专利名称：一种用于村镇畜禽养殖场降雨地表径流的处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适合于对降雨过程中村镇畜禽养殖场产生的雨水径流废水进行处理的系统。
背景技术：
近年来我国畜禽养殖业发展迅猛，在农业产值中的贡献率由1970年的14%增加至 2000年的30%。畜禽养殖业污染排放量巨大。1995年我国猪、牛、羊及家禽每年粪便产生量约为17. 3亿吨，是同期工业固体废物的2. 7倍。畜禽养殖业的污染主要是由于对产生的固体废物和废水未进行合理的处置造成的。其主要污染物是有机物、氮、磷和病原微生物， 其主要影响是对地表水体的耗氧和水体的富营养化，以及硝酸盐带来的地下水饮用水源污染。在降雨过程中，由于雨水冲刷和径流携带作用，村镇畜禽养殖场地表径流中含有大量的污染物，其污染物浓度大大高于由村镇屋面、庭院和地表径流中的污染物，是村镇雨水径流和面源污染的主要贡献者。因此，对村镇畜禽养殖场雨水径流进行处理，去除有机污染物、 氮和磷等污染物，对于村镇面源污染控制和降低村镇雨水地表径流对地表水体的环境影响具有重要意义。在畜禽养殖场降雨地表径流中含有较高浓度的有机污染物、含氮磷污染物、病原微生物和抗生素等微污染物。其中有机污染物主要包括畜禽养殖场投加的饲料残渣、畜禽粪便等，且浓度很高，畜禽养殖场初期降雨地表径流中化学需氧量浓度可高达 3000-5000mg/L。这些有机污染物又以颗粒状态为主，而且可生化性很好。氮磷污染物主要来源于畜禽粪便，畜禽养殖场降雨地表径流中总氮浓度可达30-600mg/L，总磷浓度为 3-50mg/L。此外，病原微生物也是畜禽养殖场降雨地表径流中需要去除的污染物。目前畜禽养殖场废水处理技术主要是针对废水中的有机物进行厌氧发酵处理，在进行有机物稳定化的过程中杀灭部分病原微生物；而对于畜禽养殖废水中的含氮和含磷污染物并没有进行有效地去除，经处理后排放到地表水体仍然会造成地表水体的富营养化。由于我国目前经济发展的限制以及养殖户对面源污染控制的自觉性较低，很少养殖场对降雨地表径流进行处理。本实用新型开发了一种能够有效去除养殖场对降雨地表径流中有机物、氮磷、病原微生物的处理系统。该系统将短程硝化反硝化、反硝化除磷和膜过滤技术有机组合，并且使用污泥逐级回流的方法，可以在较短的水力停留时间条件下，去除90-95%的有机物、85-90% 的氮和90-95%的磷，并能够完全截留养殖场对降雨地表径流中的病原微生物。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于村镇畜禽养殖场降雨地表径流的处理系统，要解决村镇畜禽养殖场产生的固体废物和废水难以进行合理处置的技术问题；并解决处理过程中大量耗费资源的问题。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种用于村镇畜禽养殖场降雨地表径流的处理系统，包括与村镇畜禽养殖场的降雨初期地表径流对接的初期径流收集箱、与初期径流收集箱连通的处理反应池及其管路， 其特征在于所述处理反应池自始端至末端顺序排列有厌氧区、缺氧区、混合区和好氧区四个反应区域，各区之间由管路和提升泵连接，提升泵的控制端子与液位计控制连接；所述厌氧区、缺氧区和混合区内均置有搅拌设备；所述好氧区内安装有微滤膜组件，所述微滤膜组件的出水管经管路和管路上的真空表与真空泵连接；所述好氧区的底部置有曝气设备，曝气设备经管路和管路上的空气流量计与空气压缩机连接；好氧区的底部与混合区的上部连有第一级污泥回流管，好氧区回流到混合区的回流污泥流量与处理废水的流量之比为3. 