一种处理干清粪条件下奶牛场污水的方法
【专利摘要】本发明公开了一种处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，以移动床生物膜反应器去除干清粪条件下奶牛场污水中的有机质并控制氨氮去除效果，使COD达标而保留氨氮；以砂滤池处理移动床生物膜反应器出水，以离子交换树脂回收砂滤后出水中的氨氮。该方法具有的优势：（1）处理效果好：最终处理后的出水中COD和氨氮浓度分别低至65.60mg/L和4.23mg/L，符合《畜禽养殖业污染物排放标准》（二次征求意见稿）中畜禽养殖场、养殖小区水污染物特别排放标准中对COD和氨氮的排放标准限值要求；（2）回收了污水中的资源：氨氮回收率可达84.50%。洗脱回收液中氨氮浓度可达3095.80mg/L，具有高的使用价值。
【专利说明】-种处理干清粪条件下奶牛场污水的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境工程【技术领域】，涉及干清粪条件下奶牛场污水的处理方法，具体 涉及一种利用移动床生物膜反应器预处理和砂滤池砂滤后通过离子交换树脂回收氨氮的 处理干清粪条件下奶牛场污水的方法。
【背景技术】
[0002] 畜禽养殖污染已成为我国继工业污染、生活污染之后的第H大污染源。迅速发展 的畜禽养殖业造成的环境污染已成为当前农村面源污染的主要原因之一，对自然环境和居 民健康带来了巨大危害，如水体富营养化、地下水污染、大气污染和病原菌危害等。畜禽养 殖场污水如未加妥善处理排入江河湖泊地表水体中，可使水中息浮固体物（S巧、化学耗氧 量（COD)、五日生化耗氧量炬ODs)、N、P和微生物含量升高。W奶牛场污水为例，其污水主要 包括牛尿、部分牛粪和牛舍冲洗水，具体指标如下；COD为1000?12000mg/L，TN为400? 3100mg/L，NH/-N 为 200 ?1600mg/L，TP 为 5 ?95mg/L，SS 为 60 ?2100mg/L。
[0003] 目前，国内外畜禽养殖场污水的处理技术多种多样，其中按工艺的主体和组合方 式可W分为H种处理模式，分别是W物化处理为主体、W生化处理为主体和物化与生化处 理相结合的组合工艺。
[0004] (1) W物化处理为主体的工艺。物理处理法是利用滤网或化粪池等设施对畜禽 养殖污水进行简单的物理处理方法，此法可除去40%?65%的息浮物，并使生化需氧量 炬OD)下降25%?35%，污水流入化粪池，经12?2化后，使BOD量降低30%左右，其中的 杂质下降为污泥，流出的污水则排入下水道；化学处理法是根据污水中所含主要污染物的 化学性质，用化学品除去污水中的能溶解固体物质或胶体物质的方法。如；化学消毒处理 法，其中最方便有效的方法是采用氯化消毒法；混凝处理法即是用H氯化铁、硫酸铅、硫酸 亚铁等混凝剂，使污水中的息浮物和胶体物质沉淀而达到净化的目的；日本的K. Suzuki等 人提出了一个包括结晶、曝气、静沉H个单元的连续处理实际猪场污水的反应装置，该装置 主要通过前期结晶预处理和后期沉淀相结合，主要W物化的方式去除水中的污染物。之后 他们又进一步研究出通过曝气结晶和成型鸟粪石沉降从猪场废水中去除和回收磯的具有 双重功能的简易装置，在沉降污泥之前进行包括鸟粪石、脱水、堆服等多级处理，该种组合 工艺不仅操作简单，而且针对畜禽废水高浊度高息浮物的特点，解决了污泥中存在大量息 浮性固体的难题。
[0005] (2) W生化处理为主体的工艺。目前国内外规模化养殖场污水的处理，主要采用 厌氧一好氧一生物净化组合工艺。新加坡的一个工业化奶牛场2. 5万头奶牛的污水采用初 级沉淀池一兼性塘一好氧塘工艺处理。该处理工艺所确定的设计和运行参数是COD达到 250mg/L，其次是循环和利用污水用于奶牛场运行W重新获得有用的物质和能源。该工艺的 厌氧消化器接受初沉池的沉降固体，厌氧塘接纳沉降的原生污水和消化器的排出液。尽管 COD的去除率几乎高达80%，但还需进一步的处理才能获得更高的排放要求。中国科学院 广州能源研究所采用固液分离一UASB-生物曝气池一气浮池一H级氧化塘工艺处理该规 模化猪场污水，厌氧处理和生物曝气池出水COD分别为1300mg/L和730mg/L，最终出水COD 为 150 ?200mg/L，NH/-N 为 31 mg/L。
[000引 做W物化和生化处理相结合为主体的工艺。W去除水中高浓度NH/-N为目的的 高效前处理物化工艺与后段生化处理结合的组合工艺也是应用较多的一种工艺，通过物化 的方法去除水中高浓度的氨氮，达到对畜禽污水预处理的目的，预处理出水经过后段生化 处理基本能达到国家H级排放标准。孙群荣等人介绍了氨吹脱一AVo工艺处理高浓度养殖 污水的工程实例，该种方法是在碱性介质条件下鼓入空气使NH/转化为NHs释放出来，但由 于该法需不断鼓气、加碱，出水需再加酸调低pH,因此处理费用比较高。P. Y. Yang等人在研 究稀释后猪场污水的同时除碳脱氮处理时将厌氧污泥与好氧污泥混合固定在同一个反应 器中，采用氨结晶预处理一中间处理系统（同时除碳脱氮）一石灰石后处理的方法运行，由 于占地面积小，该工艺可用于场地有限的猪场稀释污水的处理。
[0007] 我国规模化养殖场目前存在的主要清粪工艺有H种；水冲粪、水泡粪（自流式）和 干清粪工艺。其中，干清粪工艺是粪便一经产生便分流，干粪由机械或人工收集、清扫、集 中、运走，尿及污水则从下水道流出，分别进行处理。该种工艺固态粪污含水量低，粪中营养 成分损失小，服料价值高，产生的污水量少，且其中的污染物含量低，是目前比较理想的清 粪工艺。较传统的畜禽养殖污水，干清粪工艺条件下的奶牛场污水浓度低、污染少，而较城 镇污水，干清粪工艺条件下的奶牛场污水水量小、污染程度高，目前尚无成熟的处理技术。
