一种养殖废水净化处理方法和装置与流程

本发明属于养殖业废水处理技术领域，具体是涉及一种养殖废水净化处理方法和装置。

背景技术：

随着畜牧业的快速发展，规模化养殖越来越多。规模化养殖的出现也有力的保证了肉品供应，国家民生民计以及社会稳定。但养殖产生的粪便污水也成了严重的面源污染源，既污染环境，又影响畜牧业疫病防治。而生猪在饲养量和消费量均排在第一，占肉类消费量的65％，也是畜禽中最严重的污染源。

畜牧养殖场污水主要包括动物尿、部分粪便、沼液和冲洗水，属高浓度有机污水，而且悬浮物和氨氮含量大。这种未经处理的污水进入自然水体后，使水中固体悬浮物、有机物和微生物含量升高，改变水体的物理、化学和生物群落组成，使水质变坏。污水中还含有大量的病原微生物将通过水体或通过水生动植物进行扩散传播，危害人畜健康。为了做到经济效益、社会效益和环境效益的三者有机结合，使企业走可持续发展的道路，必须对其污水进行有效的治理。

畜禽养殖业排放废水由于有机物浓度高、氨氮浓度高、恶臭严重的特点，常规的厌氧-好氧处理均难以实现达标排放。部分企业外表上好像做到了达标排放，但是基本都是采用偷偷拼入地下水、河水、自来水，通过其他“好水”来稀释高浓度的养殖废水，使出水口的指标符合排放标准，导致资源的极大浪费。甚至有的企业直接将未完全达标的废水偷排到河流中，对周围环境和人畜健康带来了巨大的伤害。有的企业的废水处理可以达标，但存在成本价格极高、出水不畅、不具有实用性等该系列问题。因此在合理成本内，做到可以让养殖废水达标排放的治理技术及工艺是一项极难的技术。

本发明率先采用SBBR膜技术，获得了稳定的低成本的符合排放标准的养殖废水治理技术及工艺。其中SBBR膜法是序批式生物膜反应器(Sequencing Biofilm Batch Reactor)的简称，是目前国内外正在研究、应用的一种污水生物处理新工艺，但在畜禽废水治理中很少有研究。SBBR是一种新型复合式生物膜反应器在SBR反应器，内装填不同的填料(如纤维填料、活性炭、陶粒等)。

技术实现要素：

本发明公开了一种养殖废水净化处理方法和装置，经过该方法和装置处理后后的废水大大低于环保部规定出水水质要求，具有较强的实用性。

一种养殖废水净化处理方法，包括如下步骤：

(1)预处理后的养殖废水进入一级SBBR生物兼氧反应池，其中氧浓度为0.2～1.0mg/L，水力停留时间为1～3天；

(2)一级SBBR生物兼氧反应池处理后的废水进入一级SBBR生物好氧反应池，其中氧浓度为3～9mg/L，水力停留时间为1～4天；

(3)一级SBBR生物好氧反应池处理后的废水进入一级沉淀池进行沉淀，收集沉淀物和上清液。

预处理一般在调节池中进行，通过调节池可实现对废水的均值、调节酸碱性等等处理，便于后续生化过程的顺利进行。

经过上述步骤处理的废水一般能够满足环保要求，对于要求更高的场合，作为优选，一级沉淀池的清液进一步进行如下步骤(4)～(6)处理：

(4)一级沉淀池的清液进入到二级SBBR生物兼性厌氧反应池，其中氧浓度为0.6～5.0mg/L，水力停留时间为1～3天；

(5)二级SBBR生物兼性厌氧反应池处理后的废水进入二级SBBR生物好氧反应池，其中氧浓度为4～9mg/L，水力停留时间为3～7天；

(6)二级SBBR生物好氧反应池处理后的废水进入二级沉淀池进行沉淀，收集沉淀物和上清液。

本发明的一级SBBR生物兼氧反应池、一级SBBR生物好氧反应池、二级SBBR生物兼性厌氧反应池、二级SBBR生物好氧反应池内装有陶粒、塑料或其他固定式生物载体。或者一级SBBR生物兼氧反应池、一级SBBR生物好氧反应池、二级SBBR生物兼性厌氧反应池、二级SBBR生物好氧反应池内装有活性炭粒状可流化的生物载体或者也可在所述一级SBBR生物兼氧反应池、一级SBBR生物好氧反应池、二级SBBR生物兼性厌氧反应池、二级SBBR生物好氧反应池内装一个可透过性膜，这种膜可以成为微生物的附着体，同时又能完成充氧功能。作为优选，所述一级SBBR生物兼氧反应池、一级SBBR生物好氧反应池、二级SBBR生物兼性厌氧反应池、二级SBBR生物好氧反应池内投加的填料为塑料件，例如可以是塑料环，塑料管等等具有类似管状或者环状的结构，更有利细菌的负载和固定。