5 ；混合区的底部与缺氧区的上部连有第二级污泥回流管，混合区回流到缺氧区的回流污泥流量与处理废水的流量之比为2. 5 ；缺氧区的底部与厌氧区的上部连有第三级污泥回流管，缺氧区回流到厌氧区的回流污泥流量与处理废水的流量之比为2. 5。所述厌氧区、缺氧区、混合区和好氧区四个反应区域的体积比可以为1 0.93 1. 26 1. 20。所述搅拌设备的搅拌速度可以为50 - SOrpm0所述微滤膜组件的膜孔孔径可以为0. 2 μ m。与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果本实用新型克服了传统村镇畜禽养殖场产生的固体废物和废水难以进行合理处置，会造成环境污染的缺点，解决了处理过程中大量耗费资源的技术问题。本实用新型将微滤膜组件与活性污泥水处理系统相结合，进行畜禽养殖场降雨地表径流处理，将处理设备分隔成为厌氧、缺氧、混合和好氧四个区域，通过回流污泥方式的控制和溶解氧浓度的控制，在处理设备中实现同步硝化反硝化、短程硝化反硝化和反硝化除磷过程，达到降低污泥产生量、降低曝气量和减少脱氮除磷所需碳源的目的，本实用新型可广泛应用于村镇畜禽养殖场雨水径流废水的处理中。
以下结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
图1是本实用新型的结构示意图。附图标记1 一初期径流收集箱、2 —提升泵、3 —厌氧区、4 一搅拌设备、5 —缺氧区、6 —混合区、7 —微滤膜组件、8 —空气流量计、9 一真空表、10 —空气压缩机、11 一液位计、12 —好氧区、13 —真空泵、14 一第一级污泥回流管、15 —第二级污泥回流管、16 —第三级污泥回流管、17 —曝气设备。
具体实施方式
实施例参见
图1所示，一种用于村镇畜禽养殖场降雨地表径流的处理系统，包括与村镇畜禽养殖场的降雨初期地表径流对接的初期径流收集箱1、与初期径流收集箱1连通的处理反应池及其管路，其特征在于所述处理反应池自始端至末端顺序排列有厌氧区
43、缺氧区5、混合区6和好氧区12四个反应区域，各区之间由管路和提升泵2连接，提升泵 2的控制端子与液位计11控制连接；所述厌氧区3、缺氧区5、混合区6和好氧区12四个反应区域的体积比为1 0. 93 1. 26 1.20。所述厌氧区3、缺氧区5和混合区6内均置有搅拌设备4，所述搅拌设备4的搅拌速度为50 - 80rpm。所述好氧区12内安装有微滤膜组件7，微滤膜组件7的膜孔孔径为0. 2 μ m。所述微滤膜组件7的出水管经管路和管路上的真空表9与真空泵13连接。所述好氧区12的底部置有曝气设备17，曝气设备17经管路和管路上的空气流量计8与空气压缩机10连接。好氧区12的底部与混合区6的上部连有第一级污泥回流管14，好氧区12回流到混合区6的回流污泥流量与处理废水的流量之比为3. 5。混合区6的底部与缺氧区5的上部连有第二级污泥回流管15，混合区6回流到缺氧区5的回流污泥流量与处理废水的流量之比为2. 5。缺氧区5的底部与厌氧区3的上部连有第三级污泥回流管16，缺氧区5回流到厌氧区3的回流污泥流量与处理废水的流量之比为2. 5。本实用新型的工作过程本实用新型的处理系统将处理设备被分隔成为厌氧区3、缺氧区5、混合区6和好氧区12四个反应区域，每个区域的所占的体积之比为1:0.93:1^6:1.20。在好氧区12中安装膜孔孔径为0. 2 μ m的微滤膜组件7，并在微滤膜组件7的下方安装大孔曝气设备17。 