一种畜禽养殖废水处理循环系统的制作方法

1.本发明涉及畜禽养殖技术领域，具体涉及一种畜禽养殖废水处理循环系统。


背景技术：

2.传统的养殖废水处理工艺，主要按以下技术路线来处理：(1)固液分离+厌氧处理工艺；(2)好氧处理工艺；(3)深度处理工艺。其中
3.(1)固液分离+厌氧处理工艺。目前比较典型的有：普通厌氧沼气池、厌氧滤器(af)、升流式厌氧污泥床(uasb)、厌氧折流板反应器(abr)、厌氧内循环反应器(ic)和黑膜沼气池。其中普通厌氧沼气池每隔一段时间需进行搅拌，否则池内的物料会结块，影响沼气的产量，降低处理效果；厌氧滤器(af)容易出现堵塞现象，总体建设成本和运行费用都比较高；黑膜沼气池停留时间太长，占地面积大，基本没有脱氮效应，造成碳、氮、磷严重失衡，使得后续深度治理(变为低碳脱氮)难度倍增；池体面积大沼液、浓泥难以集中排放，过剩的沼液没有相应面积的植物消耗，易形成二次污染。
4.(2)好氧处理工艺。好氧生物处理技术通常用来作为厌氧出水的后续处理，主要目的是进一步降低废水中有机物浓度以及氮、磷等营养物质，以减轻对环境的污染。常见的有活性污泥法、接触氧化法、sbr、mbr等。其中活性污泥法污泥产量多，耐冲击负荷差，易出现污泥膨胀现象；mbr能耗高、投资大、脱氮除磷效果欠佳。
5.(3)深度处理工艺。主要依靠还田、稳定塘、人工湿地等深度净化污染物。这些工艺需要前置处理效果非常好，如果不好则需要巨大的土地来消减，处理效果易受气温等自然条件影响，如果悬浮物浓度过高还会对土壤孔隙的填充造成堵塞。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种畜禽养殖废水处理循环系统。所解决的技术问题为：对传统的养殖废水处理工艺进行改进，提高废水处理的效率和质量。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种畜禽养殖废水处理循环系统，包括预处理单元、电化学处理单元、恒温厌氧处理单元、生物平衡单元、消毒单元、收集单元以及控制单元。其中，
9.预处理单元用于对养殖废水进行过滤以及固液分离。固液分离后的废液进入电化学处理单元。固液分离后的粪便进入收集单元。
10.电化学处理单元用于对废液进行电化学处理，去除废液中的氨氮、重金属离子以及有机物，得到一级污水和一级污泥。其中，一级污水进入恒温厌氧处理单元，一级污泥进入收集单元。
11.恒温厌氧处理单元用于降解一级污水中的剩余有机物，得到二级污水、二级污泥和沼气。其中，二级污水进入生物平衡单元，二级污泥和沼气进入收集单元。
12.生物平衡单元用于对二级污水进行除碳、脱氮、除磷以及沉淀处理，得到三级污水和三级污泥。其中，三级污水进入消毒单元，三级污泥进入收集单元。
13.消毒单元用于对三级污水进行消毒处理。
14.收集单元用于对一级污泥、二级污泥和三级污泥进行分离，分离后的液体再次进入电化学处理单元。
15.控制单元用于控制预处理单元、电化学处理单元、恒温厌氧处理单元、生物平衡单元、消毒单元和收集单元对养殖废水进行工艺化处理。
16.作为本发明进一步的方案：收集单元包括集粪池、污泥池和沼气池。污泥池内设置有用于泥水分离的污泥压滤器。其中，污泥压滤器的固体排料口与集粪池相连接。
17.作为本发明进一步的方案：预处理单元包括废水收集池和固液分离装置。废水收集池的进水口设置有格栅，且废水收集池内的废水通过水泵与固液分离装置的进料口相连通。固液分离装置分离后的固体废物进入集粪池。
18.作为本发明进一步的方案：电化学处理单元包括除渣水池、密闭式电化学反应装置和两个加药设备。除渣水池通过水管分别与固液分离装置的液体出料口以及密闭式电化学反应装置的进料口相连。密闭式电化学反应装置内设置有渣水分离结构。两个加药设备均与密闭式电化学反应装置相连接。其中，污泥压滤器的液体排料口与除渣水池相连接。
19.作为本发明进一步的方案：恒温厌氧处理单元包括调节池和升流式厌氧污泥床反应器。调节池用于收集电化学处理单元处理后的一级污水。升流式厌氧污泥床反应器内设置有三相分离结构，三相分离结构的固、液、气出口分别连接污泥池、生物平衡单元和沼气池。
