一种畜禽养殖废水处理方法与流程

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种以颗粒菌藻系统为核心的畜禽养殖废水处理方法。

背景技术：

2014年发布的国家标准中，畜禽养殖废水的排放标准将更加严格。当前，畜禽养殖废水处理主要是以生物法为主，包括厌氧和好氧处理等。

传统的SBR工艺、接触氧化法和氧化沟等工艺，虽能较好的去除畜禽养殖废水中的COD、SS等，但对氮磷去除效果差。

厌氧-好氧-人工湿地组合工艺对畜禽养殖废水COD、BOD₅和SS处理效果非常好，但具有脱氮除磷效率低，运行成本高等缺点。

厌氧发酵-微氧曝气-混凝结晶除磷工艺虽然对畜禽养殖废水处理效果好，也能使废水达标排放，但有需要额外添加混凝剂，增加运行成本，不易推广等问题。

现有技术存在一种养猪废水深度处理的工艺，该工艺通过调节池、固液分离、厌氧发酵、生物填料氧化池、生态氧化塘和垂直流人工湿地处理养殖废水。但是有工艺复杂，处理时间长，效率低等缺点。

现有技术存在一种畜禽养殖污水处理工艺，该工艺主要利用初级沉淀过滤、厌氧好氧反应、加药絮凝混凝反应及膜组件过滤相结合的技术，并采用投加复配水处理药剂的材料方法，从而达到高效脱氮、除磷及降COD的目的，但是该工艺需要额外添加混凝剂，增加运行成本；另外利用膜组件进行最终过滤，增加投资成本。

现有技术存在一种处理水禽养殖废水的方法。该方法利用微藻及利用初级沉淀和厌氧发酵进行前处理，然后接种微藻开放式培养一段时间，再进入密闭式生物反应器中，通入二氧化碳继续进行反应，以此达到对废水的处理。但是此方法下，最后阶段的微藻深度处理废水时生物量不高，反应时间长。同时该方法并未提及藻水分离的办法，此方法下的藻水分离是一个非常棘手的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术中废水处理效率不高、工艺复杂、、处理效率低、成本高、藻水分离困难等问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种畜禽养殖废水处理方法，其特征在于：以颗粒菌藻系统为核心，构建包括沼气池、固液分离器、调节池、砂滤罐、颗粒菌藻反应池、沉淀池的废水处理系统；

1)养殖废水进入沼气池，微生物将大分子有机物分解为小分子有机物；收集沼气作为能源，并将沼气池出料送入固液分离池，得到分离的固体和液体；

2)将固液分离后的固体作为堆肥材料，液体进入调节池；

3)所述调节池出水进入砂滤罐进行过滤；

4)经砂滤罐过滤后的废水，进入颗粒菌藻反应池中进行处理，去除污水中绝大部分N、P及有机物；

5)所述颗粒菌藻反应池内构建有颗粒菌-藻共生体系；所述颗粒菌藻反应池包括藻类启动池和藻类反应池；

所述颗粒菌-藻共生体系的构建过程如下：

5.1)在藻类启动池中，先将好氧污泥接种于步骤3)中砂滤罐过滤后的养殖废水中，进行适应性培养；培养条件为曝气培养，培养时间为3～10天；

5.2)在藻类反应池中，将扩大培养好的微藻和好氧污泥接种于经过预处理的养殖废水中；

接种的好氧污泥-藻生物量为0.8～1.2g/L，接种比例为10％～20％；

接种后藻类反应池内启动推流器，推流器将池内中心流速控制在0.2～0.3m/s，池壁流速控制在0～0.05m/s；循环流速与池壁流速的显著差异形成剪切涡旋流，经推流形成剪切力作用，形成IC内循环涡旋流动；

由于涡旋流作用，使微藻与好氧活性污泥更易于相互包裹在一起，并逐步形成大粒径的以污泥为核心外围包裹微藻的菌藻颗粒胶团，这种大比重的颗粒藻菌更易于沉淀，可在普通重力沉淀池中实现藻水快速分离。

