专利名称：规模化畜禽养殖污水处理方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于畜禽养殖污水处理领域，具体涉及一种规模化畜禽养殖污水处理方法及设备。
背景技术：
随着改革开放和经济发展，我国畜牧业得到了迅猛发展。在大、中城市周边兴建了大量的规模化畜禽养殖场，未经任何处理的畜禽粪尿污水直接流入河流、湖泊，导致大量的氮、磷流失，造成水体污染及富营养化，对自然生态环境造成破坏。因此，加强畜禽养殖业的污染防治，已成为现阶段及今后一个时期农村环境保护工作的重中之重，是迫在眉睫的紧迫任务。近年来我国对环境保 护的要求日益提高，无论对于国家和地方政府还是企业，污染减排的压力日益增大。而畜禽养殖业是目前我国最大的污染行业，将成为我国今后一个时期的重点污染治理和“减排”对象。在畜禽养殖过程中，为给畜禽动物创造良好的生长环境，每天必须定期清扫圈舍地面上积存的畜禽粪便，并用水冲洗残留在圈舍地面的粪渣等污染物，冲洗水是养殖污水的主要来源。然而，通常作为圈舍冲洗水使用的都是地下水或自来水，既造成水资源的浪费，又对周围水环境造成污染。养殖污水的污染物不仅含有高浓度的有机物，而且还含有高浓度的氨氮和磷(溶解性的氨氮和磷)。如果经简单沉降后，将上清液作为循环水使用，在其循环过程中，势必会产生污染物质的蓄积，最终会导致循环工艺的失败。因此，开发科学、合理的畜禽养殖污水处理方法，以减少畜禽养殖污染，实现畜禽养殖污水的再生处理和循环利用成为污水处理领域亟待解决的课题。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种规模化畜禽养殖污水处理方法及设备，以减少畜禽养殖污染，实现养殖污水的再生处理和循环利用。为达到上述目的，本发明提供一种规模化畜禽养殖污水处理方法，如图1所示，所述方法包括:步骤a:采用化学药剂对畜禽养殖污水进行物理化学处理，使畜禽养殖污水中的溶解性氨氮和磷形成磷酸铵盐结晶体，然后通过絮凝，将污水中形成的磷酸铵盐结晶体和悬浮性有机污染物一同去除；步骤b:将经步骤a处理后的污水进行生化处理，进一步去除污水中的溶解性有机污染物；步骤c:将经步骤b处理后的处理水的一部分作为畜禽圈舍冲洗水循环利用。进一步地，所述步骤a中采用化学药剂对畜禽养殖污水进行物理化学处理，具体包括:向畜禽养殖污水中加入镁盐和磷酸盐，调节pH值为8-10，优选采用NaOH溶液调节pH值，使畜禽养殖污水中的溶解性氨氮和磷形成磷酸铵镁结晶体，所述镁盐优选MgCl2.6H20和 MgSO4.7H20，所述磷酸盐优选 Na3PO4.12H20 和 Na2HPO4.12H20。优选地，所述化学药剂中镁盐和磷酸盐的投加量为投加所述化学药剂后使污水中的 Mg2+、NH4+及 PO/—的摩尔比为(1-1.5):(1-1.3):1。优选地，所述步骤a中采用絮凝剂，优选铝盐，更优选聚氯化铝对污水中形成的磷酸铵盐结晶体和悬浮性有机污染物进行絮凝。优选地，所述步骤a中，在采用化学药剂对畜禽养殖污水进行物理化学处理之前，采用截留装置，优选格栅截留畜禽养殖污水中的大颗粒渣子，将所截留的大颗粒渣子与畜禽粪便混合，以生产有机肥。