本实用新型提出的处理系统采用污泥从水处理的末端向前端逐级回流的方式，即好氧区12 的污泥回流到混合区6、混合区6的污泥回流到缺氧区5、缺氧区5的污泥回流到厌氧区3。 好氧区12回流到混合区6回流污泥的流量与处理废水的流量之比为3. 5 ；混合区6回流到缺氧区5回流污泥的流量与处理废水的流量之比为2. 5 ；缺氧区5回流到厌氧区3回流污泥的流量与处理废水的流量之比为2. 5。该处理工艺中，在厌氧区3发生有机物的水解酸化和聚磷微生物摄取并储存小分子有机化合物的反应，即通常所说的厌氧释磷反应；在缺氧区 5中聚磷微生物利用体内储存的有机物作为电子供体和混合区域回流污泥中含有的硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体进行新陈代谢，有机物氧化释放出来的能量被聚磷微生物合成含磷高能化合物储存在细胞内，起到从废水中去除磷的作用。同时由于有机物的氧化过程是以硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体而进行的，因此也达到了反硝化脱氮的目的。在好氧区 12中由于污泥浓度很高，在活性污泥絮体内部容易形成缺氧区域，可以发生同步硝化反硝化反应。如
图1所示，将村镇畜禽养殖场的降雨初期地表径流进行收集，储存于初期径流收集箱1内。通常初期径流收集箱1收集降雨初期5mm的地表径流，这部分雨水地表径流的污染物浓度高、污染负荷大。通过提升泵2将收集的初期地表径流送入处理设备中，处理设备被分隔成为厌氧区3、缺氧区5、混合区6和好氧区12四个反应区域，每个区域的所占的体积之比为1:0. 93:1. 26:1. 20。废水在处理设备中依次流过厌氧区3、缺氧区5、混合区 6和好氧区12四个反应区域。厌氧区3和缺氧区5域通过搅拌设备4进行混合，搅拌设备 4的搅拌速度为50-80rpm。混合区域配有搅拌设备4和曝气设备17，搅拌设备4的搅拌速度也维持在50-80rpm范围内，同时在混合区内安装溶解氧传感器和变送器，当混合区混合液中的溶解氧低于0. 2mg/L条件下启动曝气设备17向混合区内供氧；当混合区混合液中的溶解氧高于0. 5mg/L条件下停止供氧。在好氧区12中安装膜孔孔径为0. 2 μ m的微滤膜组件7，并在微滤膜组件7的下方安装大孔曝气设备17，向好氧区12供氧，并通过曝气气泡产生的剪切作用降低膜的污染。经处理后的废水通过真空泵13抽吸从好氧区12通过膜组件排出处理设备。真空泵13的运行方式为连续抽吸110秒，停抽10秒。废水处理过程中，由于污染物质的降解、微生物生长繁殖和膜组件的截留作用，在处理设备中产生具有降解性能的活性污泥。为达到本实用新型的处理性能，需要将处理设备中的污泥进行循环回流和排放。本实用新型提出的处理系统采用污泥从水处理的末端向前端逐级回流的方式，即好氧区12的污泥回流到混合区6、混合区6的污泥回流到缺氧区5、缺氧区5的污泥回流到厌氧区3。好氧区12回流到混合区6回流污泥的流量与处理废水的流量之比为3. 5 ；混合区6 回流到缺氧区5回流污泥的流量与处理废水的流量之比为2. 5 ；缺氧区5回流到厌氧区3回流污泥的流量与处理废水的流量之比为2. 5。废水在处理设备中的总停留时间为6小时，活性污泥在处理设备中的停留时间为15天。由于本处理系统废水的水力停留时间很短(6小时)，污泥停留时间又相对较长(15天)，又加上膜组件对悬浮颗粒物的完全截留作用，因此， 在处理设备中维持了很高的污泥浓度，稳定运行后厌氧、缺氧、混合和好氧区域悬浮固体浓度可分别达到6，7，11和15g/L左右。 