CN107459207B - 一种养殖废水处理的集成装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种养殖废水处理的集成装置及其应用。它包括养殖废水贮液池、U型管式水热反应器、折板厌氧生物絮凝推流池、斜板曝气结晶池、动态超滤膜反应池、曝气‑纳滤双功能膜反应池和集水沉淀池；U型管式水热反应器的进样口与养殖废水贮液池的出样口相连接；U型管式水热反应器的出样口与折板厌氧生物絮凝推流池的进样口相连接；折板厌氧生物絮凝推流池的出样口与斜板曝气结晶池的进样口相连接；斜板曝气结晶池的出样口与动态超滤膜反应池的进样口相连接；动态超滤膜反应池的出样口与曝气‑纳滤双功能膜反应池的进样口相连接；曝气‑纳滤双功能膜反应池的出样口与集水沉淀池相连接。本发明能同时实现养殖废水的安全化、资源化、能源化处理。

Description

一种养殖废水处理的集成装置及其应用

技术领域

本发明涉及一种养殖废水处理的集成装置及其应用，属于农业资源与环境技术领域。

背景技术

近年来，我国养殖模式从散养式到集约式的转变，加快了畜牧业发展的同时，也产生了各色各样的环境问题，尤其是养殖废水过量排放与有限土地无法消纳的矛盾性问题而造成的面源污染和水体富营养化污染问题。另一方面，养殖废水中富含大量碳、氧、氮、磷等能量元素和营养元素，是一种可再生利用的资源。因此，将养殖废水进行资源化回收、能源化替代的处理模式已经成为环境可持续发展的模式之一。

然而，养殖废水属于一种高浓度有机废水，其水质特点与普通生活污水不同，其化学需氧量(COD)、总固体悬浮物(TS)含量、氨氮及总磷含量远远高于生活污水，丰富的有机质更是给养殖废水处理带来了难度。高浓度养殖废水中COD浓度可达3000-15000mg/L，是市政污水的10-30倍，TS含量是市政污水的6-92倍，氨氮、总磷含量分别是市政污水的10-30倍和8-20倍。第一次全国污染源普查公报(2010)显示，全国养殖粪尿COD、总氮、总磷三项主要污染物分别是1268.26万吨、102.48万吨、16.04万吨，分别占农业污染源的96％、38％和56％，已经超过工业排污量，成为最严重污染行业之一。普通的市政污水处理工艺很难使其达标排放，也会造成资源、能源浪费。同时，养殖废水中含有大量的病原微生物，寄生虫卵等，不妥善处理或肆意排放，易造成人、畜传染病的蔓延。

目前常规的养殖废水处理工艺以沼气发酵工艺为主，能有效降低COD并产生沼气实现能源利用。专利“一体化畜禽养殖废水处理方法(CN201210201431.5)”公开了一种高浓度有机废水处理方法，通过絮凝、固液分离、UASB厌氧发酵、超声臭氧氧化、滤料过滤等方法，实现了养殖废水的沼气能源利用与水质达标排放。但是，该方法无法实现彻底灭菌，也没有实现氮磷等资源的回收。专利“一种养殖废水处理方法(CN201210454362.9)”公开了一种养殖废水处理方法，通过废水粉料、收集、浓缩、厌氧发酵的方式制成液体肥，并实现废水达标排放。然而该方法仍然没有实现彻底灭菌，而且仍需补充化学试剂以强化发酵效果，提高液体肥有效成分浓度。

发明内容

本发明的目的是提供一种养殖废水处理的集成装置及其应用，本发明合理处理养殖废水使其达标排放并降低环境卫生风险的同时，循环利用养殖废水以实现资源及能源的再利用；能同时实现养殖废水的安全化、资源化、能源化处理。

本发明提供的一种养殖废水处理的集成装置，其特征在于：它包括养殖废水贮液池、U型管式水热反应器、折板厌氧生物絮凝推流池、斜板曝气结晶池、动态超滤膜反应池、曝气-纳滤双功能膜反应池和集水沉淀池；

所述U型管式水热反应器的进样口与所述养殖废水贮液池的出样口相连接；

所述U型管式水热反应器的出样口与所述折板厌氧生物絮凝推流池的进样口相连接；

所述折板厌氧生物絮凝推流池的出样口与所述斜板曝气结晶池的进样口相连接；

所述斜板曝气结晶池的出样口与所述动态超滤膜反应池的进样口相连接；

所述动态超滤膜反应池的出样口与所述曝气-纳滤双功能膜反应池的进样口相连接；

所述曝气-纳滤双功能膜反应池的出样口与所述集水沉淀池相连接。

上述的集成装置中，所述养殖废水处理的集成装置采用集装箱型设计，所述养殖废水处理的集成装置的每个部件具体尺寸可根据集装箱尺寸按体积等比例缩放；

所述U型管式水热反应器的一侧上设有进样口和密闭加热内胆，其另一侧上设有出样口和常压冷却内胆；

所述U型管式水热反应器的进样口与所述密闭加热内胆之间、所述密闭加热内胆与所述常压冷却内胆之间分别设置压力阀；

所述密闭加热内胆与所述常压冷却内胆上均设有采样口、压力表和温度传感器；所述常压冷却内胆上还设有出气管，以收集加热挥发的氨气，所述出气管与所述斜板曝气结晶池相连通；

所述U型管式水热反应器采用钢铁材料铸成，所述U型管式水热反应器的管外径与管内径的长度比为1.5～2:1，所述管内径与管长的长度比为1:3～5。

上述的集成装置中，所述U型管式水热反应器的出样口与所述折板厌氧生物絮凝推流池的进样口采用耐高温管相连通；

所述耐高温管设于所述折板厌氧生物絮凝推流池底部，利用U型管式水热反应器出水的余温以保证所述折板厌氧生物絮凝推流池温度在30～50℃；

所述耐高温管的材料为三丙聚乙烯(简称PPR)，外径与内径比例具体可为1.25:1。

上述的集成装置中，所述集成装置还包括气体收集装置和污泥脱水装置；

所述折板厌氧生物絮凝推流池包括3～5个厌氧室相连通构成，每个所述厌氧室包括下流室和上流室，所述下流室和所述上流室之间通过折板半封闭分割；所述折板的顶端与所述折板厌氧生物絮凝推流池顶端内壁垂直连接；所述折板的下端倾角可为30～60°，具体可为30°、45°和60°，方向从所述上流室向所述下流室倾斜；所述折板的下端距所述折板厌氧生物絮凝推流池底部的高度为所述折板厌氧生物絮凝推流池底部高的10％～30％；