优选地，所述步骤b中通过好氧生物对污水进行生化处理，进一步去除污水中的溶解性有机物，使处理后的污水达到城镇污水处理厂污染物排放标准中的二级标准。优选地，所述步骤c中将经步骤b处理后的处理水的60%_80%，优选70%作为畜禽圈舍冲洗水循环利用，剩余的处理水可直接排放或用于灌溉农田；优选地，分别将经步骤b和步骤a处理后的污泥进行浓缩，并经脱水处理，优选经压滤脱水处理后运送至堆肥系统，与畜禽粪便混合，以生产有机肥。本发明进一步提供一种规模化畜禽养殖污水处理设备，如图2所示，所述设备包括:物理化学处理装置、生化处理装置及排放装置，其中:所述物理化学处理装置设置为采用化学药剂对畜禽养殖污水进行物理化学处理，使畜禽养殖污水中的溶解性氨氮和磷形成磷酸铵盐结晶体，然后通过絮凝，将污水中形成的磷酸铵盐结晶体和悬浮性有机污染物一同去除，并将絮凝处理后的污水运送至所述生化处理装置；所述生化处理装置设置为将经所述物理化学处理装置处理后的污水进行生化处理，进一步去除污水中的溶解性有机污染物，并将经生化处理的处理水运送至所述排放装置；所述排放装置设置为将经所述生化处理装置处理后的处理水的一部分作为畜禽圈舍冲洗水循环利用。其中，所述物理化学处理装置采用化学药剂对畜禽养殖污水进行物理化学处理具体包括:向畜禽养殖污水中加入镁盐和磷酸盐，调节pH值为8-10，优选采用NaOH溶液调节PH值，使畜禽养殖污水中的溶解性氨氮和磷形成磷酸铵镁结晶体，所述镁剂优选MgCl2.6H20 和 MgSO4.7H20,所述磷酸盐优选 Na3PO4.12H20 和 Na2HPO4.12H20,所述化学药剂中镁盐和磷酸盐的投加量为投加所述化学药剂后使污水中的Mg2+、NH4+及PO/—的摩尔比为(1-1.5):(1-1.3):1:1 ；优选地，所述物理化学处理装置进一步设置为:采用絮凝剂，优选铝盐，更优选聚氯化铝对污水中的悬浮性有机污染物和形成的磷酸铵盐结晶体进行絮凝；优选地，所述物理化学处理装置进一步设置为:在采用化学药剂对畜禽养殖污水进行物理化学处理之前，采用截留装置，优选格栅截留畜禽养殖污水中的大颗粒渣子，将所截留的大颗粒渣子与畜禽粪便混合，以生产有机肥。
其中，所述生化处理装置进一步设置为:通过好氧生物对污水进行生化处理，进一步去除污水中的溶解性有机物，使处理后的污水达到城镇污水处理厂污染物排放标准中的二级标准；
优选地，所述排放装置进一步设置为:经生化处理装置处理后的处理水的一部分作为畜禽圈舍冲洗水循环利用，剩余的处理水直接排放或用于灌溉农田；优选地，所述规模化畜禽养殖污水处理设备进一步包括污泥处理装置，所述污泥处理装置设置为分别将经所述生化处理装置和所述物理化学处理装置处理后的污泥进行浓缩，并经脱水，优选经压滤脱水后运送至堆肥系统，与畜禽粪便混合，以生产有机肥。以下对本发明技术方案的进行详细说明。实际上，采用冲洗水冲洗畜禽圈舍地面的目的在于冲洗清扫粪便后的残留粪渣及尿液等污染物，因此用于冲洗畜禽圈舍地面的冲洗水的水质并不需要像饮用水那样高标准要求，只需满足对圈舍冲洗后，不产生对畜禽生长不利的因素或不产生二次污染即可。基于此，本发明以实现畜禽养殖业污染减排或“零”排放为目标，开拓出养殖污水资源化利用及循环处理的新技术。本发明的规模化畜禽养殖污水处理方法包括:向畜禽养殖污水中加入化学药剂，优选镁盐和磷酸盐，在pH值8-10的条件下，使污水中的氨氮(NH4+)和磷(P043_)形成磷酸铵盐(优选磷酸铵镁)结晶体，并加入絮凝剂(铝盐，优选聚氯化铝)，以同时去除污水中的悬浮性有机物、氨氮及磷。优选地，本发明通过向含高浓度氨氮、磷的畜禽养殖污水中，投加镁盐和磷酸盐并控制反应条件，生成磷酸铵镁结晶体，降低水体中的氨氮磷含量，化学反应式如下:Mg2++P0广+ΝΗ:+6Η20 — MgNH4PO4.6Η20 I ①反应中生成的磷酸铵镁(MgNH4PO4.6Η20)俗名鸟粪石，是重要的工业原料和农业缓释肥料，可用于生产有机肥，以施用于农田，因此采用本发明的方法可实现污染物的有效利用。