一種規模化養豬場養殖廢水處理系統及方法與流程

本發明屬于環保技術領域，具體涉及一種規模化養豬場養殖廢水處理系統及方法。

背景技術：

近年來隨著國民經濟的飛速發展，我國畜牧養殖業也逐步壯大，大批集約化、規模化養殖場相繼建成，同時也帶來了相對集中的環境污染問題。養豬場空氣中的甲烷、硫化氫、氨等惡臭氣體污染了周邊及下風口空氣，大量的液體代謝物、豬舍沖洗廢水以及部分散落的豬飼料等使得養豬場的廢水污染嚴重。研究顯示，規模化養豬場廢水中codcr高達4000～20000mg/l，bod高達1500～6000mg/l，氨氮濃度450～1500mg/l，tp濃度50～330mg/l，是一種高氮、高磷、高濃度有機物廢水，其中還含有大量的未溶解的豬糞等懸浮顆粒物。目前處理技術多為物理過濾+厭氧反應池+好氧反應池+自然處理系統，自然處理系統多采用人工濕地、土地處理和穩定塘技術，該處理技術占地面積大，處理效率低、自動化控制程度低。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供占地面積小、處理效率高、自動化控制程度高的一種規模化養豬場養殖廢水的處理系統及方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種規模化養豬場養殖廢水處理系統，包含依次連接的預處理系統、厭氧處理系統、好氧處理系統和深度處理系統；

所述預處理系統包含依次連接的格柵渠、集水沉淀池、固液分離機和調勻水解池，所述集水沉淀池的入口設有閘閥；

所述厭氧處理系統包含ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器、脫硫曝氣池、厭氧沉淀池、熱交換器、沼氣收集與處置系統和污泥處置系統，所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器的入水口與所述調勻水解池的出水口相連，且連接處設有閘閥；所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器、脫硫曝氣池、厭氧沉淀池依次連接，所述熱交換器的進水口與所述調勻水解池的出水口相連接，連接處設有閘閥，所述熱交換器的出水口與所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器的入水口連接；

所述好氧處理系統包含依次連接的一級a/o池、二沉池和二級a/o池，所述一級a/o的進水口與所述厭氧沉淀池的出水口連接；

所述深度處理系統包含依次連接的mbr反應池、電氧化脫色裝置和清水池，所述mbr反應池的進水口與所述二級a/o的出水口連接。

所述厭氧處理系統中的沼氣收集與處置系統包含依次連接的第一氣水分離器、脫硫裝置、沼氣儲柜、第二氣水分離器、沼氣增壓機和蒸汽鍋爐，所述污泥處理系統包含依次連接的污泥濃縮池、反應槽、脫水機組成，所述蒸汽鍋爐通過輸送管道向蒸汽使用點和所述熱交換器輸送蒸汽。

所述預處理系統還包含一種應急排放系統，所述應急排放系統包含依次連接的全封閉厭氧塘、集水池，所述全封閉厭氧塘入口與所述格柵渠出口相連接，且連接處設有閘閥，所述集水池的出水口通過水泵與所述集水沉淀池的入水口連接。

所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器通過管道和所述第一氣水分離器相連接，全封閉厭氧塘通過管道和所述第一氣水分離器相連接。

所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器、厭氧沉淀池、二沉池、mbr反應池的污泥排放口通過排泥泵和所述污泥濃縮池的入口相連接，所述厭氧沉淀池的污泥排放口和ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器的污泥回流口之間通過污泥回流水泵連接，所述二沉池的污泥排放口和一級a/o池的污泥回流口之間通過污泥回流水泵連接，所述mbr反應池的污泥排放口和二級a/o的污泥回流口之間通過污泥回流水泵連接，所述污泥濃縮池出水口和調勻水解池的入口相連。

所述mbr反應池內設置有mbr過濾膜組件，所述mbr過濾膜組件下部裝有曝氣裝置，所述mbr反應池池底部設有鼓風機，所述曝氣裝置的進氣口與所述鼓風機的出氣口相連接。