所述下流室与所述上流室的体积比可为1:4；

由所述折板厌氧生物絮凝推流池的进样口至其出样口设置的所述厌氧室的体积依次递增，所述厌氧室的进水水位垂直高度呈递减状态；所述厌氧室的顶部均设有出气口，所述厌氧室的出气口与所述气体收集装置相连通，以收集沼气；

所述厌氧室的外壁上均分别垂直设立3个等距液体采样口，以便于进行水质的实时监测；所述折板厌氧生物絮凝推流池的所述厌氧室底部均设有排泥口(一)，所述排泥口(一)均与所述污泥脱水装置的进样口相连通；所述排泥口(一)侧面从所述折板厌氧生物絮凝推流池的出样口至进样口方向均设有回流管。

将所述折板厌氧生物絮凝推流池进水口处的厌氧室称为第一厌氧室；使用本发明装置时，所述第一厌氧室的下流室中投放复配生物絮凝剂；所述复配生物絮凝剂由高絮凝能力的自养型微生物的种子液以5％～10％的体积比接种于发酵培养基中发酵产生，投放比率为20～50mL/L。

上述的集成装置中，所述斜板曝气结晶池由渗水板将其半封闭式分隔为预曝气沉淀室和晶种悬浮式结晶室，且所述预曝气沉淀室和所述晶种悬浮式结晶室相连通；所述预曝气沉淀室和所述晶种悬浮式结晶室的体积比为1:3～5；所述预曝气沉淀室的进水口与所述折板厌氧生物絮凝推流池的出水口相连通；所述晶种悬浮式结晶室的进水口与所述预曝气沉淀室的出水口通过所述渗水板下部孔道相连通；

所述预曝气沉淀室的进水水位垂直高度比所述折板厌氧生物絮凝推流池的出水水位垂直高度低5～10％；

所述晶种悬浮式结晶室包括上方斜板分离区、中间曝气搅拌区和下方晶泥贮存区；所述上方斜板分离区的斜板倾斜角度为10～15°，所述斜板倾斜方向设置与使用时水流方向相反，即由出水一侧向进水一侧倾斜；使用本发明时，所述斜板的作用是阻挡颗粒物，进一步强化固液分离的作用，故其倾斜方向，设置与水流方向相反才能起到阻挡作用；所述上方斜板分离区的体积占所述晶种悬浮式结晶室的1/4～1/3；

所述斜板曝气结晶池采用的曝气头为管式微孔曝气，距离所述斜板曝气结晶池的池底10～15％的高度，均匀水平分布于池底；所述管式微孔曝气头的支管与主管管径比为1:1.5～2；微孔覆盖率为20％～60％；

所述预曝气沉淀室和所述晶种悬浮式结晶室的底部分别设有排泥口(二)和排泥口(三)，所述排泥口(二)和所述排泥口(三)均与所述污泥脱水装置的进样口相连接；由晶种悬浮式结晶室至预曝气沉淀室设置好氧回流管，并由回流泵驱动，利用回流泵回流部分晶泥。

上述的集成装置中，所述动态超滤膜反应池包括至少1组平板式的膜组件，所述膜组件每组由5～100片膜片压制而成；所述膜片材料采用无纺布和/或筛网；所述膜组件的喷丝密度为20～40g/m²，膜通量为40～100L/(m²·h)，运行压强为0.3～0.5MPa；

所述膜组件上端设有压力表，以观测压强；

所述预曝气沉淀室的进水水位垂直高度比所述折板厌氧生物絮凝推流池的出水水位垂直高度低5～10％；

所述动态超滤膜反应池的进水水位垂直高度比所述预曝气沉淀室的出水水位垂直高度低5～10％；

所述动态超滤膜反应池底部设有圆盘微孔曝气头，距离所述动态超滤膜反应池底10～15％的高度；所述膜组件两侧均设有侧方微孔曝气头，其曝气方式为间歇式曝气，曝气间隔3～6h，曝气时长10～30min；

所述动态超滤膜反应池底部设有排泥口(四)，所述排泥口(四)与所述污泥脱水装置进样口相连接；

由所述动态超滤膜反应池至所述斜板曝气结晶池设置好氧回流管，并由回流泵驱动，并利用回流泵回流部分污泥。

上述的集成装置中，所述曝气-纳滤双功能膜反应池包括两套平板式膜组件，每套所述平板式膜组件包括至少1组膜组件，所述平板式膜组件都具有纳滤和曝气功能，当其中一套平板式膜组件连接空气泵进行曝气时，另一套平板式膜组件连接出水泵进行纳滤，间隔1～2h，交换两套膜组件功能，使原纳滤功能膜组件进行曝气反冲洗；每组所述平板式膜组件可包括5～20片膜片压制而成；所述膜片材料采用中空纤维；所述平板式膜组件的膜孔径为1～2nm，膜通量为10～30L/(m²·h)；