畜禽养殖污水的特点是含有较高浓度的有机物(COD)、NH3-N、PO4-3等，根据清粪工艺的不同，总磷含量在100-200mg/L之间波动，氨氮含量在200_2000mg/L之间波动。本发明的方法中，投加的镁盐和磷酸盐的量，需使污水中Mg'NH/和 P043_的摩尔比达到(1-1.5):(1-1.3):1，然后调节pH，在适宜的pH (PH8-10)条件下，生成磷酸铵镁结晶体，随后再加入适量的絮凝剂(铝盐，如聚氯化铝等)，使污水中的悬浮性有机污染物和所形成的细小颗粒的磷酸铵盐(磷酸铵镁)结晶体形成絮凝体，并将其去除。由于在上述物理化学处理(结晶反应及絮凝)过程中，已去除了大量的有机物和大部分的氨氮和磷，大大降低了其出水后续处理的难度。再经后续好氧生物处理污水，以去除污水中的溶解性有机污染物。经好氧生物处理后的出水水质，完全可以达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中的二级标准，并可满足作为畜禽圈舍冲洗水的要求。将上述处理后的处理水的大部分作为畜禽圈舍冲洗水进行循环利用，剩余少量的处理水可直接排放或用于灌溉农田，从而实现养殖污水循环利用和减排或污染“零”排放的目的，有利于畜牧业的可持续发展。与现有技术相比，本发明的规模化畜禽养殖污水处理方法具有以下优点:一、本发明的方法中，向畜禽养殖污水中加入镁盐和磷酸盐等化学药剂，使污水中的氨氮(NH4+)和磷(PO/—)形成磷酸铵盐(磷酸铵镁)结晶体，形成的磷酸铵盐(磷酸铵镁)结晶体可作为工业原料或用于生产有机肥，既减少了污染，又实现了污染物的有效利用；二、本发明采用循环再生技术手段，结合用于畜禽圈舍冲洗水的实际要求，使污水中的氨氮(NH4+)和磷(PO/—)形成磷酸铵镁结晶体，并加入絮凝剂，使污水中的有机物(SS)、氨氮及磷同时得到去除，再经进一步的好氧微生物处理去除污水中的溶解性有机污染物，以得到可用于畜禽圈舍冲洗的冲洗水，从而实现了冲洗水的循环利用，避免采用地下水或自来水作为畜禽圈舍冲洗水带来的水资源的浪费，减少对周围水环境的污染，不但解决了畜禽养殖污染问题，而且达到了资源化循环利用和实现污染物减排或“零”排放的目的，最终实现了养殖污水的再生处理和循环利用，有利于畜牧业的可持续发展。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中:图1为本发明的规模化畜禽养殖污水处理方法的流程图；图2为本发明的规模化畜禽养殖污水处理设备的结构示意图；图3为本发明实施例的规模化畜禽养殖污水处理方法的流程图。
具体实施例方式以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明 ，其不以任何方式限制本发明的范围。图3为本发明的具体实施例的规模化畜禽养殖污水处理方法的流程图，如图3所示，本发明的规模化畜禽养殖污水处理方法的具体流程如下:I)畜禽圈舍产生的养殖污水，通过格栅流入污水调节池。其中格栅用于截留养殖污水中的大颗粒渣子，所截留的大颗粒渣子与畜禽粪便混合后，运送至堆肥系统以用于生产有机肥，进而施用于农田。2)污水调节池中的污水经均质后，在用污水泵提升、移送至反应池的过程中，与药剂(镁盐/磷酸盐溶液)混合，使投加药剂后污水中Mg2+、NH4+和P043_的摩尔比达到(1-1.5):(1-1.3):1，并加入适量的NaOH，调节pH值为8_10后流入反应池，在反应池中生成磷酸铵镁结晶体，随后流入沉降池。