养牛业粪污沼液深度处理方法与流程

文档序号:30332702发布日期:2022-06-08 06:03阅读:450来源:国知局

1.本发明涉及污水处理技术领域,尤其是一种养牛业粪污沼液深度处理方法。


背景技术:

2.养牛业包括肉牛和奶牛的养殖,废水包括尿、粪、饲料残渣、挤奶厅冲洗水和生活污水,还包括养殖过程中采用水冲粪工艺时排放的废水,该废水最大的特点在于悬浮物高、有机物和氨氮浓度高,同时,由于废水中难降解物质含量高(纤维素、半纤维素、木质素),常规生化工艺末端会呈现b/c比≤0.1的情况,可生化性差,综合而言,该类废水的处理难点在于脱氮和对难降解物质的去除,特别是对难降解物质的去除;目前这些养殖废水是将其经过厌氧发酵和固液分离后产生沼液,沼液直接还田,但沼液还田会涉及季节、土壤承载力、地下水污染和雌激素污染等因素,无节制的还田会导致环境污染,因此,对于牧场而言,沼液的深度处理是目前需要进行的工作,应该是使沼液深度处理与沼液直接还田协同完成养殖废水的后处理。
3.污水的性质不同需要使用不同的处理工艺,根据处理目标物的不同选择相应的现有手段是一种主要的处理方式,但如果存在不明物质,就会使污水处理难以进行或者是不能找到较为经济合理的处理方式,在成份复杂的养牛业养殖废水中就存在有最终被认为是不明物质的情况,经过一系列处理后还是会存在有一种类似木质素但使用对木质素处理的酸析方法又不能去除的有机物,这种有机物应该是经牛消化系统排出的性质不同于造纸废水中木质素的物质,对于含这种物质的大量废水,如果使用对木质素常用的过滤手段会明显显得不够经济合理和快捷。


技术实现要素:

