CN110342729A - 一种畜禽养殖废水一体化除磷设备及其处理工艺 - Google Patents
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Abstract
一种畜禽养殖废水一体化除磷设备及其处理工艺，研发了一种的一体化除磷设备，可大大减少设备占地面积，提高去除效率；本发明的一体化除磷设备，可以快速高效的获得磷酸氨沉淀，直接于该一体化反应器内回收作为肥料，实现了资源化，操作简单、易安装。本发明的设备和工艺不仅能实现高效稳定的污染物去除、同时具有高效除碳脱氮、磷能力；本发明开发了能源自给型污水处理技术和装备，厌氧发酵罐内产生的沼气用于维持短程硝化‑厌氧氨氧化所需的温度，在实现污水回用同时，实现了生物能源回收和自己型的技术。
Description
技术领域
本发明属于畜禽养殖废水除磷领域，尤其涉及一种强化畜禽养殖废水脱氮除磷的一体化除磷设备及其处理工艺。
背景技术
近年来，随着我国经济、社会的不断发展，生活水平迅速提高，居民对肉、蛋类食品的需求也迅速增加，国内畜禽养殖业呈快速发展并趋于稳定的趋势。畜禽养殖业己逐渐成为我国农业经济中最为活跃的增长点及主要的支柱产业。然而，随着养殖场集约化程度的提高，致使畜禽养殖排放粪污量及其产生的养殖废水激增所引发的各类环境问题也越来越突出和严重。养殖废水的来源主要包括饲料的残渣、尿液和粪便，以及猪场清理中的冲洗废水，其中冲洗水占据了养猪废水的主要部分，其具有高有机物、高氮、磷浓度的特点。然而，氮磷是作物需要的营养成分，若使用不当，将造成土壤污染物累积、水体富营养化、产生NH3、H2S等有害气体对大气污染、导致畜禽传染疾病和寄生虫病的蔓延，危害人体健康。因此，养殖废水科学合理的处理与利用是一大难题，也是一个挑战。
畜禽废水的水质特征在于氨氮、有机物和悬浮物浓度均很高，如何去除废水中的高浓度氨氮和磷酸盐正是难点所在。MAP沉淀法不仅可以将废水中的氨以沉淀物的形式固定下来，而且能将磷固定下来，具有操作管理方便、氨氮去除率高等优点。磷酸铵镁( MAP)沉淀法可以同时去除氨氮和磷，特别适用于高氨氮和磷的废水。虽然MAP沉淀法的工艺较为成熟，但是对于磷酸铵镁反应器的研究较少，尤其是性能稳定、高效、耗能低的一体化反应器的设计。因此，本发明从实际出发，针对畜禽养殖废水高氮磷的特点设计了一体化除磷设备以及相应配套的高效除碳脱氮工艺。
传统的硝化反硝化处理工艺需要额外投加大量有机碳源，十分不经济，且针对畜禽养殖废水的特点处理效果也不十分稳定。然而，新型短程硝化一厌氧氨氧化工艺是近年来开发的一种新型的生物脱氮工艺，与传统生物脱氮工艺全程硝化一反硝化工艺相比，具有不需外加有机物作电子供体、供氧能耗低、外加中和药剂少等优势。
因此，针对畜禽养殖废水的上述特点以及工艺需求，研发了一种性能稳定、低能耗、高效率的一体化除磷设备及其配套的处理畜禽养殖废水工艺，旨在研究开发能源自给型污水处理技术和装备，实现污水回用和生物能源回收的目标。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种畜禽养殖废水一体化除磷设备及其处理工艺，性能稳定、低能耗、高效率，实现了污水回用和生物能源回收的目标。
一种畜禽养殖废水一体化除磷设备，包括中心内筒和外筒，设备主体部分中心内筒和外筒形状均为圆形；所述中心内筒为反应区、沉淀区以及磷酸铵镁收集区；所述外筒是由不同角度隔板分隔成的2个溶药区和1个设备区包裹中心内筒外周；所述2个溶药区为内部分别填放有镁盐和碱液的镁盐溶药区和碱液溶药区；设备区采用两个加药泵分别将两个溶药区与反应区相连接；所述溶药区顶部设有盖板；所述两个溶药区之间设置有进水管，进水管与反应区连接；所述反应区与沉淀区之间设有导流管和穿孔板，设备区设置有出水管。
进一步的，所述的反应区设有搅拌机。
进一步的，所述的反应区内装有在线pH计，实时控制反应需要的酸碱度，pH维持在9-10之间。
进一步的，所述的沉淀区底部设有磷酸铵镁（MAP）收集区。