20.作为本发明进一步的方案：生物平衡单元按照废水处理工艺依次包括预硝化池、第一厌氧池、第一好氧池、第一升流式沉淀池、第二厌氧池、第二好氧池和第二升流式沉淀池。硝化池、第一厌氧池、第一好氧池、第二厌氧池和第二好氧池的内部均设置有曝气器，且均通过连接有用于注入空气的风机房。
21.作为本发明进一步的方案：生物平衡单元和消毒单元之间设置有过滤单元。过滤单元用于对生物平衡单元得到的三级污水进行过滤。
22.作为本发明进一步的方案：还包括废气处理单元。废气处理单元用于处理预处理单元和电化学处理单元工作时产生的废气。
23.本发明还公开了一种畜禽养殖废水处理循环工艺，应用于的畜禽养殖废水处理循环系统。畜禽养殖废水处理循环工艺包括以下步骤：
24.s1、对养殖废水先进行过滤，去除悬浮物。再固液分离，固液分离后的废液进入电化学处理单元。固液分离后的粪便进入收集单元。
25.s2、通过电解凝聚、电解气浮以及电解氧化还原效应去除废液中的氨氮、重金属离子以及有机物，得到一级污水和一级污泥。并将一级污泥输送到收集单元。
26.s3、利用恒温厌氧处理单元通过厌氧微生物水解酸化、厌氧发酵作用降解一级污水中的剩余有机物，得到二级污水、二级污泥和沼气。
27.s4、利用生物平衡工艺用于对二级污水进行除碳、脱氮、除磷以及沉淀处理，得到三级污水和三级污泥。三级污泥进入收集单元。
28.s5、对三级污水进行臭氧消毒处理，去除颜色、异味和酚氯污染物，增加水中的溶解氧。消毒后的水进入生态净化塘,利用生态调节使处理后的水体过渡为常态稳定水后，进行排放及回用。
29.其中，收集单元中的一级污泥、二级污泥和三级污泥通过压滤处理，将滤液重新加入到s的步骤中进行处理。
30.本发明的有益效果：
31.本发明的畜禽养殖废水处理循环系统过通过预处理单元去除废水中大部分悬浮物，通过电化学处理单元术和恒温厌氧处理单元处理去除80％左右有机物，生物平衡单元通过缺氧、好氧等生物作用，去除废水中大部分不易降解有机物，同时去除废水中90％以上的氨氮；通过消毒单元进一步降低废水中有机污染物、悬浮物等含量，降低出水色度，保障出水稳定达标；通过收集单元可以对废水进行循环处理，对沼气进行收集，对废物进行回收利用；通过控制单元可以实现系统的自动化工作，提高工作效率。相比于传统的废水处理系统，本系统提高了废水处理的效率和质量。
附图说明
32.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
33.图1是本发明畜禽养殖废水处理循环系统的结构示意图。
34.图2是本发明畜禽养殖废水处理循环系统的工作原理流程图。
35.图3是本发明畜禽养殖废水处理循环工艺的流程图。
36.图中：1、废水收集池；2、固液分离装置；3、除渣水池；4、加药设备；5、臭氧发生器；6、密闭式电化学反应装置；7、调节池；8、升流式厌氧污泥床反应器；9、预硝化池；10、第一厌氧池；11、第一好氧池；12、第一升流式沉淀池；13、第二厌氧池；14、第二好氧池；15、第二升流式沉淀池；16、中间水池；17、石英砂过滤器；18、风机房；19、污泥压滤器；20、污泥池；21、消毒池；22、生态净化塘。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
38.请参阅图1和图2所示，本发明为一种畜禽养殖废水处理循环系统，包括预处理单元、电化学处理单元、恒温厌氧处理单元、生物平衡单元、消毒单元、收集单元以及控制单元。其中，收集单元包括集粪池、污泥池20和沼气池。污泥池20内设置有用于泥水分离的污泥压滤器19。其中污泥压滤器19的固体排料口与集粪池相连接。
39.本发明实施例的预处理单元用于对养殖废水进行过滤以及固液分离。固液分离后的废液进入电化学处理单元。固液分离后的粪便进入收集单元。
