分散養(yǎng)殖控氮磷源分離-厭氧生物-生態(tài)耦合水處理方法和反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種有效處理農(nóng)村分散養(yǎng)殖污水能同時脫氮除磷的無動力水處理新方法，即分散養(yǎng)殖控氮磷源分離-生物-生態(tài)耦合的水處理新方法，將控氮磷源分離與生物、生態(tài)技術(shù)過程相結(jié)合。本發(fā)明還提供了一種能夠有效處理分散養(yǎng)殖廢水和出水氮磷達標(biāo)的無動力反應(yīng)器，即分散養(yǎng)殖控氮磷源分離-生物-生態(tài)耦合的水處理反應(yīng)器，它包括控氮磷源分離裝置、厭氧生物裝置和生態(tài)裝置，三者集成在一起。用本發(fā)明的方法和反應(yīng)器處理分散養(yǎng)殖污水，在無動力條件下，當(dāng)厭氧裝置水力停留時間(HRT)為3-6d、生態(tài)裝置HRT為6d左右時，保證COD、氮、磷達標(biāo)排放。
【專利說明】分散養(yǎng)殖控氮磷源分離-厭氧生物-生態(tài)耦合水處理方法和反應(yīng)器所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種處理農(nóng)村分散養(yǎng)殖污水時能同時脫氮除磷的無動力水處理新方法和反應(yīng)器，即分散養(yǎng)殖控氮磷源分離-厭氧生物-生態(tài)耦合的水處理的方法和反應(yīng)器，具體是將控氮磷源分離與生物、生態(tài)技術(shù)過程相結(jié)合，在無動力條件下，能夠有效處理分散養(yǎng)殖廢水和出水氮磷達標(biāo)。
【背景技術(shù)】
[0002]南方丘陵等農(nóng)村地區(qū)分散養(yǎng)殖十分普遍，多數(shù)分散養(yǎng)殖僅僅通過沼氣池處理后排放，難于達標(biāo)，污染嚴重；現(xiàn)有污水分散處理工藝對分散養(yǎng)殖廢水的處理效果差，特別是脫氮除磷效果較差；受農(nóng)村經(jīng)濟水平限制，需降低污水處理費用，增加了技術(shù)開發(fā)難度；要求開發(fā)技術(shù)簡單、易于管理的適宜性分散養(yǎng)殖污水處理技術(shù)。
[0003]農(nóng)村分散養(yǎng)豬廢水一般由豬尿、部分或全部豬糞、飼料殘渣和豬舍沖洗水等構(gòu)成，其主要特點為:(I)廢水中含有部分豬糞尿，有機物含量高、懸浮物濃度高、色度較深，氨氮濃度很高，并含有很多的致病微生物。(2)廢水中存在大量的污染物，使廢水表現(xiàn)出很高的B0D5、COD、SS等。此外廢水中含有大量的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，但廢水中污染物的可生化性較好。(3)廢水中的固體殘渣主要為有機物質(zhì)，因此將豬糞尿從源頭分離，避免其進入污水系統(tǒng)，是有效和減輕后續(xù)處理負荷的有效方法。
[0004]由于農(nóng)村經(jīng)濟水平有限及管理人員缺乏，集成優(yōu)化無動力易管理技術(shù)是研發(fā)的重點，厭氧處理技術(shù)因為其無曝氣及產(chǎn)沼氣等特點，厭氧生物專家G.1ettinga教授斷言，厭氧處理生物技術(shù)如果有適合的后處理方法相配合，可以成為分散型生活污水處理模式的核心手段，這一模式較之于傳統(tǒng)的集中處理方法更具有可持續(xù)性和生命力，尤其適合發(fā)展中國家。
[0005]生態(tài)處理時適合農(nóng)村地區(qū)的污水處理技術(shù)之一，主要包括穩(wěn)定塘(溝)、人工濕地、生態(tài)溝渠和慢速滲濾等工藝，主要利用藻類，水生生物(水葫蘆，水芹菜，風(fēng)車草，菖蒲，香根草)等的自然凈化作用，能夠進一步脫氮除磷和對有機物進行去除，同時上述生態(tài)技術(shù)具有成本低的特點。