在工作过程中，污水和镁盐、碱液直接进入除磷反应区，在该区快速混合；污水和药剂在反应区导流管内搅拌机的作用下迅速混合，形成细小结晶，接着通过穿孔板进入沉淀区；晶种在沉淀区内碰撞形成较大颗粒在重力作用下形成沉淀污泥，即为磷酸铵镁沉淀，出水经反应器上部出水管流出。
一种畜禽养殖废水体化除磷设备的处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：畜禽养殖废水进入预处理单元，初步去除废水中的沙砾以及较大的无机颗粒物；
步骤2：预处理单元出水进入一体化除磷反应器，通过化学沉淀法实现畜禽养殖废水的磷回收，产生的鸟粪石用于肥料，实现了资源回收利用；
步骤3：一体化除磷反应器出水进入厌氧发酵罐，产生的沼气作为能源提供短程硝化-厌氧氨氧化反应所需要的温度；
步骤4：厌氧发酵的上清液进入好氧区，废水经好氧区实现短程硝化，将氨氮部分转化为亚硝态氮，同时好氧区内装填该反应区有效容积30%-70%的固定床填料，用于提高微生物降解速率及亚硝酸菌的占比；好氧区出水进入沉淀区，实现泥水分离；沉淀区出水进入厌氧氨氧化反应区，在厌氧氨氧化微生物的作用下，将氨氮和亚硝态氮直接反应成为氮气。
步骤5：沉淀区的污泥经气提管回流到好氧区，保证好氧区的污泥浓度，其回流比为50-100%。
步骤6：厌氧氨氧化反应区出水经三相分离器的泥水分离后，进入后续单独的沉淀区，使厌氧氨氧化菌和出水得到彻底的分离，使得出水悬浮物达标；
步骤7：为了进一步使得出水达到回用标准，二沉池出水进入深度处理单元，进一步降低污染物浓度；
步骤8：深度处理单元的出水经过消毒池后，直接可以用于养殖场区的回用水池。
进一步的，步骤（1）中预处理单元，先经过均质调节池，增加整个工艺的稳定性；再经过格栅，去除无机沙砾以及较大的悬浮物质；
进一步的，步骤（2）磷酸铵镁( MAP)化学沉淀法，所需要的Mg盐采用MgCl2、MgSO4、MgO中的一种；
进一步的，步骤（5）中沉淀区的污泥通过气提回流的方式，回流量50%-200%；
进一步的，步骤（7）中深度处理单元采用芬顿法、臭氧氧化法；深度处理单元在芬顿法或者臭氧氧化法之后加入曝气生物滤池，进一步将氧化后的短链以及小分子物质彻底变为无机物；
进一步的，步骤（8）中的消毒采用紫外消毒或者次氯酸钠；
本发明提供了一种畜禽养殖废水一体化除磷设备及其处理工艺，与现有的工艺相比，具有以下有益效果：本发明针对畜禽养殖废水的特点，研发了一种的一体化除磷设备，可大大减少设备占地面积，提高去除效率；本发明的一体化除磷设备，可以快速高效的获得磷酸氨沉淀，直接于该一体化反应器内回收作为肥料，实现了资源化，操作简单、易安装。本发明的设备和工艺不仅能实现高效稳定的污染物去除、同时具有高效除碳脱氮、磷能力；本发明开发了能源自给型污水处理技术和装备，厌氧发酵罐内产生的沼气用于维持短程硝化-厌氧氨氧化所需的温度，在实现污水回用同时，实现了生物能源回收和自己型的技术。
附图说明
图1为本发明的设备示意图结构示意图；
图2为本发明的设备镁盐溶药区一侧剖面结构示意图；
图3为本发明的设备碱液溶药区一侧剖面结构示意图；
图4为本发明的处理工艺流程图；
图中： 1、镁盐溶药区；2、碱液溶药区；3、加药泵；4、设备区；5、进水管；6、出水管；7、搅拌机；8、反应区；9、盖板；10、沉淀区；11、磷酸铵镁收集区；12、预处理单元；13、一体化除磷反应器；14、厌氧发酵罐；15、好氧区；16、厌氧氨氧化反应区；17、深度处理单元；18、消毒池；19、回用水池。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
一种畜禽养殖废水一体化除磷设备，包括中心内筒和外筒，设备主体部分中心内筒和外筒形状均为圆形；所述中心内筒为反应区8、沉淀区10以及磷酸铵镁收集区11；所述外筒是由不同角度隔板分隔成的两个溶药区和一个设备区4包裹中心内筒外周；所述两个溶药区为内部分别填放有镁盐和碱液的镁盐溶药区1和碱液溶药区2；设备区采用两个加药泵3分别将两个溶药区与反应区相连接；所述溶药区顶部设有盖板9；所述两个溶药区之间设置有进水管5，进水管与反应区连接；所述反应区与沉淀区之间设有导流管和穿孔板，设备区设置有出水管6。