作为优选，所述一级SBBR生物兼氧反应池中，填料的体积占总反应器容积的15～40％，底部设有污泥层，厚度控制在0.2～0.5米。

作为优选，所述一级SBBR生物兼氧反应池内氧浓度为0.2～1.0mg/L。水力停留时间为2～2.5天。

作为优选，所述一级SBBR生物好氧反应池中，填料的体积占总反应器容积的15～40％，连续曝气16小时/天以上。作为进一步优选，所所一级SBBR生物好氧反应池中氧浓度为4～8mg/L，水力停留时间为2～2.5天。

所述一级沉淀池中包括絮凝剂，所述絮凝剂为PAC和PAM，其中以含量为30％的PAC计算，PAC的加入的重量百分比为0.2～5％，其中PAM为150万～600万分子量PAM，添加量为0～千分之一。作为优选，所述一级沉淀池中包括絮凝剂，所述絮凝剂为PAC和PAM，其中以含量为30％的PAC计算，PAC的加入的重量百分比为0.2～2％，其中PAM为150万～300万分子量PAM，添加量为0～万分之一。

作为优选，所述二级SBBR生物好氧反应池的容积为一级SBBR生物好氧反应池的1.5～2.5倍。

所述二级沉淀池中包括絮凝剂，所述絮凝剂为PAC和PAM，其中以含量为30％的PAC计算，PAC的加入的重量百分比为0.1～1％，其中PAM为150万～600万分子量PAM，添加量为0～千分之一。作为优选，所述絮凝剂为PAC和PAM，其中以含量为30％的PAC计算，PAC的加入的重量百分比为0.1～0.6％，其中PAM为150万～300万分子量PAM，添加量为0～万分之一。

作为优选，所述养殖废水为养猪废水，其COD_Cr为3000-5500mg/L；其BOD₅为1600-2500mg/L；其SS为2000mg/L；其NH₄-N为450-700mg/L；其pH为6～8。

本发明还提供了一种养殖废水净化处理装置，包括预处理单元、一级生化处理系统和二级生化处理系统；

所述预处理单元为调节池；

所述一级生化处理系统主要包括一级SBBR生物兼氧反应池、一级SBBR生物好氧反应池和一级沉淀池；

所述二级生化处理系统主要包括二级SBBR生物兼氧反应池、二级SBBR生物好氧反应池和二级沉淀池。

作为优选，所述预处理单元与一级SBBR生物兼氧反应池之间设有提供废水输送动力的水泵，通过水泵保证预处理单元中处理后的料液顺利进入到一级SBBR生物兼氧反应池；所述一级SBBR生物兼氧反应池与一级SBBR生物好氧反应池之间设有供废水输送的重力自流管路，通过重力自流作用实现废水的转移；所述一级SBBR生物好氧反应池底部设有一级沉淀池连通与连通的孔；所述一级沉淀池底部设有污泥清理阀，可通过自动控制或者人工控制定期开启污泥清理阀门，对污泥进行清理。

本技术率先采用SBBR膜技术，获得了稳定的低成本的符合排放标准的养殖废水治理技术及工艺。同时本发明采用兼氧处理技术可发挥厌氧去除有机物绝对量高、好氧对有机物去除率高的各自优点，提高总体有机物处理效率。兼氧微生物可将废水中的大分子有机物分解为易生化的小分子有机物，改善废水的可生化性,为后续好氧处理创造条件,提高了生化处理的整体效果。

实验证明，利用本发明的方法和装置，对养猪企业产生高COD_Cr、高BOD₅废水进行处理，经过预处理、两级生化处理、和pH调节后，得到的废水大大低于环保部规定出水水质要求，COD_Cr≤200mg/L；BOD₅≤100mg/L；SS≤120mg/L；NH₄-N≤40mg/L；pH为6～9。可以直接排放，也可以用于农田灌溉。