40.具体的，预处理单元包括废水收集池1和固液分离装置2。废水收集池1的进水口设置有格栅。废水收集池1内的废水通过水泵与固液分离装置2的进料口相连通。固液分离装置2分离后的固体废物进入集粪池。
41.其中，格栅主要作用是去除污水中较大的悬浮或漂浮物，以减轻后续水处理工艺的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。当拦截的栅渣量大于0.2m3/d时，一般采用机械清渣方式。格栅可以拦截猪粪污水中注射器、胎衣、塑料袋、猪毛等大颗粒杂物，防止
堵塞后续处理设施的水泵及管道。
42.固液分离机整机为304不锈钢材质，契型水切滤网配有挤压装置，可实现启动、过滤、压干和中间洗网，停机时洗网全自动工作。固液分离机用于分离粪污水中粪渣等大颗粒污染物，实现污染物减量化以降低后续生化处理系统处理负荷，同时防止堵塞后续处理系统的水泵及管道；分离出来的粪渣进入集粪池，送至堆肥场进行处理。安装在设备房屋面上，同时必须设置避雷装置，保护电器设备。
43.本发明实施例的电化学处理单元用于对废液进行电化学处理，去除废液中的氨氮、重金属离子以及有机物，得到一级污水和一级污泥。其中，一级污水进入恒温厌氧处理单元，一级污泥进入收集单元。电化学处理单元包括除渣水池3、密闭式电化学反应装置6和两个加药设备4。除渣水池3通过水管分别与固液分离装置2的液体出料口以及密闭式电化学反应装置6的进料口相连。密闭式电化学反应装置6内设置有渣水分离结构。两个加药设备4均与密闭式电化学反应装置6相连接。其中，污泥压滤器19的液体排料口与除渣水池3相连接。两个加药设备4与控制单元相连接，用于分别添加混凝剂和絮凝剂。
44.需要注意的是，本发明密闭式电化学反应装置6通过给多块极板加直流电，在极板之间产生电场，使待处理的水流入极板的空隙。在该电场中，通电的极板会有一部分被消耗而进入水中。电场中的离子与非离子污染物被通电，并与电场中电离的产物以及消耗进入水中的极板发生反应。在此过程中，各种离子相互作用的结果，通常是以其最稳定的形式结合成固体颗粒，从水中析出。概括来说，在密闭式电化学装置6的电解过程中，主要包括三个方面：电解凝聚、电解气浮以及电解氧化还原。本发明中所使用的高效密闭式电化学处理装置是长沙新康泉环保科技有限公司的产品，专利号为201821838633x。
45.电解凝聚是可溶性阳极铁，铝极板电解产生阳离子(fe2+，进一步曝气氧化成fe3+)经水解、聚合，产生多核羟基络合物及氢氧化物，这些物质作为絮凝剂对水中污染悬浮物及胶体进行絮凝作用，故絮凝效果比传统絮凝剂要好，对污水中的色度去除率更高。
46.电解气浮是污水在电解时产生少量h2微气泡，这些粒径和密度很小的气泡，具有一定吸附力和浮载力，能将污染物絮凝并浮升到水面，促进固液分离。
47.电解氧化还原是指水在电解过程中产生的羟基自由基(
·
oh)、clo-等具有强氧化性的物质，可把水中某些大分子有机污染物氧化成小分子有机物，小分子有机物通过絮凝和气浮方式被除去，有些物质被氧化成co2和h2o而直接去除，降低污水中cod的浓度值，提高污水在后续生化的能力。
48.以上电解凝聚、电解气浮与电解氧化还原的协同作用，使得电化学法作用效果具有一加一加一大于三的优势，从而能高效的去除废水中氨氮、重金属离子、色度和部分有机物等污染物。同时中和阶段性水质差异，调节日均水量，同时污染浆液充分混合反应，消减猪场消毒、清洁、防疫等相关药剂残余物。提升废水的可生化性，确保后续处理的安全性和稳定性。
49.本发明实施例的恒温厌氧处理单元用于降解一级污水中的剩余有机物，得到二级污水、二级污泥和沼气。其中，二级污水进入生物平衡单元，二级污泥和沼气进入收集单元。恒温厌氧处理单元降解一级污水中的剩余有机物是一个生物化学反应过程，其作用机理主要是通过厌氧微生物水解酸化、厌氧发酵作用使一级污水中的有机物降解。恒温厌氧处理单元包括调节池7和升流式厌氧污泥床反应器8。调节池7用于收集电化学处理单元处理后
的一级污水。升流式厌氧污泥床反应器8内设置有三相分离结构，三相分离结构的固、液、气出口分别连接污泥池20、生物平衡单元和沼气池。