所述曝气-纳滤双功能膜反应池底部设有排泥口(五)，所述排泥口(五)与所述污泥脱水装置进样口相连接；

由所述曝气-纳滤双功能膜反应池至所述斜板曝气结晶池设置好氧回流管，回流比例可为10～20％。

上述的集成装置中，所述集水沉淀池底部设有排泥口(六)，所述排泥口(六)与所述污泥脱水装置进样口相连通；

由所述集水沉淀池至所述折板厌氧生物絮凝推流池的第一厌氧室设置厌氧回流管，回流比例为10％～20％，集水沉淀池中80％～90％再生水用于养殖场循环用水。

本发明还提供了上述养殖废水处理的集成装置的处理养殖废水的方法，包括如下步骤：

(1)将养殖废水引入所述养殖废水贮液池，关闭所述U型管式水热反应器中所述密闭加热内胆与所述常压冷却内胆之间的所述压力阀，利用提升泵将养殖废水从所述养殖废水贮液池由进样管泵入所述U型管式水热反应器，所述密闭加热内胆的液面传感器监测到液面高度为总内胆高度的70％时，提升泵停止工作，所述进样管中多余废水回流至所述养殖废水贮液池，关闭所述进样口与所述密闭加热内胆间的所述压力阀，使所述密闭加热内胆处于密封状态；控制所述密闭加热内胆进行加热反应；

(2)上述步骤(1)中的养殖废水完成水热反应后，打开在所述密闭加热内胆与所述常压冷却内胆之间的所述压力阀，使样品利用U型管原理自动流入常压冷却内胆；所述冷却内胆打开氨气输送管阀门，释放压力的同时，将含有氨气的气体通入所述斜板曝气结晶池中增加氨氮浓度；随后，打开所述密闭加热内胆与所述进样口之间的所述压力阀，所述养殖废水贮液池的提升泵再次开启以进样，直至所述密闭加热内胆与所述常压冷却内胆的液面高度均为各自内胆高度的70％，关闭所述密闭加热内胆两端的阀门，所述密闭加热内胆重复步骤(1)进行加热反应；所述常压冷却内胆内的废水停留时间与在所述密闭加热内胆内废水的停留时间相同，并控制所述出样管的废水压力恢复正常大气压，温度在70～90℃；

(3)上述步骤(2)中处理的养殖废水由所述常压冷却内胆经提升泵流至所述耐高温管；

(4)上述步骤(3)中处理的养殖废水，由耐高温管通过提升泵从所述折板厌氧生物絮凝推流池侧面上方流入，经所述第一厌氧室生物絮凝剂强化絮凝沉淀后，上清液逐渐流经所述折板厌氧生物絮凝推流池的其余厌氧室；

(5)将步骤(4)中的所述折板厌氧生物絮凝推流池的上清液自上而下流入所述斜板曝气结晶池的所述预曝气沉淀室；再由所述预曝气沉淀室的下部通过渗水板孔道进入所述晶种悬浮式结晶室后，加入镁剂溶液和pH值调控剂，在中间曝气搅拌区发生成核结晶反应；大颗粒磷素晶体沉淀入所述下方晶泥贮存区，小颗粒晶体随水流进入所述上方斜板分离区，遇所述上方斜板分离的斜板阻挡后回落至所述中间曝气搅拌区，作为晶种继续聚合生长，生成大颗粒磷素晶粒后沉淀至所述下方晶泥贮存区，所述下方晶泥贮存区10～20％的晶泥回流至所述预曝气沉淀室；

(6)将步骤(5)中的溢流液自上而下流入所述动态超滤膜反应池进一步降低水中的氮磷浓度；打开提升泵，让溢流液自下而上经过所述动态超滤膜反应池的超滤膜，流至所述曝气-纳滤双功能膜反应池；池底10～20％的污泥回流至上述斜板曝气结晶池；

(7)将步骤(6)中的滤液自上而下流入所述曝气-纳滤双功能反应池；间隔1～2h，通过调节曝气-纳滤双功能调节阀交换所述两套纳滤膜的功能；池底10～20％的污泥回流至上述斜板曝气结晶池；

(8)将步骤(7)中的滤液自上而下流入所述集水沉淀池，80％～90％再生水经出水口流出用于养殖场循环用水，池底10％～20％的污泥通过厌氧回流管回流至折板厌氧生物絮凝推流池的所述第一厌氧室继续处理。

本发明中，上述的方法步骤(1)中，整个加热过程通过压力表和温度传感器监测实时压强和温度，也可定时采样监测样品的理化性质变化；

将含有氨气的气体通入斜板曝气结晶池中增加氨氮浓度，以利于后续结晶反应；

所述常压冷却内胆内的废水停留时间与在所述密闭加热内胆内废水的停留时间相同，以实现半连续性进样和出样。

上述的方法中，步骤(1)中，控制所述密闭加热内胆加热温度为110～150℃，加热时间为20～60min，反应压强为2.0～5.0Mpa；

步骤(3)中，流至所述耐高温管的处理废水利用流量计控制管流速可为0.5～1.0L/h，管内停留时间可为20～60min；

自所述耐高温管流入所述折板厌氧生物絮凝推流池的出水温度可为30～50℃；

步骤(4)中还包括所述折板厌氧生物絮凝推流池的废水进水流速可为0.5～1.0L/h，继所述第一厌氧室之后的几个厌氧室的底部污泥强制回流至第一厌氧室，以进一步提高厌氧处理效率；污泥回流比例为15～30％，各厌氧室污泥回流比例可以不尽相同；所述折板厌氧生物絮凝推流池内停留时间为48～96h；

所述折板厌氧生物絮凝推流池中产生的沼气从所述集气口采集部分气体进行成分及浓度检测；所述折板厌氧生物絮凝推流池的水质变化情况通过定时从所述液体采样口采集一部分液体进行监测；

步骤(5)中，所述核结晶反应的时间为6～12h(即水力停留时间可为6～12h)；

步骤(6)中，所述动态超滤膜反应池中水力停留时间可为3～6h；

所述侧方微孔曝气头间隔3～6h对所述动态超滤膜反应池的超滤膜进行一次曝气反冲洗，曝气时长10～30min；

步骤(7)中，所述曝气-纳滤双功能反应池的水力停留时间为3～6h。

本发明具有以下优点：

(1)U型管式水热反应器能大幅降低废水TS含量，有效灭杀病原菌、病原虫卵等有害物质，分解部分有机物，缩短后续厌氧产酸时间；TP含量虽然没变，但IP含量增至TP的95-100％。另外，废水在U型管式水热反应器中冷却过程中，借助内部压力将部分挥发的氨气导入斜板曝气结晶池中，不仅降低了氨气挥发到空气中而产生二次环境问题的风险，也增加了斜板曝气结晶池中氨氮的浓度，利于后续的结晶反应。