5.3)接种3～5天后，反应池开始进出水，进出水间隔两天，推流器控制中心流速在0.2m/s；

接种6～15天后，反应池开始每天进出水，此时加大中心循环流速，推流器控制中心流速在0.3m/s，保持该中心推流速度；

接种20～25天后，颗粒菌-藻系统构建完成；

反应池内的藻及微生物在漩涡流的带动下，翻滚、碰撞、逐步凝聚，形成中间以菌团为主，外围由微藻包裹的颗粒状菌-藻团；

外围藻通过光合作用向内核菌团提供氧气。内核菌团通过有氧呼吸消耗水中有机物，释放出CO₂，为藻提供光合作用所需的无机碳源；同时实现废水的高标准去除。

6)颗粒菌藻反应池的出水进入沉淀池；

7)沉淀池中能快速实现藻水分离，出水进入储水池进行排放，沉淀的部分藻-菌颗粒污泥回流至颗粒菌藻反应池，一部分作为有机肥原料。

进一步，所述颗粒菌藻反应池的中间设置两段相互平行的导流墙；两段所述导流墙之间安装有推流器。

进一步，所述砂滤罐的反冲洗废水进入固液分离器；所述沉淀池的回流菌藻污泥液进入颗粒菌藻反应池；所述储水池的反冲洗水进入沉淀池和砂滤罐。

进一步，所述颗粒菌-藻共生体系的构建过程的环境条件为：光暗比为12:12～15:9，光照强度为2000～10000lux，温度为22～28℃。

进一步，所述步骤3)中的进水过程在光照周期内进行，进水时间为15～30分钟；黑暗周期在进水3小时后开始；沉淀和出水时间总时间控制在1个小时内。

该颗粒菌藻系统有两大优点：(1)该颗粒菌藻系统具有比重大，颗粒大，易于沉降，可以通过普通的沉淀池实现快速藻水分离；(2)该颗粒菌藻系统可以大幅提升反应池中藻和微生物的量，从而大幅提升废水处理效率。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明具有以下优点：

1、该颗粒菌藻系统具有比重大，颗粒大，易于沉降，可以通过普通的沉淀池实现快速藻水分离；

2、该颗粒菌藻系统可以大幅提升反应池中藻和微生物的量，从而大幅提升废水处理效率和抗冲击能力。

3、直接使用颗粒菌-藻系统处理畜禽养殖废水，就能达到对氮磷的高效去除，不用再外加絮凝剂等药剂，大大降低了运行成本。

4、池内壁和底部贴上白瓷砖，增强了系统内部光照强度。

5、获得的沼气可以进行收集利用，固液分离后的固体可进行固体堆肥，作为肥料使用，沉淀后的藻-菌颗粒污泥可作为有机肥料，生物柴油等的生产原料，这样在进行废物再利用额同时，具有一定的经济价值。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是藻类反应池的一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

收集西南地区某畜禽养殖基地的废水进行处理，该废水N、P含量高；NH₃-N浓度范围为780～1520mg/L，平均浓度868mg/L；总磷浓度范围101～245mg/L，平均浓度171mg/L。

如图1所示，一种畜禽养殖废水处理方法，其特征在于:以颗粒菌藻系统为核心的，构建包括沼气池、固液分离池、调节池、砂滤罐、菌藻反应池、沉淀池的废水处理系统；

1)畜禽养殖废水首先进入沼气池中进行微生物发酵，微生物将大分子有机物分解为小分子有机物；收集沼气作为能源；

2)将沼气池出料送入固液分离池；经过固液分离后，固体用于堆肥、液体进入调节池；

3)调节池出水进入砂滤罐进行过滤；

4)经砂滤罐过滤后的废水，进入藻类反应池中进行处理，在颗粒菌-藻系统作用下，去除污水中绝大部分N、P及有机物；

5)如图2所示，所述藻类反应池的中间设置两段相互平行的导流墙；这两段导流墙之间安装推流器；

本步骤中，废水进入藻类反应池中进行处理的周期为24小时，进出水量比占颗粒菌藻反应池池容的10％；

处理废水过程中需控制的环境条件为光暗比为12:12，光照强度为4000lux，温度为25℃以上。

所述藻类反应池内构建有颗粒菌-藻共生体系；所述的颗粒菌-藻共生体系构建过程中，需控制的环境条件为：光暗比为15:9，光照强度为4000lux，温度为25℃。所述颗粒菌-藻共生体系的构建过程如下：

5.1)藻种扩大培养：在启动反应池中，用目标藻种适应的培养基培养藻种，藻种达到对数生长期后期培养结束；实施例中，目标微藻为对氮磷去除效果好的螺旋藻、小球藻和/或栅藻。

在藻类启动池中，先将好氧污泥接种于经步骤4)处理的养殖废水中，进行适应性培养，培养条件为曝气培养，培养时间为3～10天；

5.2)在藻类反应池中，将扩大培养好的微藻和好氧污泥接种于经过厌氧生物和过滤预处理的养殖废水中，接种的好氧污泥-藻生物量为0.8-1.2g/L，接种量为占菌藻反应池池容的10％；接种后藻类反应池内启动推流器；

5.3)在接种3天，混合液颜色由浅绿色加深变为绿色，反应池开始进出水，进出水间隔两天；推流器控制中心流速在0.2m/s；

接种6天，混合液颜色继续加深变为深绿色，反应池开始每天进出水；此时加大中心循环流速，推流器控制中心流速在0.3m/s，保持该中心推流速度；

接种20天，颗粒菌-藻系统构建完成；所述的进出水过程中，进水必须在光照周期内进行，进水时间为15分钟；保持推流器控制中心流速在0.3m/s；

黑暗周期至少要在进水3小时后才能开始。沉淀和出水时间总时间控制在1个小时内。

6)藻类反应池出水进入沉淀池；

7)经过沉淀池的沉淀处理，沉淀的颗粒菌-藻污泥部分回流至菌藻反应池，一部分收集作生物有机肥料、生物柴油等的生产原料。沉淀池出水排入储水池，并经储水池排放。

经检测，经过以上步骤处理后得到的水中，氮的去除率达到90.8％，磷的去除率达到95.3％；并且，使用本实施例中的方法，废水处理效率较现有技术有了很大的提高，处理工艺简单、处理时间短、投资成本低、藻水分离简单，具有极大的推广价值。