4.本发明要解决的技术问题是:提供一种养牛业养殖废水沼液处理方法,克服现有技术没有对该种沼液深度处理的方法和利用现有污水处理技术组合后仍不能有效进行深度处理的问题。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种养牛业粪污沼液深度处理方法,具有如下步骤:
6.(1)将沼液进入稳定塘暂存,使沼液实现均质化;
7.(2)均质后的沼液经提升泵输送至去悬浮物装置,通过加药混凝、溶气气浮去除沼液内的部分悬浮物;
8.(3)将经步骤(2)处理后的污水进行aao反应处理,由厌氧、缺氧和好氧反应脱氮和除磷;
9.(4)将经步骤(3)处理后的污水进行酸化吹脱处理,去除液体中含有的类木质素物质,再经芬顿氧化和中和处理;
10.(5)将经步骤(4)处理后的污水进行絮凝沉淀处理,排出清水;
11.所述步骤(4)的酸化吹脱处理过程是,加酸使污水处于酸性,污水表面张力发生改
变,通过曝气形成粘附类木质素物质的上浮泡沫,由液面上方的吸泡装置吸走泡沫,并由吸泡装置中的离心机叶片切碎泡沫和类木质素物质形成排出的浓浆,所述浓浆中和后还田使用。
12.为了提高污泥分离效果,所述步骤(2)使用的去悬浮物装置为逆水流去悬浮物装置,所述逆水流去悬浮物装置的去浮渣刮板的运行方向与水流方向相反。
13.由于养牛废水氨氮含量过高,为了提高脱氮效率,所述步骤(3)aao反应处理为两级的aao处理,并将第一级aao中好氧段的部分出水输入第二级aao缺氧段进行反硝化反应。
14.本发明的有益效果是:
15.一、使用了一种完全不同于酸析的酸化吹脱方法,将沼液中难降解的不明有机物类木质素物质分离富集,经中和后转化为一种可以还田的无害物质;
16.二、采用二级aao生化工艺,充分利用了微生物特性,针对前期有机物浓度高、氨氮浓度高、后期可生化性差的特点,可以采用分别的活性污泥法和接触氧化法两种工艺衔接,保证了生化系统的稳定性;
17.三、通过气浮的逆向流设计,大幅提高了沼液固液分离的效果,解决了原沼液中悬浮物含量过高,不利于生化的难点,并且气浮可以大幅降低原水有机物浓度,降低了生化处理构筑物的投资成本和运行能耗。
具体实施方式
18.下面对本发明的技术方案进行进一步具体、清楚和完整的分析描述,显然,所描述的实施情况仅仅是本发明一部分实施手段,而不是全部的实施手段,基于本发明中的实施手段,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施手段,都属于本发明保护的范围。
19.由于沼液深度处理过程比较复杂,以下的分析说明重点介绍本发明与现有技术不同的方面,与现有技术相似的仅作适当简单的说明。
20.一种养牛业粪污沼液深度处理方法,具有如下步骤:
21.(1)将沼液进入稳定塘暂存,使沼液实现均质化,需要处理的收集的沼液集中存放使内部物质均匀化;
22.(2)均质后的沼液经提升泵输送至去悬浮物装置,通过加药混凝、溶气气浮去除沼液内80%以上的悬浮物,去除较多的悬浮物可以减轻后续处理的压力;絮凝药剂为无机絮凝剂和有机絮凝剂组合,由于沼液内的悬浮物浓度高,一般大于10000mg/l,常规的去悬浮物装置无法实现较为有效的分离,本发明采用逆向流设计,使用的去悬浮物装置为逆水流去悬浮物装置,逆水流去悬浮物装置的去悬浮物刮板的运行方向与水流方向相反,刮渣板数量≥10块,逆向流可以有效提高污泥分离效果,顺水流的缺点是水会把悬浮物重新带走、优点是装置的造价低,顺水流的刮渣板只需是设置在水流末端的少量的刮渣板,逆水流去悬浮物装置的缺点是成本较高,刮渣板需要在整个水面上运行,这也是为了应对本发明处理污水中浮渣量大的情况;
23.(3)将经步骤(2)处理后的污水进行aao反应处理,由厌氧、缺氧和好氧反应脱氮和除磷;这里,由于养牛废水氨氮含量过高,如果仅常规使用一级aao处理,只能够实现部分脱氮效果,aao处理的脱氮过程在于将好氧池硝化液回流至缺氧池实现反硝化脱氮,如果通过
较高的内回流流量来提高脱氮效果的话,将会导致缺氧池溶解氧升高,从而破坏反硝化菌的生存条件(溶解氧0.5mg/l),导致反硝化效率降低,并且,提高回流量,将意味着回流泵的运行能耗增加;