进一步的，所述的反应区设有搅拌机7。
进一步的，所述的反应区内装有在线pH计，实时控制反应需要的酸碱度，pH维持在9-10之间。
进一步的，所述的沉淀区底部设有磷酸铵镁（MAP）收集区。
在工作过程中，污水和镁盐、碱液直接进入除磷反应区，在该区快速混合；污水和药剂在反应区导流管内搅拌机的作用下迅速混合，形成细小结晶，接着通过穿孔板进入沉淀区；晶种在沉淀区内碰撞形成较大颗粒在重力作用下形成沉淀污泥，即为磷酸铵镁沉淀，出水经反应器上部出水管流出。
一种畜禽养殖废水体化除磷设备的处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：畜禽养殖废水进入预处理单元12，初步去除废水中的沙砾以及较大的无机颗粒物；
步骤2：预处理单元出水进入一体化除磷反应器13，通过化学沉淀法实现畜禽养殖废水的磷回收，产生的鸟粪石用于肥料，实现了资源回收利用；
步骤3：一体化除磷反应器出水进入厌氧发酵罐14，产生的沼气作为能源提供短程硝化-厌氧氨氧化反应所需要的温度；
步骤4：厌氧发酵的上清液进入好氧区15，废水经好氧区实现短程硝化，将氨氮部分转化为亚硝态氮，同时好氧区内装填该反应区有效容积30%-70%的固定床填料，用于提高微生物降解速率及亚硝酸菌的占比；好氧区出水进入沉淀区，实现泥水分离；沉淀区出水进入厌氧氨氧化反应区，在厌氧氨氧化微生物的作用下，将氨氮和亚硝态氮直接反应成为氮气。
步骤5：沉淀区的污泥经气提管回流到好氧区，保证好氧区的污泥浓度，其回流比为50-100%。
步骤6：厌氧氨氧化反应区16出水经三相分离器的泥水分离后，进入后续单独的沉淀区，使厌氧氨氧化菌和出水得到彻底的分离，使得出水悬浮物达标；
步骤7：为了进一步使得出水达到回用标准，二沉池出水进入深度处理单元，进一步降低污染物浓度；
步骤8：深度处理单元17的出水经过消毒池18后，直接可以用于养殖场区的回用水池19。
进一步的，步骤（1）中预处理单元，先经过均质调节池，增加整个工艺的稳定性；再经过格栅，去除无机沙砾以及较大的悬浮物质；
进一步的，步骤（2）磷酸铵镁( MAP)化学沉淀法，所需要的Mg盐采用MgCl2、MgSO4、MgO中的一种；
进一步的，步骤（5）中沉淀区的污泥通过气提回流的方式，回流量50%-200%；
进一步的，步骤（7）中深度处理单元采用芬顿法、臭氧氧化法；深度处理单元在芬顿法或者臭氧氧化法之后加入曝气生物滤池，进一步将氧化后的短链以及小分子物质彻底变为无机物；
进一步的，步骤（8）中的消毒采用紫外消毒或者次氯酸钠；
本发明提供了一种畜禽养殖废水一体化除磷设备及其处理工艺，与现有的工艺相比，具有以下有益效果：本发明针对畜禽养殖废水的特点，研发了一种的一体化除磷设备，可大大减少设备占地面积，提高去除效率；本发明的一体化除磷设备，可以快速高效的获得磷酸氨沉淀，直接于该一体化反应器内回收作为肥料，实现了资源化，操作简单、易安装。本发明的设备和工艺不仅能实现高效稳定的污染物去除、同时具有高效除碳脱氮、磷能力；本发明开发了能源自给型污水处理技术和装备，厌氧发酵罐内产生的沼气用于维持短程硝化-厌氧氨氧化所需的温度，在实现污水回用同时，实现了生物能源回收和自己型的技术。
以上通过实施例对本发明的进行了详细说明，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。
Claims (10)
1.一种畜禽养殖废水一体化除磷设备，包括中心内筒和外筒，设备主体部分中心内筒和外筒形状均为圆形；所述中心内筒为反应区、沉淀区以及磷酸铵镁收集区；所述外筒是由不同角度隔板分隔成的2个溶药区和1个设备区包裹中心内筒外周；所述2个溶药区为内部分别填放有镁盐和碱液的镁盐溶药区和碱液溶药区；设备区采用两个加药泵分别将两个溶药区与反应区相连接；所述溶药区顶部设有盖板；所述两个溶药区之间设置有进水管，进水管与反应区连接；所述反应区与沉淀区之间设有导流管和穿孔板，设备区设置有出水管 。
