一种养猪废水处理工艺及系统

技术领域

本发明属于畜禽养殖废水处理技术领域，涉及一种养猪废水处理工艺及系统。

背景技术

养猪废水最大的特点在于有机物和氨氮浓度高，水质波动较大，其处理难点在于有机物去除和高效脱氮。目前，大多数养猪废水经过厌氧处理后形成沼液，沼液进行还田处理。但是受场地所限，很多时候并没有足够的田地对沼液进行消纳，因此，必须考虑对沼液进行进一步处理后排放。对于沼液，整体碳氮比较低，重难点在于脱氮。而现有的技术大多采用较长的生化停留时间，采用硝化液回流并投加部分碳源进行脱氮，建设成本及运行成本都较高。目前的养猪废水处理系统处理效率低，结构复杂，运行中可供调节的余地不够，常常出现无法应对突来的污染冲击负荷及如温度变化等外部条件，不能稳定达标排放。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种养猪废水处理工艺及系统，能够提高养猪废水的处理效率及处理效率，保证对污水的处理效果，满足稳定排放的需求。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种养猪废水处理工艺，包括如下步骤：对废水依次采用厌氧折流板反应器进行处理及分段进水缺氧好氧工艺进行处理。

可选地，废水为生猪养殖过程中采用干清粪工艺时排放的养殖废水，包括猪尿、部分猪粪、饲料残渣、猪舍冲洗水和生活污水。

可选地，废水的COD≤20000mg/L，废水的氨氮为≤1200mg/L。

可选地，废水的COD为2000～8000mg/L，废水的氨氮为400～800mg/L。

可选地，厌氧折流板反应器为4级，厌氧折流板反应器的水力总停留时间为24～36h，单级水力停留时间为6～9h，污泥浓度10000～15000mg/L；分段进水缺氧好氧工艺为4级，分段进水缺氧好氧工艺的水力总停留时间为12～24h，每一级的水力停留时间为3～6h，整体污泥回流比控制在100％～200％。

可选地，厌氧折流板反应器的出水进行高负荷活性污泥法处理后再进行分段进水缺氧好氧工艺处理；高负荷活性污泥法处理过程中，污泥的浓度为8000～12000mg/L，气水比为10～15:1，污泥回流比在100％～300％，水力总停留时间为8～16h。

一种养猪废水处理系统，包括厌氧折流板反应器及分段进水缺氧好氧处理池，厌氧折流板反应器与分段进水缺氧好氧处理池连通，废水依次流经厌氧折流板反应器及分段进水缺氧好氧处理池进行处理。

可选地，厌氧折流板反应器与分段进水缺氧好氧处理池之间设置有高负荷活性污泥处理单元，厌氧折流板反应器、高负荷活性污泥处理单元及分段进水缺氧好氧处理池依次连通，废水依次流经厌氧折流板反应器、高负荷活性污泥处理单元及分段进水缺氧好氧处理池进行处理。

可选地，厌氧折流板反应器为4级串连，每级上分别设置有沼气收集装置；每级中包括上升段及下降段，每级中上升段与下降段容积比例为3:1。

可选地，厌氧折流板反应器每级独立进水，进水点为每级的下降段。

可选地，分段进水缺氧好氧处理池为依次串连的4级，每级中均包括缺氧池及好氧池，每级独立进水，进水点为每级的缺氧池；每级中缺氧池及好氧池的池容之比为1:2；每级的缺氧池中设置搅拌机，每级的好氧池内设置有底部曝气装置；缺氧池的溶解氧浓度为0.5～1mg/L，好氧池的溶解氧浓度为2～4mg/L。

可选地，高负荷活性污泥处理单元包括依次连通的曝气池及竖流式沉淀池，曝气池与厌氧折流板反应器连通，竖流式沉淀池与分段进水缺氧好氧处理池连通，曝气池内无填料。

可选地，还包括竖流式沉淀池，竖流式沉淀池与分段进水缺氧好氧处理池最后一级的好氧池连通。

可选地，竖流式沉淀池的平面形状为正方形，与厌氧好氧池合建后，整体的平面形状为矩形，与曝气池合建后，整体的平面形状为矩形。

可选地，厌氧折流板反应器、高负荷活性污泥处理单元、分段进水缺氧好氧处理池均为矩形结构，可以组合成一体化成套装置或构筑物，达到节省占地和集中管理的目的。

可选地，厌氧折流板反应器处理的进水容积负荷为5～15kgCOD/(m3·d)，优选为5～10kgCOD/(m3·d)。

可选地，厌氧折流板反应器处理的停留时间在24～36h，优选为24h。

可选地，厌氧折流板反应器处理时产生的沼气经气水分离器、脱硫塔、阻火器、储气系统、增压恒压系统后，用于发电或直接燃烧获取热能。

可选地，竖流式沉淀池与分段进水缺氧好氧处理池第一级的缺氧池之间还设置有污泥泵，用于向分段进水缺氧好氧处理池中回流污泥。回流污泥只进入第一级缺氧池。原水分别进入每级缺氧池，可根据各级生化反应情况进行调整各级原水进水量，调整因素包括氨氮、硝氮、亚硝氮及pH值，目的是确保脱氮反应维持在短程硝化段，节约碳源，降低运行成本。