所述的規模化養豬場養殖廢水處理系統設置了自控系統plc控制所述水泵、鼓風機的運行，設置了在線監控控制所述沼氣收集與處置系統、水泵、鼓風機的運行。

所述電氧化脫色裝置內含有可以利用電極氧化還原反應去除廢水中有機污染物、使廢水脫色的電極板，所述電極板采用合金板、低碳板、鋁板或其結合制成，效果穩定使用壽命長，該電氧化設備中安裝工業廢鐵屑及焦炭填料，廢水進入電氧化設備后與所述填料內的低價鐵發生微電解反應，使填料低價鐵釋放出fe²⁺，同時在設備的高壓溶氧的催化作用下，fe²⁺轉化成fe³⁺，新生的fe²⁺和fe³⁺都是良好的絮凝劑，具有較高的吸附絮凝活性功能，絮凝后的氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的絮凝體大部分在高壓溶解氧的作用下上浮于液面之上經撇渣機自動撇除，有部分進入自然沉淀區靜沉、然后自動排泥至設備的污泥池。

一種規模化養豬場養殖廢水處理方法，包括以下步驟：

(1)養豬場廢水首先進入預處理系統進行預處理，廢水通過格柵渠去除大塊的漂浮物后，開啟所述格柵渠出口與集水沉淀池入口的閥閘，自流進入所述集水沉淀池通過重力沉降去除部分固體懸浮物后由提升水泵注入固液分離機進行固液分離，得到的固態渣送入糞渣堆場堆肥后運往有機肥廠，廢液排入調勻水解池，調節水量、均勻水質并進行初步的水解酸化；

(2)經預處理后的廢水進入厭氧處理系統，開啟所述調勻水解池和所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器連接后的閘閥，利用提升水泵將所述調勻水解池的不低于20℃的廢水注入ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器中，經高效厭氧消化后去除大部分的有機污染物，同時產生沼氣和沼液，沼液流入脫硫曝氣池氧化脫硫后進入厭氧沉淀池進行泥水分離，沼氣進入沼氣收集和處置系統進行收集、凈化后供給蒸汽鍋爐供后續使用，所述厭氧沉淀池的部分污泥通過污泥回流水泵泵入厭氧反應器回用，并定期通過排泥泵將所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器和厭氧沉淀池中老化的污泥排至污泥濃縮池；

(3)經過厭氧處理后的廢水進入好氧處理系統處理，依次通過一級a/o、二沉池、二級a/o的生物作用，去除廢水中大部分不易降解的有機物和氨氮后進入好氧塘，并向二級a/o的好氧塘中定量投加除磷劑，去除廢水中含磷物質，所述二沉池的部分污泥回流入所述一級a/o池回用，定期通過排泥泵將所述二沉池中老化的污泥排至污泥濃縮池；

(4)經過所述好氧處理系統脫氮除磷后的廢水進入深度處理系統，首先通過提升水泵將廢水注入mbr反應池中，利用鼓風機向曝氣裝置曝氣，一方面為生物膜提供了充足的氧氣，另一方面促使生物膜不斷抖動，將過厚的污泥層抖落，通過膜的阻流和微生物降解作用進一步清除有機污染物，利用提升水泵將所述mbr反應池處理后的廢水注入電氧化脫色裝置中，通過電極板的氧化還原作用最終去除未降解的有機污染物、懸浮物及色度排至清水池達標排放或者回用沖欄，其中mbr反應池的污泥利用提升水泵回流至二級a/o池回用，定期通過排泥泵將mbr反應池的老化污泥排至污泥濃縮池；

(5)通過提升水泵將步驟(2)～(4)排放到污泥濃縮池的污泥泵入反應槽中，向反應槽投加陽離子pam，經絮凝分離后利用脫水機脫水，得到干泥，干泥外運資源化利用，所述污泥濃縮池的上清液回流至所述調勻水解池進行后續處理。

(6)所述步驟(2)中調勻水解池排出的廢水溫度低于20℃時，開啟所述調勻水解池和熱交換器連接處的閘閥，排入所述熱交換器，利用沼氣收集與處置系統中蒸汽鍋爐產生的蒸汽對所述熱交換器中的廢水加熱保溫，達到20℃以后再排入ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器中進行厭氧消化。