[0006]查出的國內(nèi)外文獻及專利中，均沒有同時聯(lián)用三種方法(控氮磷源分離-生物-生態(tài)耦合)用于分散養(yǎng)殖污水處理技術(shù)的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是:克服現(xiàn)有分散養(yǎng)殖廢水難于達標(biāo)和成本高的問題，綜合利用控氮磷源分離技術(shù)、厭氧生物技術(shù)和生態(tài)技術(shù)的優(yōu)點，建立一種能高效脫氮除磷的無動力分散養(yǎng)殖廢水處理集成技術(shù)，形成分散養(yǎng)殖控氮磷源分離-厭氧生物-生態(tài)耦合水處理方法和反應(yīng)器。
[0008]本發(fā)明的方法是:將控氮磷源分離技術(shù)、厭氧生物技術(shù)和生態(tài)技術(shù)集成和耦合，提供了一種能夠有效處理分散養(yǎng)殖廢水和出水氮磷達標(biāo)的無動力反應(yīng)器，即分散養(yǎng)殖控氮磷源分離-生物-生態(tài)耦合的水處理反應(yīng)器，它包括控氮磷源分離裝置、厭氧生物裝置和生態(tài)裝置，三者集成在一起。本發(fā)明的方法和反應(yīng)器處理分散養(yǎng)殖污水，在無動力條件下，當(dāng)厭氧裝置水力停留時間(HRT)為3-6d、生態(tài)裝置HRT為6d左右時，保證COD、氮、磷達標(biāo)排放。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]本發(fā)明反應(yīng)器的基本構(gòu)造如附圖所示。圖1為控氮磷源分離-厭氧生物-生態(tài)耦合反應(yīng)器，由控氮磷源分離裝置1、厭氧生物裝置4和生態(tài)裝置5組成?？氐自捶蛛x裝置I在前、依次為厭氧生物裝置4和生態(tài)裝置5，厭氧生物裝置4和生態(tài)裝置5HRT比為1: 0.8~1: 4，厭氧裝置4為厭氧消化污泥或其他厭氧處理系統(tǒng)污泥接種，控氮磷源分離裝置I出水自流進入?yún)捬跎镅b置4，厭氧產(chǎn)生的沼氣由帶有水封的排氣孔13外排利用；厭氧生物裝置4出水自流進入生態(tài)裝置5，當(dāng)生態(tài)裝置5采取人工濕地和生態(tài)溝渠形式時，生態(tài)裝置內(nèi)的填料層從下往上依次為礫石層15、大粒徑碎石層16、小粒徑碎石層17和土壤層18。
[0010]在室溫條件下，經(jīng)環(huán)保畜禽舍2中的微縫地板6分離出畜禽糞便7的分散養(yǎng)殖沖洗水和養(yǎng)殖尿液通過進液口 8進入間歇交錯流液液分離裝置3，經(jīng)間歇交錯流液液分離裝置3內(nèi)的重力分離板9分離出的尿液通過出尿口 10進入尿液收集池進行肥化，重力分離板9分離出的沖洗水經(jīng)分離水出口 11重力導(dǎo)流進入?yún)捬跎镅b置4，利用其中的厭氧微生物進行有機物的降解，產(chǎn)生的沼氣通過排氣孔12外排，厭氧生物裝置4的出水隨沖洗水的進入通過厭氧出口 13重力溢流進入生態(tài)裝置5的進水區(qū)14，當(dāng)生態(tài)裝置5采取人工濕地和生態(tài)溝渠形式時，進水通過進水區(qū)14進入生態(tài)裝置底部，從下往上依次經(jīng)過礫石層15、大粒徑(2cm_5cm)碎石層16、小粒徑(1.5cm_2.5cm)碎石層17和土壤層(紅壤等當(dāng)?shù)剞r(nóng)村土壤)18和植物19，利用填料物理化學(xué)特性、填料上的微生物作用、植物的吸收降解及植物根系微生物作用進一步脫氮除磷和進行有機物的降解，達標(biāo)排放的出水通過出水區(qū)20經(jīng)出水口 21溢流排出。