50.需要说明的是，物料的厌氧生物降解过程分为四个阶段。一是水解阶段，微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化氧化反应(主要指大分子物质分解为小分子及其水溶物)；二是发酵(或酸化)阶段，酸化菌将上述小分子转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外，主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸等；三是产乙酸阶段，指上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸及新的细胞物质；四是产甲烷阶段，指上一阶段产物被转化为甲烷、二氧化碳及新的细胞物质。水解酸化工艺就是考虑到产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即在大量水解细菌、酸化细菌的作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程。水解酸化阶段主要利用的兼性厌氧菌。兼性厌氧菌具有繁殖速度快，代谢强度高，对外界环境适应能力强和对有毒物资不敏感的特点。
51.本发明实施例的生物平衡单元用于对二级污水进行除碳、脱氮、除磷以及沉淀处理，得到三级污水和三级污泥。其中，三级污水进入消毒单元，三级污泥进入收集单元。生物平衡单元按照废水处理工艺依次包括预硝化池9、第一厌氧池10、第一好氧池11、第一升流式沉淀池12、第二厌氧池13、第二好氧池14和第二升流式沉淀池15。第一厌氧池10和第一好氧池11为生物平衡单元的hmt
‑ⅰ
段生化池，第二厌氧池13和第二好氧池14为生物平衡单元的hmt
‑ⅱ
段生化池。预硝化池9、第一厌氧池10、第一好氧池11、第二厌氧池13和第二好氧池14的内部均设置有曝气器，且均通过连接有用于注入空气的风机房18。其中，预硝化池9用于收集二级污水并今天ph调节；预硝化池9顶部和第一厌氧池10顶部通过阀门连通。第一厌氧池10的底部和第一好氧池11的底部通过阀门连通。第一升流式沉淀池12顶部两端分别与第一好氧池11顶部和第二厌氧池13顶部通过阀门连通。第二厌氧池13的底部与第二好氧池14底部通过阀门连通。
52.需要说明的是，第一厌氧池10通过微生物胞外水解酶的作用将废水中悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，增加了废水的可生化性。第二厌氧池13和第二好氧池14通过好氧微生物将废水中有机物作为自身营养物，在多元化微环境布局，拥有水生植物的湿地效应下，硝化、反硝化作用的细菌群落共同繁殖，藻菌共存增强了有机氮和硝态氮no-的吸收转化与同化作用，缩短了硝化、反硝化作用的时间与空间距离，物质流动的反应空间最小碳源的有效利用率最高，从而进一步提升脱氮效应，完成对有机污染物较完全的氧化、脱色和cod的去除。
53.生物平衡单元将除碳、脱氮、除磷及沉淀等多个单元设置于同一处理单元中，旨在提高微生物处理效率，极大地简化了工艺流程，增强处理稳定可靠性，节省了占地面积，减少了管道投资，同时简化操作管理及维护维修过程，也使得运营管理方便，控制简单，降低污水处理能耗，减少占地面积。
54.生物平衡单元的技术原理包括：高负荷微生物技术、高效曝气技术、控氧技术、内回循环释稀技术、高效快速澄清系统五个组成部分。
55.1)高负荷微生物技术：
56.在特殊的控制条件下(低溶氧，高污泥浓度)，使得生物处理池中所驯化培养的微生物数量极大化、菌群特殊化、降解高效化，从而有效降解水中的有机污染物；
57.2)高效曝气技术：
58.设置曝气器使微生物容易获取氧，极大地提高了氧传递效率；
59.3)控气技术：
60.通过供气控制和布置气流动设计，利用空气作为提升原动力，推动曝气池中泥水混合物进行流动，使得池内物质高速循环，从而实现了气泥水倍比循环的技术要求；
61.4)内回循环释稀技术：