3)在进入沉降池之前，反应池中的污水与来自絮凝剂储罐中的絮凝剂(聚氯化铝)混合发生絮凝反应，再流入沉降池。4)在沉降池中，污水中的悬浮性有机物(SS)和溶解性氨氮及磷等污染物，通过结晶、絮凝等反应同时得到去除，其上清液流入好氧生物曝气池中。5)经沉降池处理后的处理水在好氧生物曝气池中，通过好氧生物，进一步去除污水中的溶解性有机污染物，随后流入二沉池。6) 二沉池中的上清液流入清水池储存，将清水池中的处理水的大部分(60%_80%，优选70%)作为畜禽圈舍的冲洗水重复循环利用，将剩余少量的处理水直接用于灌溉农田或达标排放。
7)将沉降池中沉降的污泥和二沉池中的剩余污泥，排至污泥浓缩池中进行浓缩，其中污泥浓缩池中的上清液回流至污水调节池，以实现循环利用；而经浓缩的污泥经板框压滤机脱水处理后送至堆肥系统，与畜禽粪便混合生产有机肥，以施用于农田。而经板框压滤机脱水产生的滤液运送至污水调节池，进行循环处理。另外，将二沉池中沉降的活性污泥返回好氧生物曝气池，作为菌种进行循环利用。以上对本发明具体实施方式
的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变 或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。
权利要求
1.一种规模化畜禽养殖污水处理方法，包括以下步骤: 步骤a:采用化学药剂对畜禽养殖污水进行物理化学处理，使畜禽养殖污水中的溶解性氨氮和磷形成磷酸铵盐结晶体，然后通过絮凝，将污水中形成的磷酸铵盐结晶体和悬浮性有机污染物一同去除； 步骤b:将经步骤a处理后的污水进行生化处理，进一步去除污水中的溶解性有机污染物； 步骤c:将经步骤b处理后的处理水的一部分作为畜禽圈舍冲洗水循环利用。
2.根据权利要求1所述的规模化畜禽养殖污水处理方法，其特征在于，所述步骤a中采用化学药剂对畜禽养殖污水进行物理化学处理，具体包括:向畜禽养殖污水中加入镁盐和磷酸盐，并调节pH值为8-10，优选采用NaOH溶液调节pH值，使畜禽养殖污水中的溶解性氨氮和磷形成磷酸铵镁结晶体，所述镁盐优选MgCl2.6H20和MgSO4.7H20，所述磷酸盐优选Na3PO4.12H20 和 Na2HPO4.12H20。
3.根据权利要求2所述的规模化畜禽养殖污水处理方法，其特征在于，所述化学药剂中镁盐和磷酸盐的投加量为投加所述化学药剂后使污水中的Mg2+、NH4+及P043_的摩尔比为(1-1.5):(1-1.3):lo
4.根据权利要求1-3中任一项所述的规模化畜禽养殖污水处理方法，其特征在于，所述步骤a中采用絮凝剂，优选铝盐，更优选聚氯化铝对污水中形成的磷酸铵盐结晶体和悬浮性有机污染物进行絮凝。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的规模化畜禽养殖污水处理方法，其特征在于，所述步骤a中，在采用化学药剂对畜禽养殖污水进行物理化学处理之前，采用截留装置，优选格栅截留畜禽养殖污水中的大颗粒渣子，将所截留的大颗粒渣子与畜禽粪便混合，以生产有机肥。`
6.根据权利要求1-5中任一项所述的规模化畜禽养殖污水处理方法，其特征在于，所述步骤b中通过好氧生物对污水进行生化处理，进一步去除污水中的溶解性有机物，使处理后的污水达到城镇污水处理厂污染物排放标准中的二级标准。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的规模化畜禽养殖污水处理方法，其特征在于，所述步骤c中将经步骤b处理后的处理水的60%-80%，优选70%作为畜禽圈舍冲洗水循环利用，剩余的处理水直接排放或用于灌溉农田； 优选地，分别将经步骤b和步骤a处理后的污泥进行浓缩，并经脱水处理，优选经压滤脱水处理后运送至堆肥系统，与畜禽粪便混合，以生产有机肥。