该处理工艺中，在厌氧区3发生有机物的水解酸化和聚磷微生物摄取并储存小分子有机化合物的反应，即通常所说的厌氧释磷反应；在缺氧区5中聚磷微生物利用体内储存的有机物作为电子供体和混合区6回流污泥中含有的硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体进行新陈代谢，有机物氧化释放出来的能量被聚磷微生物合成含磷高能化合物储存在细胞内，起到从废水中去除磷的作用。同时由于有机物的氧化过程是以硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体而进行的，因此也达到了反硝化脱氮的目的。在混合区6中，由于溶解氧浓度控制在0. 2-0. 5mg/L的范围内，同时废水中有机物浓度较低，短程硝化和反硝化过程进行很快， 混合液中总氮去除比较明显。在好氧区域中主要进行同步硝化反硝化反应和废水中剩余有机物的氧化去除，同时提高处理后废水的溶解氧浓度。
权利要求1.一种用于村镇畜禽养殖场降雨地表径流的处理系统，包括与村镇畜禽养殖场的降雨初期地表径流对接的初期径流收集箱(1 )、与初期径流收集箱(1)连通的处理反应池及其管路，其特征在于所述处理反应池自始端至末端顺序排列有厌氧区(3)、缺氧区(5)、混合区(6)和好氧区(12)四个反应区域，各区之间由管路和提升泵(2)连接，提升泵(2)的控制端子与液位计(11)控制连接；所述厌氧区(3)、缺氧区(5)和混合区(6)内均置有搅拌设备(4)； 所述好氧区(12)内安装有微滤膜组件(7)，所述微滤膜组件(7)的出水管经管路和管路上的真空表(9)与真空泵(13)连接；所述好氧区(12)的底部置有曝气设备(17)，曝气设备(17)经管路和管路上的空气流量计(8 )与空气压缩机(10 )连接；好氧区(12)的底部与混合区(6)的上部连有第一级污泥回流管(14)； 混合区(6)的底部与缺氧区(5)的上部连有第二级污泥回流管(15)； 缺氧区(5)的底部与厌氧区(3)的上部连有第三级污泥回流管(16)。
2.如权利要求1所述的一种用于村镇畜禽养殖场降雨地表径流的处理系统，其特征在于所述厌氧区(3)、缺氧区(5)、混合区(6)和好氧区(12)四个反应区域的体积比为1 0. 93 1. 26 1. 20。
3.如权利要求1所述的一种用于村镇畜禽养殖场降雨地表径流的处理系统，其特征在于所述搅拌设备(4)的搅拌速度为50 - SOrpm0
4.如权利要求1所述的一种用于村镇畜禽养殖场降雨地表径流的处理系统，其特征在于所述微滤膜组件(7)的膜孔孔径为0. 2 μ m。
专利摘要一种用于村镇畜禽养殖场降雨地表径流的处理系统，包括与村镇畜禽养殖场的降雨初期地表径流对接的初期径流收集箱、与初期径流收集箱连通的处理反应池及其管路，所述处理反应池自始端至末端顺序排列有厌氧区、缺氧区、混合区和好氧区四个反应区域，各区之间由管路和提升泵连接，提升泵的控制端子与液位计控制连接；所述厌氧区、缺氧区和混合区内均置有搅拌设备。好氧区内安装有微滤膜组件，底部置有曝气设备。本系统可对村镇畜禽养殖场雨水径流进行处理，去除有机污染物、氮和磷等污染物，对于村镇面源污染可进行有效控制，降低村镇雨水地表径流对地表水体的环境影响，可广泛应用于村镇畜禽养殖场雨水径流废水的处理中。
文档编号C02F3/30GK202011784SQ20112007503
公开日2011年10月19日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者吴念鹏, 李久义, 李青云, 王国田, 田秀君, 赵世明, 赵小康, 陈永, 魏孜 申请人:中国建筑设计研究院