[發(fā)明專利]一種養(yǎng)豬場污水處理工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510919964.0
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN105461169A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志培;杜偉麗;苗莉莉;劉纓;黃強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微生物研究所
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 北京律和信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11446
• 代理人: 鮑曉芳;武玉琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于養(yǎng)殖污水處理領(lǐng)域，更具體地說涉及養(yǎng)豬場高濃度有機(jī)物、高氨氮污水的安全處置及生物質(zhì)能源生產(chǎn)的耦合。

背景技術(shù)

我國是世界養(yǎng)豬第一大國，世界上1/2的存欄豬在中國飼養(yǎng)。中國人口眾多，豬肉消耗量大。生豬養(yǎng)殖在我國是一個支柱產(chǎn)業(yè)，生豬的產(chǎn)值達(dá)到1萬個億，占了農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的11.6％。2011年，中國生豬平均存欄量4.68億頭(其中年底母豬存欄量4929萬頭)，總出欄量6.62億頭，出欄率141％。豬肉產(chǎn)量達(dá)5053.1萬t，占肉類總產(chǎn)量的85.9％。養(yǎng)豬場迅速發(fā)展的同時，也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。污水中化學(xué)耗氧量(ChemicalOxygenDemand，COD)的排放量可高達(dá)20000mg/L或以上，嚴(yán)重超出《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)(CB18596-2001)》；并存有大量的NH₃、H₂S、糞臭素、CH₄、CO₂等有害氣體。

2014年報道年出欄約11.6億頭豬，可產(chǎn)生鮮糞尿8.1～8.3億噸。豬糞是優(yōu)質(zhì)的厭氧發(fā)酵原料，豬糞COD非常高。豬糞的干物質(zhì)中80.1％為有機(jī)物，易分解性有機(jī)C為27.3％，半纖維素及纖維素的含量較低，粗脂肪和木質(zhì)素的含量較高。如果能將這些豬糞發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，變廢為寶，實現(xiàn)豬糞的能源化轉(zhuǎn)變，這不僅能減輕豬糞對環(huán)境帶來的壓力，同時也會有效緩解中國對于能源的需求。

高豬尿中含有高濃度的氨氮，豬對飼料中氮的吸收率很低，大量的氮隨糞便被排除體外，據(jù)試驗資料分析，每頭豬每年大約排泄9.53kg氮。隨著水體富營養(yǎng)化問題的日益嚴(yán)重以及廢水中氮排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，如何經(jīng)濟(jì)有效地去除廢水中的氨氮，成為高濃度氨氮廢水處理中亟待解決的問題之一。

目前養(yǎng)豬場污水處理工藝分成兩大類：一類是集中收集舍外處理，一類是舍內(nèi)處理。但這些處理都集中在了對養(yǎng)豬場污水中高濃度有機(jī)物的厭氧消化處理，但對污水中的氨氮得不到很好的去除而給環(huán)境帶來非常大的影響。在我國碳源匱乏，電能資源緊缺，而傳統(tǒng)的硝化反硝化脫氮工藝中，氧氣作為氧化劑將氨氮轉(zhuǎn)變成硝態(tài)氮，額外提供有機(jī)物將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)變成氮氣，這也會增加高氨氮污水的處理成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種養(yǎng)豬場污水處理工藝“厭氧消化反應(yīng)+續(xù)批式好氧短程硝化反應(yīng)+厭氧氨氧化反應(yīng)”的組合工藝。本發(fā)明提供的工藝通過厭氧反應(yīng)在去除有機(jī)物的同時產(chǎn)生生物質(zhì)能源甲烷，實現(xiàn)有機(jī)物去除和生物質(zhì)能源生產(chǎn)的耦合；本發(fā)明提供的工藝將短程硝化和厭氧氨氧化進(jìn)行組合來去除污水中高濃度的氨氮。本發(fā)明提供的養(yǎng)豬場污水處理工藝耗氧量降低67％，不需額外提供有機(jī)碳源。

本發(fā)明提供了一種養(yǎng)豬場污水處理工藝，包括以下步驟：

1)厭氧消化工藝，養(yǎng)豬場高有機(jī)物、高氨氮含量污水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，水力停留時間20-28小時，溫度維持在31～32攝氏度，進(jìn)行厭氧消化處理，得到帶有厭氧顆粒污泥的出水；實現(xiàn)90％或以上的有機(jī)負(fù)荷(COD)去除率，收集產(chǎn)生的甲烷作為生物質(zhì)能源回收；

2)續(xù)批式好氧短程硝化工藝，將步驟1)的出水作為續(xù)批式好氧短程硝化反應(yīng)器的進(jìn)水，水力停留時間20-25小時，充分曝氣，溶解氧控制在7.0mg/L以上，實現(xiàn)有機(jī)負(fù)荷(COD)的進(jìn)一步去除，并將進(jìn)水中一半的氨氮轉(zhuǎn)化成亞氮，使出水指標(biāo)達(dá)到NH₄⁺-N/NO₂^--N約為1:1；

3)厭氧氨氧化工藝，將步驟2)的出水作為厭氧氨氧化反應(yīng)器的進(jìn)水，水力停留時間20-28小時，在厭氧條件下，污水中的氮素得到高效去除。

實驗結(jié)果表明：養(yǎng)豬場污水(COD9000-10000mg/L，NH₄⁺-N500-1500mg/L)經(jīng)本發(fā)明提供的工藝處理后(總水力停留時間約為80h)，出水COD為78.3–153.2mg/L，氨氮為3.0–20mg/L，亞氮為1.5–4.0mg/L，硝態(tài)氮為38–69mg/L，出水指標(biāo)符合《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)(CB18596-2001)》，甲烷平均生產(chǎn)量為328.93L/kg·COD，最高為344.73L/kg·COD，分別達(dá)到理論值的94％、98.5％。

該工藝將廢水處理與資源化利用相耦合，無需外加碳源，具有較高的脫氮能力。所需能耗低；資源回收率高；剩余污泥產(chǎn)量低；具有較高的脫氮能力。

附圖說明

圖1養(yǎng)豬場污水處理工藝流程示意圖。

具體實施方式