(2)U型管式水热反应器至折板厌氧生物絮凝推流池中间的耐高温管的设置不仅起到废水降温的作用，也起到为折板厌氧生物絮凝推流池保温的作用，使厌氧反应维持在30-50℃最佳状态，不仅有效利用热能，还缩短厌氧反应时间，加快产沼气速率。

(3)折板厌氧生物絮凝推流池中生物絮凝剂使得废水TS降低80％-95％，厌氧反应时间缩短30-50％，上清液出水COD值≤1500mg/L，TS≤600mg/L。

(4)斜板曝气结晶池在进一步降低TS含量的同时，有效降低了氮磷的含量，同时生成鸟粪石晶体，可以作为磷矿替代品或缓控肥再次利用，其上清液出水COD值≤500mg/L，TS≤300mg/L，氨氮≤400mg/L，总磷≤20mg/L。

(5)动态超滤膜反应池兼具好氧反应与超滤功能，能进一步改善出水水质，上清液出水COD值≤200mg/L，TS≤150mg/L，氨氮≤200mg/L，总磷≤10mg/L。

(6)曝气-纳滤双功能膜反应池进一步改善出水水质，使之达到《再生水水质标准(SL368-2006)》中“农业、林业、牧业”再生水用水标准，其上清液出水COD值80≤mg/L，TS≤30mg/L，氨氮≤20mg/L，总磷≤0.5mg/L。

(7)集水沉淀池中80-90％的水回用于养殖场，10-20％的底泥沉淀部分可回流至折板厌氧生物絮凝推流池的第一厌氧室以调节水利条件。

(8)排泥管出来的泥经脱水装置处理可用于生产固体有机肥。

(9)养殖废水处理的集成反应装置全过程可由传感器自动控制，运行维护方便，处理效率及出水水质不受低温影响，能达到回用标准；装置集成设计，占地面积小，易于整体移动，可多次重复安装使用；最大程度变废为宝，实现废水零排放和资源化、能源化利用。

附图说明

图1为本发明养殖废水处理的集成装置上视图。

图2为本发明养殖废水处理的集成装置上视图中A-A剖面图。

图3为本发明养殖废水处理的集成装置上视图中B-B剖面图。

图4为本发明养殖废水处理的集成装置下视图。

图中各标记如下：

1U型管式水热反应器；2耐高温管；3折板厌氧生物絮凝推流池；4斜板曝气结晶池；5动态超滤膜反应池；6曝气-纳滤双功能膜反应池；7集水沉淀池；8养殖废水贮液池；9U型管式水热反应器的常压冷却内胆；10氨气输送管；11折板厌氧生物絮凝推流池的第一厌氧室；12集气口；13隔板；14折板厌氧生物絮凝推流池的第二厌氧室；15折板厌氧生物絮凝推流池的第三厌氧室；16折板厌氧生物絮凝推流池的第四厌氧室；17液体采样口；18生物絮凝剂；19排泥口(一)；20厌氧回流管；21废水提升泵；22曝气-纳滤双功能调节阀；23提升泵；24侧方微孔曝气头；25斜板曝气结晶池的晶种悬浮式结晶室；26斜板曝气结晶池的预曝气沉淀室；27曝气进气管；28管式微孔曝气头；29斜板；30圆盘式微孔曝气头；31超滤膜；32好氧回流管；33纳滤膜；34出水口；35废水进样管；36、37压力阀；38排泥口(二)；39排泥口(三)；40排泥口(四)；41排泥口(五)；42排泥口(六)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例，本领域的技术人员可在不违背本发明精神的前提下对以下实施方式进行修改或对以上部分技术特征进行等同替换。这些修改或等同替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

实施例1、养殖废水处理的集成装置

如图1所示，本发明养殖废水处理的集成装置包括：U型管式水热反应器1，耐高温管2，折板厌氧生物絮凝推流池3，斜板曝气结晶池4，动态超滤膜反应池5，曝气-纳滤双功能膜反应池6，集水沉淀池7和养殖废水贮液池8。

如图3所示，反应开始时，先将养殖废水引入养殖废水贮液池8，关闭U型管式水热反应器1中加热内胆与常压冷却内胆9之间的压力阀36，再利用废水提升泵21将养殖废水从养殖废水贮液池8由废水进样管35泵入U型管式水热反应器1，加热内胆的液面传感器监测到液面高度为总内胆高度的70％时，废水提升泵21停止工作，废水进样管35中多余废水回流至养殖废水贮液池8，进样口与加热内胆间的压力阀37关闭，使内胆处于密封状态；控制内胆加热温度为110-150℃，加热时间为20-60min，反应压强为2.0-5.0Mpa。

水热反应后，打开在加热内胆与常压冷却内胆9之间压力阀36，使样品利用U型管原理自动流入常压冷却内胆9。常压冷却内胆打开氨气输送管10，释放压力的同时，将含有氨气的气体通入斜板曝气结晶池4的预曝气沉淀室26中，增加氨氮浓度，以利于后续结晶反应。随后，加热内胆与进样口之间的压力阀37也打开，养殖废水贮液池8的废水提升泵21再次开启以进样，直至两个内胆的液面高度都为总内胆高度的70％，关闭加热内胆两端阀门。加热内胆重新开始加热。常压冷却内胆9内的废水停留时间与其在密闭加热内胆内的停留时间相同，使温度降至70-90℃，由耐高温管2以0.5-1.0L/h的流速流动，废水在耐高温管2的流动方向如图4，其在管内流动20-60min，温度降至30-50℃后从侧面上方流入折板厌氧生物絮凝推流池3的第一厌氧室11(如图2所示)。