8.一种规模化畜禽养殖污水处理设备，包括:物理化学处理装置、生化处理装置及排放装置，其中: 所述物理化学处理装置设置为采用化学药剂对畜禽养殖污水进行物理化学处理，使畜禽养殖污水中的溶解性氨氮和磷形成磷酸铵盐结晶体，然后通过絮凝，将污水中形成的磷酸铵盐结晶体和悬浮性有机污染物一同去除，并将絮凝处理后的污水运送至所述生化处理装置； 所述生化处理装置设置为将经所述物理化学处理装置处理后的污水进行生化处理，进一步去除污水中的溶解性有机污染物，并将经生化处理后的处理水运送至所述排放装置； 所述排放装置设置为将经所述生化处理装置处理后的处理水的一部分作为畜禽圈舍冲洗水循环利用。
9.根据权利要求8所述的规模化畜禽养殖污水处理设备，其特征在于，所述物理化学处理装置采用化学药剂对畜禽养殖污水进行物理化学处理具体包括:向畜禽养殖污水中加入镁盐和磷酸盐，调节pH值为8-10，优选采用NaOH溶液调节pH值，使畜禽养殖污水中的溶解性氨氮和磷形成磷酸铵镁结晶体，所述镁盐优选MgCl2.6H20和MgSO4.7H20，所述磷酸盐优选Na3PO4.12H20和Na2HPO4.12H20，所述化学药剂中镁盐和磷酸盐的投加量为投加所述化学药剂后使污水中的Mg2+、NH4+及P043_的摩尔比为(1-1.5):(1-1.3):1:1 ； 优选地，所述物理化学处理装置进一步设置为: 采用絮凝剂，优选铝盐，更优选聚氯化铝对污水中的悬浮性有机污染物和形成的磷酸铵盐结晶体进行絮凝； 优选地，所述物理化学处理装置进一步设置为: 在采用化学药剂对畜禽养殖污水进行物理化学处理之前，采用截留装置，优选格栅截留畜禽养殖污水中的大颗粒渣子，将所截留的大颗粒渣子与畜禽粪便混合，以生产有机肥。
10.根据权利要求8或9所述的规模化畜禽养殖污水处理设备，其特征在于，所述生化处理装置进一步设置为: 通过好氧生物对污水进行生化处理，进一步去除污水中的溶解性有机物，使处理后的污水达到城镇污水处理厂污染物排放标准中的二级标准； 优选地，所述排放装置进一步设置为: 经生化处理装置处理后的处理水的一部分作为畜禽圈舍冲洗水循环利用，剩余的处理水直接排放或用于灌溉农田； 优选地，所述规模化畜禽养殖污水处理设备进一步包括污泥处理装置，所述污泥处理装置设置为分别将经所述生化处理装置和所述物理化学处理装置处理后的污泥进行浓缩，并经脱水，优选经压滤脱水后运送至堆肥系统，与畜禽粪便混合，以生产有机肥。
全文摘要
本发明提供一种规模化畜禽养殖污水处理方法，包括以下步骤步骤a采用化学药剂对畜禽养殖污水进行物理化学处理，使畜禽养殖污水中的溶解性氨氮和磷形成磷酸铵盐结晶体，然后通过絮凝，将污水中形成的的磷酸铵盐结晶体和悬浮性有机污染物一同去除；步骤b将经步骤a处理后的污水进行生化处理，进一步去除污水中的溶解性有机污染物；以及步骤c将经步骤b处理后的处理水的一部分作为畜禽圈舍冲洗水循环利用。本发明还提供一种规模化畜禽养殖污水处理设备。采用本发明的规模化畜禽养殖污水处理方法，能够防止畜禽养殖污水的污染，实现养殖污水的再生处理和循环利用。
文档编号C05F15/00GK103172217SQ20131006035
公开日2013年6月26日 申请日期2013年2月26日 优先权日2013年2月26日
发明者崔学烈, 杨子仪, 崔旸, 张恒铭 申请人:吉林市环境保护科学研究院