【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明的反應(yīng)器系統(tǒng)操作過程如下:首先進行細菌的接種和培養(yǎng)。厭氧生物裝置
4、生態(tài)裝置(人工濕地或生態(tài)溝渠)5兩個裝置分別進行馴化培養(yǎng)。厭氧生物裝置4內(nèi)保持厭氧環(huán)境，以厭氧消化污泥或其他厭氧處理系統(tǒng)污泥接種，污泥接種濃度為3000mg/L，以自來水作配水，添加適量的葡萄糖、NH4+和磷酸鹽作為進水，逐漸增加進水COD的濃度，進水COD 濃度維持在 5000-8000mg/L，NH4+濃度為 350_615mg/L 左右，PO廣濃度為 100_205mg/L左右，約2個月厭氧生物裝置4啟動成功，COD去除率穩(wěn)定達到50% ;生態(tài)裝置(人工濕地或生態(tài)溝渠)5以好氧和厭氧污泥系統(tǒng)污泥接種，污泥接種濃度為300-500mg/L以自來水作配水，添加適量的葡萄糖、NH4+和磷酸鹽作為進水，逐漸增加進水COD的濃度，進水COD濃度維持在400-800mg/L，約30d后生態(tài)裝置(人工濕地或生態(tài)溝渠)5以出水水質(zhì)穩(wěn)定，COD去除率達到90%以上，將厭氧生物裝置4和生態(tài)裝置5進行串聯(lián)，隨后按附圖1所示的方式進水:經(jīng)環(huán)保畜禽舍2畜禽沖洗水由分離水出口 11重力導(dǎo)流進入?yún)捬跎镅b置4，被處理水厭氧生物裝置4的出水隨沖洗水的進入通過厭氧出口 13重力溢流進入生態(tài)裝置5的進水區(qū)14，經(jīng)生態(tài)裝置5處理，達標(biāo)排放的出水通過出水區(qū)20經(jīng)出水口 21溢流排出。
[0012]本發(fā)明的特點是:
[0013]1.將控氮磷源分離技術(shù)、厭氧生物技術(shù)和生態(tài)技術(shù)相耦合，實現(xiàn)無動力的分散養(yǎng)殖廢水達標(biāo)排放；
[0014]2. 可根據(jù)被處理水的情況調(diào)節(jié)厭氧生物裝置和生態(tài)裝置的體積比及運行條件，出水水質(zhì)滿足出水滿足《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18596-2001)》和《農(nóng)田灌溉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)。
[0015]3.投資和運行成本較低；
[0016]4.當(dāng)厭氧HRT為3-6d、生態(tài)HRT為6d左右時，保證C0D、氮、磷達標(biāo)排放。
[0017]實施例:
[0018]5.實例I IOOm2養(yǎng)豬環(huán)保豬舍，I個體積為50L間歇交錯流液液分離裝置，厭氧生物裝置為IOm3沼氣池，生態(tài)裝置為Sm2人工濕地；厭氧生物裝置和生態(tài)裝置體積比為1: 0.8。進水COD濃度維持在5639-7888mg/L，NH4+濃度為360_498mg/L左右，總磷濃度為92_149mg/L左右。在下述條件下進行分散養(yǎng)殖控氮磷源分離-生物-生態(tài)耦合集成處理:
[0019]厭氧生物裝置:
[0020]HRT = 6d
[0021]MLSS:5000 ~6000mg/L
[0022]人工濕地:
[0023]HRT = 6d
[0024]填料從下到上分為4層，依次為:
[0025]填料層1:填料底層:厚度0.2m,粒徑6cm_10cm碌石