如图2所示，废水先流经第一厌氧室11的下流室后，从折板流入第一厌氧室11的上流室，在生物絮凝剂18的作用下，生成大量絮体并沉淀，上清液没过隔板13流入第二厌氧室14，厌氧室中的厌氧污泥不断分解有机物产生沼气，沼气由集气口12收集至气体收集装置。上清液流过第三厌氧室15，流至第四厌氧室16后，经溢流堰流入斜板曝气结晶池4的预曝气沉淀室26。此时上清液的COD值≤1500mg/L，TS值≤600mg/L。液体在折板厌氧生物絮凝推流池3中停留时间为48-96h，期间厌氧室底部的污泥经厌氧回流管20回流至第一厌氧室11，回流比可为15％-30％；间隔48-96h可经排泥口(一)19进行一次排泥。折板厌氧生物絮凝推流池3的每个厌氧室都设置了3个液体采样口17，池中废水水质变化情况可以通过液体采样口17采集液体进行实时监测。

如图3所示，斜板曝气结晶池4中的预曝气沉淀室26中管式微孔曝气头28通过曝气进气管27连通空气，并对室内的废水进行曝气，加速其悬浮物的沉降，废水由下部通过渗水板孔道进入晶种悬浮式结晶室25后，加入镁剂溶液和pH值调控剂，使其在中间曝气搅拌区发生成核结晶反应，水力停留时间可为6-12h，生成的大颗粒磷素晶体沉降到晶泥贮存区，小颗粒晶体随水流流入上方斜板29，遇斜板29阻挡后回落至曝气搅拌区，作为晶种继续聚合生长，生成大颗粒磷素晶粒后沉淀入晶泥贮存区，上清液自上而下流入动态超滤膜反应池5。晶泥贮存区10-20％的晶泥经好氧回流管32回流至预曝气沉淀室26，其余晶泥可间隔24-48h经排泥口(三)39进行一次收集。预曝气沉淀室26中的污泥也可间隔48-96h经排泥口(二)38进行一次排泥。此时上清液的COD值≤500mg/L，TS≤300mg/L，氨氮≤400mg/L，总磷≤20mg/L。

如图3所示，上述上清液在动态超滤膜反应池5中停留3-6h，提升泵23开启，废水自下而上经过超滤膜31，流至曝气-纳滤双功能膜反应池6，实现水质的进一步提升。期间圆盘式微孔曝气头30一直开启，既为超滤膜上的微生物提供氧气，又起到一定的膜冲洗作用；侧面的侧方微孔曝气头24，间隔3-6h，曝气10-30min，起到大面积冲洗膜的作用，以保证稳定的膜通量。池底10-20％的污泥经好氧回流管32回流至预曝气沉淀室26，其余污泥可间隔4-7日经排泥口(四)38进行一次排泥。此时的出水COD值≤200mg/L，TS≤150mg/L，氨氮≤200mg/L，总磷≤10mg/L。

如图3所示，经超滤后的液体，在曝气-纳滤双功能膜反应池6中停留3-6h，间隔1-2h通过调节曝气-纳滤双功能调节阀22交换两套纳滤膜33的功能，液体经纳滤功能膜组件流入最终的集水沉淀池7。池底10-20％的污泥经好氧回流管32回流至预曝气沉淀室26，其余污泥可间隔4-7日经排泥口(五)41进行一次排泥。最终集水沉淀池7里的出水COD值80≤mg/L，TS≤30mg/L，氨氮≤20mg/L，总磷≤0.5mg/L，其出水水质基本能达到《再生水水质标准(SL368-2006)》中“农业、林业、牧业”再生水用水标准，可由出水口34流出回用到养殖场中。

如图4所示，集水沉淀池7底部10-20％的污泥经厌氧回流管20回流至折板厌氧生物絮凝推流池3的第一厌氧室11，其余污泥可间隔7-14日经排泥口(六)42进行一次排泥。

实施例2、养殖废水处理的集成装置的使用--养殖废水资源、能源化回收处理

将pH为6.4，COD值约为6400mg/L，TS约为7700mg/L，氨氮浓度约为675mg/L，总磷浓度约为137mg/L，含固率为9％的养殖废水倒入养殖废水贮液池8中，经上述实施方案控制U型管式水热反应器1加热温度110℃，反应压强2.0Mpa，加热30min后，打开在加热内胆与常压冷却内胆9之间压力阀36，使样品利用U型管原理自动流入常压冷却内胆9。打开氨气输送管10，将含有氨气的气体通入斜板曝气结晶池4的预曝气沉淀室26中，氨氮浓度增加9.5％。随后，加热内胆与进样口之间的压力阀37也打开，养殖废水贮液池8的废水提升泵21再次开启以进样，直至两个内胆的液面高度都为总内胆高度的70％，关闭加热内胆两端阀门，加热内胆重新开始加热。冷却内胆常压冷却内胆9内的废水停留30min后降温至75℃，由耐高温管2以0.8L/h的流速流至折板厌氧生物絮凝推流池3。每升废水中投放20mL的生物絮凝剂18。在厌氧折板厌氧生物絮凝推流池3中停留48h，期间产生的沼气由集气口12收集至气体收集装置，第二至第四厌氧室底部15％的污泥回流至第一厌氧室11，隔48h由排泥口(一)19清理一次污泥。上清液经溢流堰流入斜板曝气结晶池4停留6h，每24h由排泥口(三)39收集一次晶泥。上清液流入动态超滤膜反应池5中停留4h，侧方微孔曝气头24间隔4h曝气15min，而后在曝气-纳滤双功能膜反应池6停留4h，期间间隔2h交换膜功能。如此连续反应15天，最终集水沉淀池7的出水水质稳定在COD值60-70mg/L，TS为25-30mg/L，氨氮浓度为17-20mg/L,总磷浓度为0.3-0.5mg/L，其出水水质基本能达到《再生水水质标准(SL368-2006)》中“农业、林业、牧业”再生水用水标准。