24.为了彻底脱氮,本发明将aao反应处理设置为两级的aao处理,第一级aao处理使用活性污泥法处理,第二级aao处理使用接触氧化法处理,第一级aao处理生化池污泥的浓度为3000~4000mg/l,气水比为20:1,hrt为5d,第二级aao处理生化池污泥浓度1000-2000mg/l,气水比15:1,hrt5d,第一级aao处理池内,污染物负荷高,因此需要较高的曝气强度及高浓度活性污泥,在第二级aao处理池内,由于可生化性物质消耗殆尽,剩余有机物主要为难降解的类似于木质素类物质,但同时氨氮仍处在较高水平,在此环境下,活性污泥无法有效形成絮体,污泥浓度难以保持,硝化菌易流失,鉴于第二级aao处理生化池内的水质情况,本发明在第二级aao处理生化池内采用生物接触氧化工艺,利用填料作为载体,用于附着微生物,截留硝化菌,实现氨氮向硝酸盐氮的转化,同时第一级aao中的好氧段的出水部分流入第二级aao缺氧段进行反硝化反应,可通过不间断的硝化和反硝化反应避免了在同一级aao系统内过高的硝化液回流流量,一方面避免了缺氧池溶氧过高的风险,另一方面达到节能降耗的目的,采用二级aao处理方法,通过两段厌氧、缺氧、好氧的交替运行,能够不断地进行硝化与反硝化反应,从而更加彻底脱氮;
25.(4)将经步骤(3)处理后的污水进行酸化吹脱处理,去除液体中含有的类木质素物质,再经芬顿氧化和中和处理;酸化吹脱处理过程是,加酸使污水处于酸性,污水表面张力发生改变,通过曝气形成粘附类木质素物质的上浮泡沫,由液面上方的吸泡装置吸走泡沫,并由吸泡装置中的离心机叶片切碎泡沫和类木质素物质形成排出的浓浆,这里,叶片以切碎泡沫为主切碎类木质素物质为辅,离心机着重于形成负压,需要的话,在管道中增设切碎装置,管道中的离心机或离心机与切碎装置的组合可以使流过的泡沫基本被切碎,浓浆中和后还田使用,酸化吹脱包括了加酸、曝气吹泡和吸泡脱离;
26.经二级aao生化反应后产生的废水,由于水中仍残留大量难降解有机物,水质无法进一步得到提升,这部分难降解有机物开始被认为是主要包含木质素、半木质素、纤维素、木质素磺酸盐等成分,但这部分物质使用造纸废水对木质素处理的酸析方法时却不能析出沉淀,不清楚这些物质是否是性质已改变的木质素或者说因其它物质的存在影响了木质素的析出,所以,本发明将这种物质命名为类木质素物质;
27.经过偶然的尝试,本发明采取以下措施实现了这种类木质素物质的分离,
28.对生化出水加酸,调整ph至酸性3~5(酸性越大,吹脱效果越好,经过小试,取ph3.0),水的表面张力发生变化,再经过曝气,产生大量的泡沫,泡沫中夹带大量棕色絮状物质,水中类木质素物质量与泡沫量成正比,当水中的类木质素被充分吹脱,随泡沫从水中分离出后,即使继续曝气,也不再产生泡沫,这里,为何会产生泡沫、类木质素物质分离后又不再产生泡沫以及泡沫会粘附类木质素物质的原因不明,酸化吹脱后,外观上,原水由浑浊棕褐色变为透明琥珀色;污染物指标上,codcr去除率67%(ph3.0情况下);
29.分离出来的泡沫,不能通过消泡、喷淋的方式去除,否则这类物质将返回到水中,因此,需要通过防腐离心风机负压收集,泡沫经风机叶轮打碎产出浓浆,因为该浓浆的实质为沼液中残留的纯天然木质素类物质,是一种天然有机物,对环境无毒害,所以对该浓浆的处置方式为,加碱调理至ph中性后,作为液体有机肥还田,改善土壤肥力,减少化肥的使用,
富集难降解有机物的浓浆与处理水量体积比为5%左右;
30.酸化吹脱过程可使用罐式装置,采用玻璃钢内衬防腐结构,外部结构采用玻璃钢或碳钢,罐内设有浸在污水中的微电解填料,铁碳微电解填料填充体积约占罐内容积30%,充分利用酸化反应创造的ph约为3.0左右的酸性环境,在该罐内发生铁碳微电解电化学反应,填料在酸性条件下与废水接触产生1.2v的电位差,以废水做电解质,通过原电池放电形成电流对废水进行电解处理,以达到降解有机污染物的目的;罐上设加酸管路,内底部布水管和吹脱曝气管路,罐上还设在线ph仪表,顶部设置泡沫收集罩,收集罩连接离心风机负压抽吸酸化吹气产生的泡沫;
31.芬顿氧化段包含加双氧水管路、底部布水管和搅拌曝气管,通过计量泵定量投加双氧水,与微电解产生的亚铁离子发生芬顿反应,产生大量羟基自由基对废水中残留的难降解有机物实现氧化分解作用;
32.中和段包含加碱中和管、空气搅拌管和在线ph仪表;
33.酸化吹脱段水力停留时间2h,芬顿氧化段水力停留时间2h,中和段水力停留时间1h;
34.(5)将经步骤(4)处理后的污水进行絮凝沉淀处理,排出清水;
35.经步骤(4)处理后的出水,水质呈中性,含大量氢氧化铁絮体悬浊液,浊度高,通过投加阴离子pam,形成易沉降大粒径絮团,实现沉淀物与清水的分离。
36.总之,本发明最主要的贡献在于提出了一种酸化吸脱的手段,对于成份复杂的牲畜消化系统排出的物质,利用现有技术无法去除的难降解类木质素物质,可以尝试使用本发明加酸曝气形成粘附类木质素絮状物质泡沫的手段。
37.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,比如说,酸化吹脱时采用另一种相似的手段,离心风机只吸取泡沫,而由专门的旋转刀具将收集的泡沫切碎,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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