62.通过空气提升器将池体中的泥水混合物进行循环，循环流量为进水量的几十倍甚至上千倍，由于水体中的污染物质随着水流循环，已被微生物逐渐降解，从而污染物浓度在循环末端较低，低浓度循环水流会对进水进行大比倍稀释，使进水的污染物浓度迅速降低，致使整个池内的污染物浓度差大幅度降低，这样便有效地避免了微生物遭受冲击，为微生物生长提供稳定的水体环境；
63.5)高效快速澄清技术：
64.第一升流式沉淀池12和第二升流式沉淀池15有两大作用，一是传统的泥水分离作用，保证出水清澈；二是可以通过澄清区底部污泥连续循环使曝气池的生物量保持稳定。
65.相比传统两级a/o工艺，本发明的生物平衡工艺具有如表1的优势。
[0066][0067][0068]
表1
[0069]
在其他实施例中，生物平衡单元和消毒单元之间设置有过滤单元。过滤单元用于对生物平衡单元得到的三级污水进行过滤。过滤单元包括中间水池16和石英砂过滤器17。第二好氧池14的顶部与中间水池16通过阀门连通。石英砂过滤器17连接消毒单元。消毒单元用于对三级污水进行消毒处理。消毒单元具体包括臭氧发生器5和消毒池21，第二升流式沉淀池15分离后的上清液进入消毒池21，消毒池21内的臭氧有很强的氧化漂白作用，去除污水中的色、嗅、味和酚氯等污染物，增加水中的溶解氧，改善水质，消毒池21出水进入生态净化塘22,通过种植狐尾澡，利用其高光合作用，增加水体溶解氧等，在自动的生态调节过
程中，使处理后的水体过渡为常态稳定水，出水可以进行排放及回用。
[0070]
收集单元用于对一级污泥、二级污泥和三级污泥进行分离，分离后的液体再次进入电化学处理单元。分离后的固体注入到集粪池中。集粪池中的粪便和污泥最终通过无害化处理后可以进行制肥还田。
[0071]
控制单元用于控制预处理单元、电化学处理单元、恒温厌氧处理单元、生物平衡单元、消毒单元和收集单元对养殖废水进行工艺化处理。同时也控制整体系统工作过程中的加热、加药、空气注入等操作，实现自动化的废水处理。
[0072]
在其他实施例中，循环系统还包括废气处理单元。废气处理单元用于处理预处理单元和电化学处理单元工作时产生的废气。
[0073]
本发明实施例的畜禽养殖废水处理循环系统过通过预处理单元去除废水中大部分悬浮物，通过电化学处理单元术和恒温厌氧处理单元处理去除80％左右有机物，生物平衡单元通过缺氧、好氧等生物作用，去除废水中大部分不易降解有机物，同时去除废水中90％以上的氨氮；通过消毒单元进一步降低废水中有机污染物、悬浮物等含量，降低出水色度，保障出水稳定达标；通过收集单元可以对废水进行循环处理，对沼气进行收集，对废物进行回收利用；通过控制单元可以实现系统的自动化工作，提高工作效率。
[0074]
请结合图3，本发明实施例还公开了一种畜禽养殖废水处理循环工艺，应用于的畜禽养殖废水处理循环系统。畜禽养殖废水处理循环工艺包括以下步骤：
[0075]
s1、对养殖废水先进行过滤，去除悬浮物。再固液分离，固液分离后的废液进入电化学处理单元。固液分离后的粪便进入收集单元。
[0076]
s2、通过电解凝聚、电解气浮以及电解氧化还原效应去除废液中的氨氮、重金属离子以及有机物，得到一级污水和一级污泥。并将一级污泥输送到收集单元。
[0077]
s3、利用恒温厌氧处理单元通过厌氧微生物水解酸化、厌氧发酵作用降解一级污水中的剩余有机物，得到二级污水、二级污泥和沼气。
[0078]
s4、利用生物平衡工艺用于对二级污水进行除碳、脱氮、除磷以及沉淀处理，得到三级污水和三级污泥。三级污泥进入收集单元。
[0079]
s5、对三级污水进行臭氧消毒处理，去除颜色、异味和酚氯污染物，增加水中的溶解氧。消毒后的水进入生态净化塘20,利用生态调节使处理后的水体过渡为常态稳定水后，进行排放及回用。
[0080]
其中，收集单元中的一级污泥、二级污泥和三级污泥通过压滤处理，将滤液重新加入到s2的步骤中进行处理。
[0081]
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。