可选地，分段进水缺氧好氧处理池中，每一级缺氧池内设置搅拌机，目的是避免污泥沉降，确保泥水接触反应。搅拌机可采用潜水推流器、潜水搅拌机、双曲面搅拌机、桨叶式搅拌机。

可选地，分段进水缺氧好氧处理池中，每一级好氧池内设置供氧装置，为异养菌及硝化菌提供氧气，以进行COD去除和硝化反应。运行过程中控制溶氧浓度，确保硝化反应所需氧气，同时不至于过量曝气导致后续A段无法反硝化。

可选地，厌氧折流板反应器、高负荷活性污泥处理单元、分段进水缺氧好氧处理池，三者整体共壁布置，池深相同，作为一套整体的生化处理系统构筑物。

本发明的有益效果在于：

(1)养猪废水属于高COD的易降解废水，同时含有大量的氮磷。要进行生物脱氮除磷，必须先降低大部分COD。脱氮除磷必须在相对较低的COD下进行。对废水依次采用厌氧折流板反应器进行处理及分段进水缺氧好氧工艺进行处理。厌氧折流板反应器降低了养猪废水中较多的COD，有利于再通过分段进水缺氧好氧工艺对废水进行脱氮除磷，大幅度提高了分段进水缺氧好氧工艺的脱氮除磷效果，提升了对养猪废水处理效率，在处理量相同的情况下可以减小处理池的容量，达到简化处理系统的目的。分段进水缺氧好氧处理工艺能够对废水进行硝化及反硝化，对厌氧折流板反应器处理后废水进行脱氮，并去除剩余的COD。

(2)厌氧折流板反应器为多级串连结构，抗污染冲击载荷能力强，能够防止因高COD冲击而导致进入分段进水缺氧好氧处理池污水的COD过高，保证分段进水缺氧好氧工艺的脱氮除磷效果。(3)厌氧折流板反应器与分段进水缺氧好氧处理池之间还设置有高负荷活性污泥处理单元，能够进一步降低养猪废水中的COD，保证分段进水缺氧好氧工艺的脱氮除磷效果。

(4)厌氧折流板反应器、高负荷活性污泥处理单元、分段进水缺氧好氧处理池的结构为矩形，易于布置，结构紧凑，节约占地。运行中可根据来水水质变化，实时调节厌氧折流板反应器和分段进水缺氧好氧的各级水量，确保各类微生物菌群的最优生长条件，进而满足达标排放的需求。厌氧折流板反应器、高负荷活性污泥法和分段进水缺氧好氧协同布置，形成了功能和池体结构的统一，有利于减少占地，优化基础投资，同时增强了运行稳定性，减低了运行成本。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为一种养猪废水处理工艺的流程图；

图2为一种养猪废水处理系统的结构示意图；

图3为分段进水缺氧好氧处理池的结构示意图。

附图标记：调节池1、厌氧折流板反应器2、曝气池3、分段进水缺氧好氧处理池4、竖流式沉淀池5、污水泵41、缺氧池42、好氧池43、搅拌机44、空气鼓风机45、污泥泵46、空气流量计47。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图3，为一种养猪废水处理系统，包括依次连通的调节池1、厌氧折流板反应器2、高负荷活性污泥处理单元、分段进水缺氧好氧处理池4及竖流式沉淀池5。

厌氧折流板反应器2采用混凝土水池或者一体化钢制设备，厌氧折流板反应器2整体池型呈矩形，能够与其他生化单元协同布置。厌氧折流板反应器2为4级串连，每级中包括上升段及下降段，废水在上升段内进行水解酸化和产甲烷，完成COD的去除和甲烷的收集。厌氧折流板反应器2每级上分别设置有沼气收集装置，沼气收集装置包括设置在厌氧折流板反应器2的顶部设集气罩及配套沼气净化装置。每级中上升段与下降段容积比例为3:1。每级独立进水，进水点为每级的下降段。运行过程中，应重点注意厌氧生物处理系统中挥发性脂肪酸的累积情况，并时刻关注pH值、温度和碱度变化情况，以适时调整各级下降段的进水量和碱度。

高负荷活性污泥处理单元采用混凝土水池或者一体化钢制设备，包括依次连通的曝气池3及竖流式沉淀池5，厌氧折流板反应器2与曝气池3连通，竖流式沉淀池5与分段进水缺氧好氧处理池4连通，曝气池3内不设置填料。竖流式沉淀池5的平面形状为正方形，与曝气池3合建后，整体的平面形状为矩形。