实施例3、养殖废水处理的集成装置的使用--养殖废水资源、能源化回收处理

将pH为6.2，COD值约为10900mg/L，TS约为11850mg/L，氨氮浓度约为758mg/L，总磷浓度约为163mg/L，含固率为9％的养殖废水倒入养殖废水贮液池8中，经上述实施方案控制U型管式水热反应器1加热温度120℃，反应压强2.5Mpa，加热50min后，利用U型管原理，废水自动流入常压冷却内胆9。冷却内胆打开氨气输送管10，将含有氨气的气体通入斜板曝气结晶池4的预曝气沉淀室26中，氨氮浓度增加12％。随后，加热内胆再次进样，并重新开始加热。常压冷却内胆9内的废水停留50min后降温至70℃，由耐高温管2以1.0L/h的流速流至折板厌氧生物絮凝推流池3。每升废水中投放50mL的生物絮凝剂18。在厌氧折板厌氧生物絮凝推流池3中停留72h，期间产生的沼气由集气口12收集至气体收集装置，第二至第四厌氧室底部20％的污泥回流至第一厌氧室11，隔72h由排泥口(一)19清理一次污泥。上清液经溢流堰流入斜板曝气结晶池4停留12h，每24h由排泥口(三)39收集一次晶泥。上清液流入动态超滤膜反应池5中停留6h，侧方微孔曝气头24间隔6h曝气30min，而后在曝气-纳滤双功能膜反应池6停留6h，期间间隔1h交换膜功能。如此连续反应15天，最终集水沉淀池7的出水水质稳定在COD值55-64mg/L，TS为20-26mg/L，氨氮浓度为18-20mg/L,总磷浓度为0.2-0.3mg/L，其出水水质基本能达到《再生水水质标准(SL368-2006)》中“农业、林业、牧业”再生水用水标准。

实施例4、养殖废水处理的集成装置的使用--养殖废水资源、能源化回收处理

将pH为6.3，COD值约为9500mg/L，TS约为10160mg/L，氨氮浓度约为737mg/L，总磷浓度约为141mg/L，含固率为8％的养殖废水倒入养殖废水贮液池8中，经上述实施方案控制U型管式水热反应器1加热温度130℃，反应压强2.5Mpa，加热40min后，利用U型管原理，废水自动流入常压冷却内胆9。冷却内胆打开氨气输送管10，将含有氨气的气体通入斜板曝气结晶池4的预曝气沉淀室26中，氨氮浓度增加14.5％。随后，加热内胆再次进样，并重新开始加热。常压冷却内胆9内的废水停留40min后降温至85℃，由耐高温管2以0.6L/h的流速流至折板厌氧生物絮凝推流池3。每升废水中投放40mL的生物絮凝剂18。在厌氧折板厌氧生物絮凝推流池3中停留60h，期间产生的沼气由集气口12收集至气体收集装置，第二至第四厌氧室底部20％的污泥回流至第一厌氧室11，隔60h由排泥口(一)19清理一次污泥。上清液经溢流堰流入斜板曝气结晶池4停留9h，每24h由排泥口(三)39收集一次晶泥。上清液流入动态超滤膜反应池5中停留6h，侧方微孔曝气头24间隔6h曝气30min，而后在曝气-纳滤双功能膜反应池6停留6h，期间间隔1h交换膜功能。如此连续反应15天，最终集水沉淀池7的出水水质稳定在COD值73-80mg/L，TS为24-30mg/L，氨氮浓度为17-20mg/L,总磷浓度为0.3-0.5mg/L，其出水水质基本能达到《再生水水质标准(SL368-2006)》中“农业、林业、牧业”再生水用水标准。

实施例5、养殖废水处理的集成装置的使用--养殖废水资源、能源化回收处理

将pH为6.6，COD值约为4800mg/L，TS约为5850mg/L，氨氮浓度约为608mg/L，总磷浓度约为117mg/L，含固率为8％的养殖废水倒入养殖废水贮液池8中，经上述实施方案控制U型管式水热反应器1加热温度140℃，反应压强3.0Mpa，加热40min后，利用U型管原理，废水自动流入常压冷却内胆9。冷却内胆打开氨气输送管10，将含有氨气的气体通入斜板曝气结晶池4的预曝气沉淀室26中，氨氮浓度增加11％。加热内胆再次进样，并重新开始加热。常压冷却内胆9内的废水停留40min后降温至90℃，由耐高温管2以0.5L/h的流速流至折板厌氧生物絮凝推流池3。每升废水中投放20mL的生物絮凝剂18。在厌氧折板厌氧生物絮凝推流池3中停留48h，期间产生的沼气由集气口12收集至气体收集装置，第二至第四厌氧室底部15％的污泥回流至第一厌氧室11，隔48h由排泥口(一)19清理一次污泥。上清液经溢流堰流入斜板曝气结晶池4停留6h，每24h由排泥口(三)39收集一次晶泥。上清液流入动态超滤膜反应池5中停留4h，侧方微孔曝气头24间隔4h曝气15min，而后在曝气-纳滤双功能膜反应池6停留4h，期间间隔2h交换膜功能。如此连续反应15天，最终集水沉淀池7的出水水质稳定在COD值75-80mg/L，TS为23-27mg/L，氨氮浓度为16-20mg/L,总磷浓度为0.2-0.4mg/L，其出水水质基本能达到《再生水水质标准(SL368-2006)》中“农业、林业、牧业”再生水用水标准。

Claims (10)

1.一种养殖废水处理的集成装置，其特征在于：它包括养殖废水贮液池、U型管式水热反应器、折板厌氧生物絮凝推流池、斜板曝气结晶池、动态超滤膜反应池、曝气-纳滤双功能膜反应池和集水沉淀池；