附图说明

图1为本发明的处理装置的俯视结构示意图。

图2为图1的A-A面的示意图。

图3为图1的B-B面的示意图。

图4为图1的C-C面的示意图。

图5为图1的D-D面的示意图。

图6为本发明的处理工艺流程图。

具体实施方式

实施例处理的污水的原来水质情况：

COD_Cr：3000-5500mg/L；BOD₅：1600-2500mg/L；SS：2000mg/L；NH₄-N：450-700mg/L；pH为7左右。

环保部规定要求达到的出水水质(《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596－2001))：COD_Cr≤400mg/L；BOD₅≤150mg/L；SS≤200mg/L；NH₄-N≤80mg/L；pH为6～9。

参见附图1～6所示，一种处理养猪场废水的装置：包括预处理单元、一级生化处理系统和二级生化处理系统：

安装污水流动方向，预处理单元主要包括调节池；

一级生化处理系统主要包括一级SBBR生物兼氧反应池(F4)、一级SBBR生物好氧反应池(F3)和一级沉淀池(既初沉池)；

二级生化处理系统主要包括二级SBBR生物兼氧反应池(F2)、二级SBBR生物好氧反应池(F1)和二级沉淀池(既二沉池)；

上述各单元的连接关系如下：

(1)调节池的作用是均质和均量，一般还可考虑兼有沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能。本实施例中，调节池的作用是也是体现上述作用而设计。参考图1、图3。

(2)调节池处理完成的废水通过水泵从酸化调节池提升进入一级SBBR生物兼氧反应池(F4)，提升高度4米。参考图1、图3。

(3)一级SBBR生物兼氧反应池(或者可叫做一级SBBR生物兼性厌氧反应池)中设置有SBBR膜，设有搅拌装置，在必要时可以适度增加水体氧容量和废水均质，氧浓度0.2-1.0MG/L。参考图1、图3。

SBBR内填料可选择塑料悬浮件，可以直接悬浮于废水体系中，也可以采用固定技术，将填料固定于反应池中部或者底部，的体积占总反应器容积的15-40％。

底部设有污泥层，也是非沉淀层，可置换，厚度控制在0.2-0.5米，作为稳定水体而潴留。

(4)在接下去是一级SBBR生物兼氧反应池串联了一级SBBR生物好氧反应池，通过生物接触反应，消减各种污染物，在一级SBBR生物好氧反应池放置SBBR膜，其体积占总反应器容积的15-40％。从一级兼氧反应器的污水通过重力自流作用达到一级SBBR生物好氧反应池从流动。参考图1、图3。

(5)一级SBBR生物好氧反应池通过底部串联的孔与一级沉淀池(即初沉池)连通，靠自重力流入一级沉淀池。一级SBBR生物好氧反应池，采用24小时不间断曝气，氧浓度达到3-6MG/L。参考图1、图2和图4。

一级沉淀池是自动清理。采取人工定期打开底部水阀，淤泥到污泥池中。

沉淀池主要是污泥与PAC(聚氯化铝)、PAM(聚丙烯酰胺)反应，促进絮状沉淀。30％PAC的添加量0.3-1.5％(占总污泥量的重量百分比)，根据水质状况调整。选用1500000分子量PAM，添加量0～万分之一(占总污泥量的重量百分比)，也是根据水质状况调整。

经过上述处理，一级沉淀池清水完全已经达到环保部规定出水水质要求(《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596－2001)。

(6)一级沉淀池清水，通过重力自流作用到二级SBBR生物兼性厌氧反应器、再二级SBBR生物好氧反应池(池体是一级SBBR生物好氧反应池的1.5-2.5倍)，和再次到二级沉淀池(即二沉池)，设计原理基本同一级系统，增加了该系统，使各项评价指标进一步降低。大大低于环保部规定出水水质要求(《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596－2001)。二级沉淀池，30％PAC的添加量0.1-0.6％，根据水质状况调整。选用1500000分子量PAM，添加量0～万分之一，也是根据水质状况调整。参见图1、图2、图3和图5.