[0026]填料層I1:填料中層:厚度0.15m，粒徑2cm-5cm碎石，石灰石、碎磚塊
[0027]填料層II1:填料上層:厚度0.15m，粒徑1.5cm_2.5cm碎石石灰石、碎磚塊、爐渣
[0028]填料層IV:填料表層:厚度0.15m，某農(nóng)村本地紅壤
[0029]處理后水質(zhì)如表1所示。
[0030]表1實施例1處理后的水質(zhì)
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種實現(xiàn)分散養(yǎng)殖污水脫氮除磷的無動力水處理方法，其特征在于控氮磷源分離與生物、生態(tài)技術(shù)過程相結(jié)合，實現(xiàn)分散養(yǎng)殖污水無動力脫氮除磷和達標(biāo)排放的目的。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，控氮磷源分離通過環(huán)保畜禽舍和間歇交錯流液液分離裝置等分離手段實現(xiàn)，實現(xiàn)養(yǎng)殖糞便、養(yǎng)殖尿液與養(yǎng)殖欄舍沖洗水的有效分離，通過控氮磷源分離手段，COD下降90%左右，N、P下降80%左右；分散養(yǎng)殖污水通過控氮磷源分離后，污水重力自留入?yún)捬跎?、生態(tài)處理裝置進一步處理，出水滿足《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18596-2001)》和《農(nóng)田灌溉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)。
3.一種實現(xiàn)分散養(yǎng)殖污水脫氮除磷的無動力水水處理反應(yīng)器，其特征在于，由控氮磷源分離裝置、厭氧生物裝置和生態(tài)裝置集成；污水依靠重力自流依次進入上述裝置。
4.按照權(quán)利要求3所述的反應(yīng)器，其特征在于，控氮磷源分離裝置由環(huán)保畜禽舍和間歇交錯流液液分離裝置等分離手段組成；厭氧生物裝置包括是沼氣池、ABR池、三格化糞池等無動力厭氧裝置；生態(tài)裝置包括人工濕地、生態(tài)溝渠、穩(wěn)定塘、慢速滲濾等生態(tài)處理手段。
5.按照權(quán)利要求4所述的反應(yīng)器，控氮磷源分離裝其特征在于環(huán)保畜禽舍實現(xiàn)畜禽糞便與畜禽尿液、沖洗水有效分離，間歇交錯流液液分離裝置實現(xiàn)畜禽尿液和沖洗水的分離，控氮磷源分離裝置可以實行多個并聯(lián)方式，厭氧生物裝置和生態(tài)裝置均可以實現(xiàn)二級至多級串聯(lián)方式，厭氧生物裝置和生態(tài)裝置HRT比為1: 0.8~1: 4。
6.按照權(quán)利要求4所述的反應(yīng)器，當(dāng)生態(tài)裝置采取人工濕地和生態(tài)溝渠形式時，生態(tài)裝置內(nèi)的填料層從下到上依次為礫石層(厚度0.2m，粒徑6cm-10cm)、大粒徑碎石層(厚度 .0.15m,粒徑2cm_5cm)、小粒徑碎石層(厚度0.15m，粒徑1.5cm_2.5cm)和土壤(厚度0.15m,紅壤及農(nóng)村當(dāng)?shù)赝寥?層組成；種植植物種類為蘆葦、美人蕉、玉簪、麥冬草、香莆、鳶尾、蘆竹等，種植密度選擇5株/m2。
【文檔編號】C02F9/14GK103523983SQ201210230100
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月5日
【發(fā)明者】周岳溪, 王海燕, 楊利偉, 趙華, 萬風(fēng), 劉杰, 楊金剛, 魏繼苗 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院