所述預處理系統還包括一種應急處理方法，開啟所述格柵渠出口與全封閉厭氧塘入口連接處的閥閘，廢水應急排放進入全封閉厭氧塘后經厭氧發酵后流入集水池，然后再在提升水泵的作用下進入集水沉淀池進行后續處理，此處厭氧發酵產生的沼氣送入第一氣水分離器處理。

本發明與現有技術比較具有以下有益效果：

(1)本發明處理后出水水質穩定達到《畜禽養殖業污染物排放標準》(gb18596-2001)中的污染物排放限值，可用于繁殖沖欄、水產養殖或者排入地表三類水體；

(2)本發明無二次污染，糞渣、沼氣、污泥均收集回用，產生的沼氣通過蒸汽鍋爐向熱交換器供熱使厭氧消化反應不受低溫環境限制，經濟及生態環保效益突出；

(3)本發明的廢水處理系統占地面積小、自動化程度高、處理效率高，適應性廣。

附圖說明

圖1為本發明中深度處理系統的mbr反應池結構示意圖；

圖2為處理方法流程圖。

附圖標記：11.mbr過濾膜組件，12.曝氣裝置，13.鼓風機

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例：如圖2所示，一種規模化養豬場養殖廢水處理系統，包含依次連接的預處理系統、厭氧處理系統、好氧處理系統和深度處理系統；

如圖2所示，所述預處理系統包含依次連接的格柵渠、集水沉淀池、固液分離機和調勻水解池，所述集水沉淀池的入口設有閘閥；

如圖2所示，所述厭氧處理系統包含ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器、脫硫曝氣池、厭氧沉淀池、熱交換器、沼氣收集與處置系統和污泥處置系統，所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器的入水口與所述調勻水解池的出水口相連，且連接處設有閘閥；所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器、脫硫曝氣池、厭氧沉淀池依次連接，所述熱交換器的進水口與所述調勻水解池的出水口相連接，連接處設有閘閥，所述熱交換器的出水口與所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器的入水口連接；

如圖2所示，所述好氧處理系統包含依次連接的一級a/o池、二沉池和二級a/o池，所述一級a/o的進水口與所述厭氧沉淀池的出水口連接；

如圖2所示，所述深度處理系統包含依次連接的mbr反應池、電氧化脫色裝置和清水池，所述mbr反應池的進水口與所述二級a/o的出水口連接。

如圖2所示，所述厭氧處理系統中的沼氣收集與處置系統包含依次連接的第一氣水分離器、脫硫裝置、沼氣儲柜、第二氣水分離器、沼氣增壓機和蒸汽鍋爐，所述污泥處理系統包含依次連接的污泥濃縮池、反應槽、脫水機組成，所述蒸汽鍋爐通過輸送管道向蒸汽使用點和所述熱交換器輸送蒸汽。

如圖2所示，所述預處理系統還包含一種應急排放系統，所述應急排放系統包含依次連接的全封閉厭氧塘、集水池，所述全封閉厭氧塘入口與所述格柵渠出口相連接，且連接處設有閘閥，所述集水池的出水口通過水泵與所述集水沉淀池的入水口連接。

如圖2所示，所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器通過管道和所述第一氣水分離器相連接，全封閉厭氧塘通過管道和所述第一氣水分離器相連接。

如圖2所示，所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器、厭氧沉淀池、二沉池、mbr反應池的污泥排放口通過排泥泵和所述污泥濃縮池的入口相連接，所述厭氧沉淀池的污泥排放口和ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器的污泥回流口之間通過污泥回流水泵連接，所述二沉池的污泥排放口和一級a/o池的污泥回流口之間通過污泥回流水泵連接，所述mbr反應池的污泥排放口和二級a/o的污泥回流口之間通過污泥回流水泵連接，所述污泥濃縮池出水口和調勻水解池的入口相連。

如圖1和圖2所示，所述mbr反應池內設置有mbr過濾膜組件11，所述mbr過濾膜組件下部裝有曝氣裝置12，所述mbr反應池池底部設有鼓風機13，所述曝氣裝置12的進氣口與所述鼓風機13的出氣口相連接。