所述U型管式水热反应器的进样口与所述养殖废水贮液池的出样口相连接；

所述U型管式水热反应器的出样口与所述折板厌氧生物絮凝推流池的进样口相连接；

所述折板厌氧生物絮凝推流池的出样口与所述斜板曝气结晶池的进样口相连接；

所述斜板曝气结晶池的出样口与所述动态超滤膜反应池的进样口相连接；

所述动态超滤膜反应池的出样口与所述曝气-纳滤双功能膜反应池的进样口相连接；

所述曝气-纳滤双功能膜反应池的出样口与所述集水沉淀池相连接；

所述养殖废水处理的集成装置采用集装箱型；

所述U型管式水热反应器的一侧上设有进样口和密闭加热内胆，其另一侧上设有出样口和常压冷却内胆；

所述U型管式水热反应器的进样口与所述密闭加热内胆之间、所述密闭加热内胆与所述常压冷却内胆之间分别设置压力阀；

所述密闭加热内胆与所述常压冷却内胆上均设有采样口、压力表和温度传感器；所述常压冷却内胆上还设有出气管，所述出气管与所述斜板曝气结晶池相连通；

所述U型管式水热反应器的出样口与所述折板厌氧生物絮凝推流池的进样口采用耐高温管相连通。

2.根据权利要求1所述的集成装置，其特征在于：所述U型管式水热反应器采用钢铁材料铸成，所述U型管式水热反应器的管外径与管内径的长度比为1.5~2:1，所述管内径与管长的长度比为1:3~5。

3.根据权利要求1或2所述的集成装置，其特征在于：所述耐高温管设于所述折板厌氧生物絮凝推流池底部；

所述耐高温管的材料为三丙聚乙烯。

4.根据权利要求1或2所述的集成装置，其特征在于：所述集成装置还包括气体收集装置和污泥脱水装置；

所述折板厌氧生物絮凝推流池包括3-5个厌氧室相连通构成，每个所述厌氧室包括下流室和上流室，所述下流室和所述上流室之间通过折板半封闭分割；所述折板的顶端与所述折板厌氧生物絮凝推流池顶端内壁垂直连接；所述折板的下端倾角为30~60°，方向从所述上流室向所述下流室倾斜；所述折板的下端距所述折板厌氧生物絮凝推流池底部的高度为所述折板厌氧生物絮凝推流池底部高的10%~30%；

所述下流室与所述上流室的体积比为1:4；

由所述折板厌氧生物絮凝推流池的进样口至其出样口设置的所述厌氧室的体积依次递增，所述厌氧室的进水水位垂直高度呈递减状态；所述厌氧室的顶部均设有出气口，所述厌氧室的出气口与所述气体收集装置相连通；

所述厌氧室的外壁上均分别垂直设立3个等距液体采样口；所述折板厌氧生物絮凝推流池的所述厌氧室底部均设有排泥口（一），所述排泥口（一）均与所述污泥脱水装置的进样口相连通；所述排泥口（一）侧面从所述折板厌氧生物絮凝推流池的出样口至进样口方向均设有回流管；所述折板厌氧生物絮凝推流池进水口处的厌氧室称为第一厌氧室。

5.根据权利要求4所述的集成装置，其特征在于：所述斜板曝气结晶池由渗水板将其半封闭式分隔为预曝气沉淀室和晶种悬浮式结晶室，且所述预曝气沉淀室和所述晶种悬浮式结晶室相连通；所述预曝气沉淀室和所述晶种悬浮式结晶室的体积比为1:3~5；所述预曝气沉淀室的进水口与所述折板厌氧生物絮凝推流池的出水口相连通；所述晶种悬浮式结晶室的进水口与所述预曝气沉淀室的出水口通过渗水板下部孔道相连通；

所述预曝气沉淀室的进水水位垂直高度比所述折板厌氧生物絮凝推流池的出水水位垂直高度低5~10%；

所述晶种悬浮式结晶室包括上方斜板分离区、中间曝气搅拌区和下方晶泥贮存区；所述上方斜板分离区的斜板倾斜角度为10~15°，所述斜板倾斜方向设置与使用时水流方向相反；所述上方斜板分离区的体积占所述晶种悬浮式结晶室的1/4~1/3；

所述斜板曝气结晶池采用的曝气头为管式微孔曝气，距离所述斜板曝气结晶池的池底10~15%的高度，均匀水平分布于池底；所述管式微孔曝气头的支管与主管管径比为1:1.5~2；微孔覆盖率为20%~60%；

所述预曝气沉淀室和所述晶种悬浮式结晶室的底部分别设有排泥口（二）和排泥口（三），所述排泥口（二）和所述排泥口（三）均与所述污泥脱水装置的进样口相连接；由晶种悬浮式结晶室至预曝气沉淀室设置好氧回流管，并由回流泵驱动，利用回流泵回流部分晶泥。

6.根据权利要求5所述的集成装置，其特征在于：所述动态超滤膜反应池包括至少1组平板式的膜组件，所述膜组件每组由5~100片膜片压制而成；所述膜片材料采用无纺布和/或筛网；所述膜组件的喷丝密度为20~40g/m²，膜通量为40~100L/(m²·h)，运行压强为0.3~0.5MPa；

所述膜组件上端设有压力表以观测压强；

所述预曝气沉淀室的进水水位垂直高度比所述折板厌氧生物絮凝推流池的出水水位垂直高度低5~10%；

所述动态超滤膜反应池的进水水位垂直高度比所述预曝气沉淀室的出水水位垂直高度低5~10%；

所述动态超滤膜反应池底部设有圆盘微孔曝气头，距离所述动态超滤膜反应池底底10~15%的高度；所述膜组件两侧均设有侧方微孔曝气头，其曝气方式为间歇式曝气，曝气间隔3~6h，曝气时长10~30min；

所述动态超滤膜反应池底部设有排泥口（四），所述排泥口（四）与所述污泥脱水装置进样口相连接；

由所述动态超滤膜反应池至所述斜板曝气结晶池设置好氧回流管，并由回流泵驱动，并利用回流泵回流部分污泥。

7.根据权利要求6所述的集成装置，其特征在于：所述曝气-纳滤双功能膜反应池包括两套平板式膜组件，每套所述平板式膜组件包括至少1组膜组件；每组所述平板式膜组件包括5-20片膜片压制而成；所述膜片材料采用中空纤维；所述平板式膜组件的膜孔径为1~2nm，膜通量为10~30L/(m²·h)；

