深度处理排入环境中，这些污染物在环境中累积及迁移，将产生如催生耐药细菌、引起致病菌扩散传播等危害，对生态安全及人类健康造成严重影响。目前制订养殖废水中重金属的排放指标已被提上我国政府部门的日程，而如抗生素等微量有机污染物的限量排放也将成为世界各国的普遍发展趋势。
目前我国有关畜禽废水深度处理技术的研究与应用尚未见报道。理论研究表明，氯化、臭氧及高级氧化工艺是去除微量有机污染物(内分泌干扰物、抗生素等)及灭菌的有效手段(Ikehata K.，Naghashkar N.，El-Din M.(2006).Degradation of aqueouspharmaceuticals by ozonation and advanced oxidation processes：a review.Ozone：Sci.Eng.，28：353-414)，而絮凝法可有效去除废水中的重金属。然而设置多段工艺将导致处理成本增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种规模化畜禽养殖废水深度处理方法。该方法具有经济高效、可操作性强、并且具有综合处理效果的优点。
本发明所提供的规模化畜禽养殖废水深度处理方法，包括下述步骤：
1)向经生物处理后的畜禽养殖废水中加入酸，调节所述废水的pH值小于等于5.0;
2)向所述废水中加入H2O2和可溶性亚铁盐，进行氧化反应;所述H2O2和可溶性亚铁盐中Fe2+的摩尔比为1∶1-2∶1之间;
3)反应进行不小于10分钟后，向所述反应的反应液中加入碱，调节所述反应液的pH值大于等于6.0，进行絮凝沉淀，然后排出沉淀和废水。
其中，步骤1)中调节所述废水的pH值优选为3.0-5.0，从节约成本考虑可进一步优选为5.0。
步骤2)中所述H2O2和可溶性亚铁盐中Fe2+的摩尔比优选为1.5∶1。本发明中所述可溶性亚铁盐具体可为FeSO4。
步骤3)中优选在反应进行10分钟后，向所述反应的反应液中加入碱，调节所述反应液的pH值至6.0-9.0，优选为6.0。
本发明所提供的规模化畜禽养殖废水深度处理方法可在芬顿一体化处理装置中完成，其设计如图1所示。其中，液位探测器3、pH电极8分别插入集水槽2及主体反应器9中，其输出数值由计算机记录。主体反应器的搅拌器、加酸泵4、加碱泵5、H2O2投加泵6、FeSO4投加泵7分别与计算机相连，通过设定程序进行实时控制。沉淀、出水及排泥采用传统的固定时间控制方式。整个工艺过程如下：生物处理出水由进水管1不断进入集水槽中，进水阀10保持开启，使废水进入主体反应器9中，当液位探测器3指示达到设定液位时，进水阀10关闭，开始芬顿反应周期。在充分搅拌条件下，通过加酸泵向主体反应器中加入酸使体系pH值降低，pH达到设定值后，开启H2O2投加泵及FeSO4投加泵，泵的开启时间及流速预先通过程序设定，以获得一定的投加量。H2O2及FeSO4投加完毕后，反应时间固定为10分钟。之后开启加碱泵将体系出水的pH值调高，pH达到指定值时加碱泵关闭。之后进入沉淀、排水及排泥过程。排泥结束后，进水阀开启，进入下一轮反应循环。整个运行过程采用计算机系统自动控制。上述的处理方法中，计算机监测到体系pH变化至5.0时，加酸泵自动关闭;监测到体系pH变化为6.0或以上时，加碱泵及搅拌关闭，开始沉淀排水过程，以使排水的pH值符合污水综合排放标准GB8978-1996。
本发明的技术关键在于：H2O2及FeSO4试剂投加完毕后反应不少于10分钟，可保证高效的污染物去除率。芬顿试剂的投加量可根据实际生物出水水质调整，但其投加比例[H2O2]/[Fe2+]应在1∶1～2∶1之间，可同时实现污染物的有效去除及氧化剂的最有效利用。
本发明的技术原理为：芬顿试剂反应可以产生氧化能力很强的羟基自由基·OH，能快速氧化生物处理出水中的微量有机污染物(包括内分泌干扰物、抗生素等)及灭活致病菌，同时反应产生的无定形态铁氢氧化物具有絮凝及共沉淀的作用，可以有效去除生物处理出水中的重金属及磷。
本发明提供了一种经济高效、运行简便的规模化畜禽养殖废水深度处理方法。该方法综合氧化、混凝、消毒等多种功能于一体，在有效氧化分解微量有机污染物的同时，混凝沉淀去除多种重金属及磷，同时灭活废水中的病原菌，实现畜禽养殖废水的一体化高效强化处理。
本发明的具有如下优点：
1、可有效降解养殖废水经生物处理后出水中的微量有机污染物，包括内分泌干扰物、抗生素等;
2、具有较好的消毒灭菌效果，可有效防止病原菌及抗药菌的排放;
3、能实现养殖废水中As、Cu等重金属的去除，有效降低养殖废水带来的重金属累积污染的风险;
4、本方法是生物处理工艺的有效补充，强化了养殖废水中磷的去除，出水中总磷浓度可达到畜禽养殖业污染物排放标准GB18596-2001;
5、所采用的试剂H2O2及FeSO4价格经济，方便易得，反应初始适宜pH条件(5.0)的设定，既可保证微量有机污染物的有效氧化降解，又能节约反应消耗的酸碱及芬顿试剂量;
6、系统构造简单，可实现连续及自动化运行，操作维护方便;出水水质良好可回用作冲洗及灌溉用水，具有良好的经济与环境效益。