分段进水缺氧好氧处理池4采用混凝土水池或者一体化钢制设备，内部分隔依次连通的成若干个单池，水流在若干个单池内依次前进，单池内为完全混合式。分段进水缺氧好氧处理池4为依次串连的4级，每级中均包括缺氧池42及好氧池43，形成缺氧池42、好氧池43、缺氧池42、好氧池43、缺氧池42、好氧池43、缺氧池42、好氧池43的串联组合。

每一级缺氧池42内设置潜水搅拌机44，使得泥水处于悬浮状态，不能沉积或形成大面积死水区。每一级好氧池43内设置盘式或管式微孔曝气器，同时配套空气鼓风机45及空气流量计47，鼓风机选型需满足所有好氧池43及高负荷活性污泥法曝气池3的总供氧量需求，保证好氧池43的溶解氧浓度可达到2～4mg/L。

分段进水缺氧好氧处理池4与高负荷活性污泥处理单元之间设置有中间提升水池，分段进水缺氧好氧处理池4中的每级采用污水泵41从中间提升水池独立进水，进水点为每级的缺氧池42。污水泵41数量与缺氧池42的数量对应，污水泵41采用变频水泵，能够实时调节污水泵41的出水水量。控制水量与每个缺氧池42的出水亚硝酸盐和硝酸盐总量相适应，确保脱氮反应维持在短程硝化段。运行人员也可根据来水的COD、氨氮的反应情况对水泵运行进行人工干预。

竖流式沉淀池5与分段进水缺氧好氧处理池4最后一级的好氧池43连通，分段进水缺氧好氧工艺处理后的废水进入竖流式沉淀池5中。竖流式沉淀池5与分段进水缺氧好氧处理池第一级的缺氧池42之间还设置有污泥泵46，用于向分段进水缺氧好氧处理池4中回流污泥。

竖流式沉淀池5的平面形状为正方形，与厌氧好氧池43合建后，竖流式沉淀池5与分段进水缺氧好氧池43整体布置，整体的平面形状为矩形。厌氧折流板反应器2、高负荷活性污泥处理单元、分段进水缺氧好氧处理池4均为矩形结构，可以组合成一体化成套装置或构筑物，达到节省占地和集中管理的目的。

实际对养猪废水进行处理时，包括如下步骤：

S1、预处理：养猪废水为生猪养殖过程中采用干清粪工艺时排放的养殖废水，包括猪尿、部分猪粪、饲料残渣、猪舍冲洗水和生活污水。将经过渣水分离后养猪废水排入调节池1。废水的COD≤20000mg/L，废水的氨氮≤1200mg/L。最选地，废水的COD为2000～8000mg/L，废水的氨氮为400～800mg/L。

S2、厌氧折流板反应器处理：调节池1内设泵将养猪废水提升进入厌氧折流板反应器2进行处理，降低废水中较高的COD。

厌氧折流板反应器2为4级，厌氧折流板反应器2的水力总停留时间为24～36h，单级水力停留时间为6～9h，污泥浓度10000～15000mg/L。分段进水缺氧好氧工艺为4级，分段进水缺氧好氧工艺的水力总停留时间为12～24h，每一级的水力停留时间为3～6h，整体污泥回流比控制在100％～200％。厌氧折流板反应器处理可根据来水水质调整各级进水量，减少来水冲击，增强系统的运行稳定性。

S3、高负荷活性污泥法处理：厌氧折流板反应器处理后的废水进入曝气池3中进行处理，曝气池3处理后的废水进入竖流式沉淀池5。曝气池3内活性污泥浓度在8000～12000mg/L，曝气池3内不设置填料，气水比为10～15:1，污泥回流比在100％～300％，高负荷活性污泥法总水力停留时间为8～16h。采用高负荷活性污泥法，能够去除厌氧处理产生的大量易降解有机物，降低了脱氮的负荷，避免硝化菌因争夺溶解氧而受到抑制。内部不设置填料，避免了系统堵塞造成的瘫痪同时有利于维护。高负荷活性污泥法，将厌氧折流板反应器2出水中的绝大部分的可生化降解COD进行降解，以降低后续生化处理负荷，并稳定后续出水水质并确保硝化反应。

S4、分段进水缺氧好氧工艺处理：高负荷活性污泥法处理后的废水进入分段进水缺氧好氧处理池4中进行处理。分段进水缺氧好氧工艺为4级，分段进水缺氧好氧工艺的水力总停留时间为12～24h，每一级的水力停留时间为3～6h，整体污泥回流比控制在100％～200％。分段进水缺氧好氧工艺处理后的废水进入竖流式沉淀池5中，然后进行排放。分段进水缺氧好氧工艺处理养猪废水，基于短程硝化反硝化，减小了生化池容进而降低了基建成本，减少了药剂投加进而降低了运行成本。

如需进一步提高排放水质，还可设置后处理单元，对分段进水缺氧好氧工艺处理后的废水进一步处理。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。