[發明專利]基于濃稀分流的豬場糞便污水處理方法

有效

• 申請號: 200910058472.1
• 申請日: 2009-03-03
• 公開（公告）號: CN101823806A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 鄧良偉
• 申請（專利權）人: 農業部沼氣科學研究所
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F11/04;C02F3/30;C05F9/00;C02F103/20
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技術領域

本發明屬于環境工程廢水處理領域，主要用于規模化豬場糞便污水的處理。

背景技術

對于豬場糞便污水，一般直接采用沼氣發酵工藝進行厭氧消化處理，去除絕大部分有機污染物，同時回收能源——沼氣。濃污水厭氧消化出水用作農田肥料，或者經過后處理以后達標排放。

一方面，由于規模化豬場沖洗水量大，平均每頭豬的沖洗水達15-25L，使得豬場糞便污水濃度不是很高，TS在1％左右，總氮(TN)含量在0.1％左右。由于水量大，升溫保溫困難，只能采用常溫沼氣發酵工藝對豬場糞便污水進行厭氧消化，處理負荷低，沼氣產量低，特別是冬季幾乎不產沼氣，全年平均池容產氣率只有0.3m³/m³.d左右。結果沼氣發酵裝置容積大，投資高。另外，由于水量大，氮磷養分含量低，沼液利用價值低，使得沼液還田利用困難，只有經過后處理以后達標排放。

另一方面，對于高NH₄⁺-N、較高COD的豬場糞便污水，經過厭氧消化以后，絕大部分COD被降解，但是NH₄⁺-N基本沒有去除。結果厭氧消化出水成為一種高氮低碳的廢水。如果再對這種高氮低碳的豬場廢水厭氧消化出水進行好氧后處理，效果都比較差，COD去除率僅10％～40％，TKN去除率47.2％～64.6％(Jung-jeng-Su?1999)，NH₄⁺-N去除率68.7％(Ng?WunJern?1987)，55％～57.3％(楊虹2000)，不能滿足排放標準。其好氧后處理效果差的關鍵問題是由于其低BOD₅高NH₄⁺-N，不能滿足反硝化作用所需的碳源，因此反硝化作用弱，硝化作用消耗的堿度不能得到回補，致使處理系統“酸化”，微生物性能惡化(Ng?Wun?Jern?1987，楊虹2000，鄧良偉2002)。加堿(楊虹等，2000)或添加外源有機物質(Obaja等2003)是人們通常采用的改進方法，但是加堿或添加外源有機物質大大增加了處理設施、運行費用和操作強度，在工程上難以實施。基于此，對于豬場糞便污水，一些研究者放棄厭氧前處理，直接進行好氧處理(Liao等1991，Fernandes等1991，Bortone等1992，Su?Jung-Jeng等1997，Edgerton?2000，寇建朝等2004)。盡管直接進行好氧處理能取得較好的有機污染物和NH4+-N去除效果，但是由于豬場糞便污水的污染物濃度很高，采用好氧工藝進行直接處理時，一般需要對污水進行稀釋或采用較長的水力停留時間(HRT)，兩者都會加大反應器容積和供氧能耗。對原污水進行稀釋，還會增加因稀釋水所致的成本。

發明內容

建立一種豬場糞便污水優化處理新方法：豬場糞便污水首先通過沉淀處理進行濃稀分離，沉淀池將糞便污水沉淀分離為上層清液(稀污水，TS＜0.5％)和底層沉淀物(濃污水，TS＞3.0％)。采用沼氣發酵工藝對濃污水進行厭氧消化處理并生產沼氣，沼氣用于發電，發電余熱或者燃燒沼氣用于濃污水沼氣發酵過程升溫保溫，保證濃污水沼氣發酵溫度達到中溫或近中溫。采用序批式反應器(SBR)對稀污水進行好氧處理，或者采用常溫沼氣發酵工藝對稀污水進行厭氧消化處理并生產沼氣，然后采用人工濕地、氧化塘等自然處理方法對厭氧消化出水進行后處理，處理出水達標排放。濃污水濃污水厭氧消化出水用作農田肥料，或者進入稀污水處理系統與稀污水一道進行處理。

本發明的新穎性表現在以下幾方面：

(1)通過沉淀池將豬場糞便污水沉淀分離為稀污水和濃污水，稀污水體積占總體積的80％左右，COD量只占總COD量40％左右，TS＜0.5％；而濃稀污水體積占20％，COD量卻占總COD量60％左右，TS＞3.0％。由于濃污水水量大大減少，升溫保溫相對容易，利用沼氣發電余熱或沼氣直接燃燒產生的熱可以將濃污水厭氧消化過程升溫保溫至中溫(35℃)，近中溫(25-30℃)。因此，可以提高厭氧消化處理以及沼氣生產效率，保證冬季正常產氣。

(2)由于濃污水水量大大降低，大部分氮磷等營養物質仍然在濃污水中，因此，厭氧消化處理的沼液養分含量高，單位養分的運輸成本降低，沼液還田利用變得更加容易。

(3)采用序批式反應器(SBR)對稀污水進行好氧處理時，由于稀污水中仍然保留有40％左右的COD，有利于反硝化作用，從而增加堿度，回補硝化階段消耗的堿度，維持處理系統正常的pH值。