如图6所示，实际处理过程为：

收集养猪废水，经过沉淀，固液分离机或带式压滤机去除大部分固形物后，进入调节池，或沼液进入调节池，进过酸化池调节，然后靠水泵提升进入一级生化反应系统，逐步进入SBBR膜为特征的一级兼氧池、SBBR膜为特征一级好氧池、以及在一级沉淀池中与一定比例PAM、PAC作用，去除大部分污染物池，部分底部沉淀物通过底部闸门流入淤泥池中，带式压滤机去除大部分固形物后，液体部分提升回流到一级生化反应系统。大部分一级沉淀池清水自流进入二级生化反应系统，同上，而二级沉淀池中与一定比例PAM、PAC作用，去除固形物，部分底部沉淀物通过底部闸门流入淤泥池中，带式压滤机去除大部分固形物后，液体部分提升回流到二级生化反应系统。完成处理大部分的二级沉淀池清水流出系统，再经pH调节消毒池后达标排放。SBBR反应池内多余的活性污泥，可通过底部闸门流入淤泥池中，经带式压滤机去除大部分固形物后，经干化场处理后外运处理，液体进入一级沉淀池再循环处理。

本发明处理参数(日处理40-50吨水的设计参数)控制如下：

1、调节池：尺寸：长7.5m，宽4m，深3m

2、一级SBBR生物兼性厌氧反应池：一级SBBR生物兼性厌氧反应池采用MBR厌氧反应器和SBBR膜技术相结合，该MBR反应器是处理效率相对较高的厌氧处理反应器，具有容积负荷高，水力停留时间短等优点。尺寸：长5m，宽4m，深5m。水力停留时间(HRT)：2～2.5天。

3、一级SBBR生物好氧反应池：选择SBBR处理工艺一般根据污水不间断排放的特点及要求在同时去除COD同时还要去脱氨除磷功能。尺寸：长5m，宽4m，深5m；水力停留时间(HRT)：2～2.5天。

4、一级沉淀池(附加药功能)：预沉池的作用是沉掉一级生化反应器带出的污泥，为下一级生化处理减轻负荷。尺寸：长2.5m，宽3.3m，深5m。水力停留时间(HRT)：0.8～1.2天。

5、二级SBBR生物兼性厌氧反应池：本处理工艺中二级厌氧反应器选用MBR厌氧反应器(SBBR膜技术)，MBR反应器是处理效率相对较高的厌氧处理反应器，具有容积负荷高，水力停留时间短等优点。尺寸：长5m，宽4m，深5m。水力停留时间(HRT)：2～2.5天。

6、二级SBBR生物好氧反应池：选择SBBR处理工艺一般根据污水不间断排放的特点及要求在同时去除COD同时还要去脱氨除磷功能。尺寸：长10m，宽4m，深5m。水力停留时间(HRT)：4～5天。

7、二级沉淀池(附加药功能)：二级沉淀池的作用是沉掉二级生化反应器带出的污泥。尺寸：长2.5m，宽3.3m，深5m。水力停留时间(HRT)：0.8～1.2天。

8、罗茨风机(曝气用)：电机功率：11KW：数量：2台，一开一备。

9、带式压滤机：进行过滤去除大部分大颗粒猪粪渣滓，以减轻后处理负荷。

处理效果数据

处理效果主要按预处理、两级生化处理，整个工艺以污水的达标排放为终点。

预处理后污水的原来水质情况：COD_Cr 3000-5500mg/L；BOD₅1600-2500mg/L；SS 2000mg/L；NH₄-N 450-700mg/L；pH＝7左右，来自南通海欣生猪养殖场。

经过一级生化处理系统生化处理后，得到的废水完全满足环保部规定出水水质要求；经过二级生化处理系统后，排出的水大大低于环保部规定出水水质要求(《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596－2001)：COD_Cr≤400mg/L；BOD₅≤150mg/L；SS≤200mg/L；NH₄-N≤80mg/L；pH为6～9。

经过1年调试，数百次的多单位抽检和不定期检测，含有检测资质的第三方(国土资源部合肥矿产资源监督检验中心、南通中气环境技术有限公司、嘉兴中一检测研究院有限公司等)的测定和浙江大学某部门实验室、本企业实验室的数百次检测，实际COD_Cr≤200mg/L；BOD₅≤100mg/L；SS≤120mg/L；NH₄-N≤40mg/L；pH为6～9。