本實施例中設置了自控系統plc控制所述水泵、鼓風機的運行，設置了在線監控控制所述沼氣收集與處置系統、水泵、鼓風機的運行。

本實施例中，厭氧反應器選取的是acs高效反應器。

本實施例中，mbr反應池中mbr膜組件選取是0.04μm的微孔濾膜。

一種規模化養豬場養殖廢水處理方法，包括以下步驟：

(1)養豬場廢水首先進入預處理系統進行預處理，廢水通過格柵渠去除大塊的漂浮物后，開啟所述格柵渠出口與集水沉淀池入口的閥閘，自流進入所述集水沉淀池通過重力沉降去除部分固體懸浮物后由提升水泵注入固液分離機進行固液分離，得到的固態渣送入糞渣堆場堆肥后運往有機肥廠，廢液排入調勻水解池，調節水量、均勻水質并進行初步的水解酸化；

(2)經預處理后的廢水進入厭氧處理系統，開啟所述調勻水解池和所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器連接后的閘閥，利用提升水泵將所述調勻水解池的不低于20℃的廢水注入ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器中，經高效厭氧消化后去除大部分的有機污染物，同時產生沼氣和沼液，沼液流入脫硫曝氣池氧化脫硫后進入厭氧沉淀池進行泥水分離，沼氣進入沼氣收集和處置系統進行收集、凈化后供給蒸汽鍋爐供后續使用，所述厭氧沉淀池的部分污泥通過污泥回流水泵泵入厭氧反應器回用，并定期通過排泥泵將所述ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器和厭氧沉淀池中老化的污泥排至污泥濃縮池；

(3)經過厭氧處理后的廢水進入好氧處理系統處理，依次通過一級a/o、二沉池、二級a/o的生物作用，去除廢水中大部分不易降解的有機物和氨氮后進入好氧塘，并向二級a/o的好氧塘中定量投加除磷劑，去除廢水中含磷物質，所述二沉池的部分污泥回流入所述一級a/o池回用，定期通過排泥泵將所述二沉池中老化的污泥排至污泥濃縮池；

(4)經過所述好氧處理系統脫氮除磷后的廢水進入深度處理系統，首先通過提升水泵將廢水注入mbr反應池中，利用鼓風機向曝氣裝置曝氣，一方面為生物膜提供了充足的氧氣，另一方面促使生物膜不斷抖動，將過厚的污泥層抖落，通過膜的阻流和微生物降解作用進一步清除有機污染物，利用提升水泵將所述mbr反應池處理后的廢水注入電氧化脫色裝置中，通過電極板的氧化還原作用最終去除未降解的有機污染物、懸浮物及色度排至清水池達標排放或者回用沖欄，其中mbr反應池的污泥利用提升水泵回流至二級a/o池回用，定期通過排泥泵將mbr反應池的老化污泥排至污泥濃縮池；

(5)通過提升水泵將步驟(2)～(4)排放到污泥濃縮池的污泥泵入反應槽中，向反應槽投加陽離子pam，經絮凝分離后利用脫水機脫水，得到干泥，干泥外運資源化利用，所述污泥濃縮池的上清液回流至所述調勻水解池進行后續處理。

(6)所述步驟(2)中調勻水解池排出的廢水溫度低于20℃時，開啟所述調勻水解池和熱交換器連接處的閘閥，排入所述熱交換器，利用沼氣收集與處置系統中蒸汽鍋爐產生的蒸汽對所述熱交換器中的廢水加熱保溫，達到20℃以后再排入ic高效厭氧反應器或acs高效厭氧反應器中進行厭氧消化。

所述預處理系統還包括一種應急處理方法，開啟所述格柵渠出口與全封閉厭氧塘入口連接處的閥閘，廢水應急排放進入全封閉厭氧塘后經厭氧發酵后流入集水池，然后再在提升水泵的作用下進入集水沉淀池進行后續處理，此處厭氧發酵產生的沼氣送入第一氣水分離器處理。

本實施例中未采用應急處理方法進行預處理。

本實施例中，進入acs高效厭氧反應器的廢水溫度控制在20℃～35℃。本實施例中：各階段污水處理效果如下，最終排放符合國家標準。

以上所述，僅為本發明較佳的具體個案，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。