[0008] 综上所述，现有的畜禽养殖污水处理方法存在如下问题；（1)由于畜禽养殖污水 污染物浓度非常高，致使处理工艺复杂，处理效率低且费用高；(2)主要针对的是水冲粪、 水泡粪等未经固液分离的高浓度污水，而目前比较理想的干清粪工艺产生的污水量少且其 中的污染物含量相对较低，尚未有合适的处理技术；（3)已有的处理工艺中大多数没有实 现对污水中营养元素的资源化利用，少数回收工艺也是仅针对磯资源的回收；(4)虽然W 鸟粪石（MA巧形式可W回收部分氮资源，但是由于污水中氮的摩尔浓度达到磯的数倍甚至 数十倍，受到鸟粪石的化学组成（MgNH4P〇4*6H2〇)的限制，无法有效回收氮资源。
[0009] 针对集约化、规模化的畜禽养殖场和养殖区污染物排放的特点，国家在2001年推 出了《畜禽养殖业污染物排放标准》佑B 18596- 2001)，对畜禽养殖污水的COD、NH/-N、TP 和SS等指标的排放浓度作出了限值规定。2009年，环境保护部科技标准司对现有的排放 标准提出进一步确定和细化标准的适用范围，并对畜禽养殖业的污染控制技术的适用性和 可行性进行调研，于2011年制定了《畜禽养殖业水污染物排放标准》（征求意见稿）。2011 年3月，环境保护部W环办函巧011]305号文向各有关单位征求意见，经论证形成《畜禽养 殖业水污染物排放标准》报批稿和编制说明。2013年11月，《畜禽规模养殖污染防治条例》 (国务院令第643号）发布，并于2014年1月1日起实施。标准编制组根据《条例》中畜禽 养殖污染防治的最新指导思想和要求调整了标准部分技术内容，形成《畜禽养殖业污染物 排放标准》（二次征求意见稿）。相关标准中对畜禽养殖业水污染物的排放限值要求如表1 所示。其中，"一般排放标准情况"是指自2017年1月1日起，现有畜禽养殖场、养殖小区执 行表1规定的水污染物排放限值，W及自2015年1月1日起，新建畜禽养殖场、养殖小区执 行表1规定的水污染物排放限值。"特别排放标准情况"是指根据环境保护工作的要求，在 国±开发密度已经较高、环境承载能力开始减弱，或环境容量较小、生态环境脆弱，容易发 生严重环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区，应严格控制养殖场的污染物排放行 为，在上述地区的养殖场执行表I规定的水污染物特别排放标准限值。
[0010] 表1畜禽养殖场、养殖小区水污染物排放浓度限值
[0011]
【权利要求】
1. 一种处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 以干清粪条件下奶牛场污水经沉淀后作为原水，连续加入移动床生物膜反应器进 行处理，获得移动床生物膜反应器出水，出水中的COD < 100 mg/L ;移动床生物膜反应器的 气水比为3?8,水力停留时间为3?6h ; (2) 将移动床生物膜反应器出水加入砂滤池进行砂滤，获得砂滤出水； (3) 将砂滤出水连续通入离子交换树脂柱，获得吸附了 NH4+-N的离子交换树脂；离子交 换树脂柱在运行流量为2?lOBV/h的条件下处理80BV砂滤出水，离子交换树脂柱出水中 的 COD 彡 100 mg/L、NH/-N 彡 25mg/L ; (4) 用0. 5?2mol/L的NaCl溶液作为洗脱剂对吸附了 NH4+-N的离子交换树脂进行顺 流式洗脱，获得富含NH4+-N的洗脱回收液；洗脱剂流量0. 5?2BV/h，体积为2?5BV ; 其中，步骤（1)?（4 )均在室温下进行。
2. 根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤（1) 中，原水 COD 浓度为 140. 33 ?1125. 51 mg/L，NH4+-N 浓度为 66. 48 ?132. 20 mg/L，TN 浓 度为 67. 87 ?135. 63 mg/L，SS 浓度为 84. 5 ?905. 0 mg/L。
3. 根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤（1) 中，移动床生物膜反应器的气水比为5。
4. 根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤（1) 中，移动床生物膜反应器的水力停留时间为6h。
5. 根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤（3) 中，离子交换树脂柱采用强酸性苯乙烯系凝胶型树脂001 X 7,粒度范围0. 315?I. 25mm。
6. 根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤（3) 中，离子交换树脂柱运行流量为5BV/h。
7. 根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤（4) 中，洗脱剂中NaCl浓度为lmol/L。
8. 根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤（4) 中，洗脱剂流量为lBV/h。
9. 根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤（4) 中，洗脱剂体积为2BV。
10. 根据权利要求1所述的处理干清粪条件下奶牛场污水的方法，其特征在于：步骤 (1)中，移动床生物膜反应器填料采用XQ-25型多面空心球填料。
【文档编号】C02F9/14GK104326633SQ201410682349
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】梅翔, 张寅丞, 周倜, 郭慧, 黄晓菁, 李一新, 姜敏, 王萧雅, 罗阳 申请人:南京林业大学