所述曝气-纳滤双功能膜反应池底部设有排泥口（五），所述排泥口（五）与所述污泥脱水装置进样口相连接；

由所述曝气-纳滤双功能膜反应池至所述斜板曝气结晶池设置好氧回流管，回流比例为10~20%。

8.根据权利要求6所述的集成装置，其特征在于：所述集水沉淀池底部设有排泥口（六），所述排泥口（六）与所述污泥脱水装置进样口相连通；

由所述集水沉淀池至所述折板厌氧生物絮凝推流池的第一厌氧室设置厌氧回流管，回流比例为10%~20%，集水沉淀池中80%~90%再生水用于养殖场循环用水。

9.采用权利要求6-8中任一项所述养殖废水处理的集成装置的处理养殖废水的方法，包括如下步骤：

（1）将养殖废水引入所述养殖废水贮液池，关闭所述U型管式水热反应器中所述密闭加热内胆与所述常压冷却内胆之间的所述压力阀，利用提升泵将养殖废水从所述养殖废水贮液池由进样管泵入所述U型管式水热反应器，所述密闭加热内胆的液面传感器监测到液面高度为总内胆高度的70%时，提升泵停止工作，所述进样管中多余废水回流至所述养殖废水贮液池，关闭所述进样口与所述密闭加热内胆间的所述压力阀，使所述密闭加热内胆处于密封状态；控制所述密闭加热内胆进行加热反应；

（2）上述步骤（1）中的养殖废水完成水热反应后，打开在所述密闭加热内胆与所述常压冷却内胆之间的所述压力阀，使样品利用U型管原理自动流入常压冷却内胆；所述冷却内胆打开氨气输送管阀门，释放压力的同时，将含有氨气的气体通入所述斜板曝气结晶池中增加氨氮浓度；随后，打开所述密闭加热内胆与所述进样口之间的所述压力阀，所述养殖废水贮液池的提升泵再次开启以进样，直至所述密闭加热内胆与所述常压冷却内胆的液面高度均为各自内胆高度的70%，关闭所述密闭加热内胆两端的阀门，所述密闭加热内胆重复步骤（1）进行加热反应；并控制所述出样管的废水压力恢复正常大气压，温度在70~90℃；

（3）上述步骤（2）中处理的养殖废水由所述常压冷却内胆经提升泵流至所述耐高温管；

（4）上述步骤（3）中处理的养殖废水，由耐高温管通过提升泵从所述折板厌氧生物絮凝推流池侧面上方流入，经所述第一厌氧室中生物絮凝剂强化絮凝沉淀后，上清液逐渐流经所述折板厌氧生物絮凝推流池的其余厌氧室；

（5）将步骤（4）中的所述折板厌氧生物絮凝推流池的上清液自上而下流入所述斜板曝气结晶池的所述预曝气沉淀室；再由所述预曝气沉淀室的下部通过渗水板孔道进入所述晶种悬浮式结晶室后，加入镁剂溶液和pH值调控剂，在中间曝气搅拌区发生成核结晶反应；大颗粒磷素晶体沉淀入所述下方晶泥贮存区，小颗粒晶体随水流进入所述上方斜板分离区，遇所述上方斜板分离的斜板阻挡后回落至所述中间曝气搅拌区，作为晶种继续聚合生长，生成大颗粒磷素晶粒后沉淀至所述下方晶泥贮存区，所述下方晶泥贮存区10~20%的晶泥回流至所述预曝气沉淀室；

（6）将步骤（5）中的溢流液自上而下流入所述动态超滤膜反应池进一步降低水中的氮磷浓度；打开提升泵，让溢流液自下而上经过所述动态超滤膜反应池的超滤膜，流至所述曝气-纳滤双功能膜反应池；池底10~20%的污泥回流至上述斜板曝气结晶池；

（7）将步骤（6）中的滤液自上而下流入所述曝气-纳滤双功能反应池；间隔1~2h，通过调节曝气-纳滤双功能调节阀交换所述两套纳滤膜的功能；池底10~20%的污泥回流至上述斜板曝气结晶池；

（8）将步骤（7）中的滤液自上而下流入所述集水沉淀池，80%~90%再生水经出水口流出用于养殖场循环用水，池底10%~20%的污泥通过厌氧回流管回流至折板厌氧生物絮凝推流池的所述第一厌氧室继续处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，控制所述密闭加热内胆加热温度为110~150℃，加热时间为20~60min，反应压强为2.0~5.0Mpa；

步骤（3）中，流至所述耐高温管的处理废水利用流量计控制管流速为0.5~1.0L/h，管内停留时间为20~60min；

自所述耐高温管流入所述折板厌氧生物絮凝推流池的出水温度为30~50℃；

步骤（4）中还包括所述折板厌氧生物絮凝推流池的废水进水流速为0.5~1.0L/h，继所述第一厌氧室之后的几个厌氧室的底部污泥强制回流至第一厌氧室；污泥回流比例为15~30%；所述折板厌氧生物絮凝推流池内停留时间为48~96h；

所述折板厌氧生物絮凝推流池中产生的沼气从集气口采集部分气体进行成分及浓度检测；所述折板厌氧生物絮凝推流池的水质变化情况通过定时从所述液体采样口采集一部分液体进行监测；

步骤（5）中，所述核结晶反应的时间为6~12h；

步骤（6）中，所述动态超滤膜反应池中水力停留时间为3~6h；

所述侧方微孔曝气头间隔3~6h对所述动态超滤膜反应池的超滤膜进行一次曝气反冲洗，曝气时长10~30min；

步骤（7）中，所述曝气-纳滤双功能反应池的水力停留时间为3~6h。

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