2.根据权利要求1所述的一种畜禽养殖废水一体化除磷设备，其特征在于：所述的反应区设有搅拌机 。
3.根据权利要求1所述的一种畜禽养殖废水一体化除磷设备，其特征在于：所述的反应区内装有在线pH计，实时控制反应需要的酸碱度，pH维持在9-10之间。
4.根据权利要求1所述的一种畜禽养殖废水一体化除磷设备，其特征在于：所述的沉淀区底部设有磷酸铵镁（MAP）收集区 。
5.一种畜禽养殖废水体化除磷设备的处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：畜禽养殖废水进入预处理单元，初步去除废水中的沙砾以及较大的无机颗粒物；
步骤2：预处理单元出水进入一体化除磷反应器，通过化学沉淀法实现畜禽养殖废水的磷回收，产生的鸟粪石用于肥料，实现了资源回收利用；
步骤3：一体化除磷反应器出水进入厌氧发酵罐，产生的沼气作为能源提供短程硝化-厌氧氨氧化反应所需要的温度；
步骤4：厌氧发酵的上清液进入好氧区，废水经好氧区实现短程硝化，将氨氮部分转化为亚硝态氮，同时好氧区内装填该反应区有效容积30%-70%的固定床填料，用于提高微生物降解速率及亚硝酸菌的占比；好氧区出水进入沉淀区，实现泥水分离；沉淀区出水进入厌氧氨氧化反应区，在厌氧氨氧化微生物的作用下，将氨氮和亚硝态氮直接反应成为氮气；
步骤5：沉淀区的污泥经气提管回流到好氧区，保证好氧区的污泥浓度，其回流比为50-100%；
步骤6：厌氧氨氧化反应区出水经三相分离器的泥水分离后，进入后续单独的沉淀区，使厌氧氨氧化菌和出水得到彻底的分离，使得出水悬浮物达标；
步骤7：为了进一步使得出水达到回用标准，二沉池出水进入深度处理单元，进一步降低污染物浓度；
步骤8：深度处理单元的出水经过消毒池后，直接可以用于养殖场区的回用水池。
6.根据权利要求5所述的一种畜禽养殖废水体化除磷设备的处理工艺，其特征在于：步骤（1）中预处理单元，先经过均质调节池，增加整个工艺的稳定性；再经过格栅，去除无机沙砾以及较大的悬浮物质。
7.根据权利要求5所述的一种畜禽养殖废水体化除磷设备的处理工艺，其特征在于：步骤（2）磷酸铵镁( MAP)化学沉淀法，所需要的Mg盐采用MgCl2、MgSO4、MgO中的一种。
8.根据权利要求5所述的一种畜禽养殖废水体化除磷设备的处理工艺，其特征在于：步骤（5）中沉淀区的污泥通过气提回流的方式，回流量50%-200%。
9.根据权利要求5所述的一种畜禽养殖废水体化除磷设备的处理工艺，其特征在于：步骤（7）中深度处理单元采用芬顿法、臭氧氧化法；深度处理单元在芬顿法或者臭氧氧化法之后加入曝气生物滤池，进一步将氧化后的短链以及小分子物质彻底变为无机物。
10.根据权利要求1所述的一种处理分散型污水的一体化稳定塘设备，其特征在于：步骤（8）中的消毒采用紫外消毒或者次氯酸钠。
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| CN201910494593.4A CN110342729A (zh) | 2019-06-10 | 2019-06-10 | 一种畜禽养殖废水一体化除磷设备及其处理工艺 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111285557A (zh) * | 2020-03-28 | 2020-06-16 | 长江大学 | 畜禽养殖废水处理装置及方法 |
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2019
- 2019-06-10 CN CN201910494593.4A patent/CN110342729A/zh active Pending
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