本发明涉及一种高重金属含量的畜禽渗滤液处理方法，属于禽畜养殖业污水处理技术领域。
背景技术：
随着我国经济的不断发展和农业结构的调整，规模化畜禽养殖业发展迅速，并已成为我国农村经济发展中的重要支柱，国内大量的规模化、集约化的禽畜养殖场大量涌现出来。自2000年以来的十几年，国内禽畜养殖的规模，每年都在以5％的速度进行增长。畜牧养殖产业的发展，一方面提升肉蛋类的产量，大大提升居民的日常生活水平。而另一方面，规模化禽畜养殖带来的大量排泄物、废弃物等，短时间内生态环境难以及时被消纳，很大程度上将严重污染人民的生活质量。
目前，我国每年产生畜禽粪便约45亿吨，畜禽养殖污染已经是继工业污染、生活污染之后的第三大污染源，而畜禽养殖废水的处理则是其中的重点。养殖场布局不合理，加上管理不当，致使粪污禽畜粪便废水中的重金属元素(Cd、Hg、Cu、Pb等)，排入江河湖泊中，导致水中重金属严重超标，很难恢复，严重影响了人们的生命安全，如何去除禽畜养殖废水中重金属已成为社会关注的热点问题。
目前处理畜禽粪便方法有：还田模式和自然处理模式，而这些模式都需要对畜禽粪便进行堆放，堆放过程中会产生大量废水，而废水是一种高重金属含量的有机废水，具有高污染负荷和综合污染的典型特征。现阶段，业内普遍采用过滤、截流、沉淀、物理和化学吸附、化学分解、生物氧化及吸收等方法处理畜禽粪便，该方法适用于远离城市、气温较高、土地宽广的畜禽养殖区。由于污水停留时间长，占地面积大，土地占用量较大，同时处理效果易受季节温度变化的影响，致使处理成本极其敖贵。而沉淀法需要过量投加磷酸盐，出水含磷故难以处置，会增加垃圾废水处理成本。化学吸附是通过离子交换树脂对渗滤中的有机物、重金属等进行吸附处理，但多次再生后离子交换树脂稳定性下降，吸附重金属效果难以保证，生产实践操作很困难。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种处理工艺简单、处理效果好、运行系统稳定、投资和运行成本较低、重金属去除效果明显的高重金属含量的畜禽渗滤液处理方法。
本发明的技术方案：一种高重金属含量的畜禽渗滤液处理方法，包括以下步骤：
(1)废水预处理：首先制备废水预处理剂，即按重量份分计算，将活性炭3～5份以及菌糠3～4份混合均匀后加入质量浓度为20％的废弃工业稀盐酸1～3份来控制pH值，pH值控制在5.5～7.0，然后将废水预处理剂送入砂滤灌内进行砂滤，截留废水中的大分子颗粒物、胶体和悬浮物，其去除率达60～80％；
(2)多介质除垢处理：首先用质量浓度为60％的废弃工业稀盐酸浸取废弃的电石渣来获得含CaCl2质量浓度为3.0～3.5M的氯化钙溶液，其中电石渣与工业稀盐酸的固液重量比为1:4.0～4.5。
(3)通电深度除垢处理：将砂滤后的废水送入反应槽中，再向废水中倒入5～10份的氯化钙溶液，再对废水与氯化钙溶液的混合溶液进行电解除垢处理，促进钙离子变成活跃状态与碳酸根加速反应形成沉淀，而通电电解后能够将碳酸盐吸附覆盖在阴极电解极板表面，电解时间控制在15～20min，最终废水的沉淀去除率达85～90％；
(4)重金属吸附处理：将电解除垢后的废水送入反应器内，在搅拌条件下用石灰调节废水的pH值为8.0～8.5，搅拌时间为3～5min让废水中的重金属离子在氧化态条件下迅速转化为难溶的絮凝物，然后按固液比3:10000～5:1000的比例向废水中投放废弃磷矿石和黏土矿物的混合物0.5～1.0份，在碱性环境下搅拌时间5～8min，使水体中的重金属离子与矿物层间结构中的氯阴离子迅速交换而被固定，最终让废水中的重金属被黏土矿物吸附；
(5)絮凝-生物膜过滤处理：将吸附处理后的废水慢速搅拌15min，动力学参数GT值﹤2000；在对大气开放的动态絮凝处理中，空气中的CO2溶于水生成形成碳酸盐型结构，然后加入含Al2O3质量浓度为1～1.5M的铝酸钠溶液，形成氢氧化物絮体，这些微絮体相互凝聚包裹，经搅拌后所得的混合液体在沉降池中的停留时间1.5小时，送入膜生物反应器内进行生化反应，经鼓风曝气进行氧化反应，池内的废水浓度控制在10～15g/L，处理后的超滤浓液回流至纳滤处理。
上述方法中，步骤(3)所述的电解极板的尺寸长6～8cm、宽3～5cm、厚度为0.5～1cm。
上述方法中，步骤(4)所述的废弃磷矿石和黏土矿物组成晶体状洞穴状大孔隙20～100nm，有利于重金属离子与矿物层间结构中的氯阴离子迅速交换而达到去除重金属的效果，提高废水中重金属去除率5～8％。
上述方法中，步骤(5)所述的生物膜是由高度密集的好氧菌、真菌、原生动物以及藻类组成的平板膜组件。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用废弃工业稀盐酸、食用菌废弃物-菌糠、废弃的电石渣、废弃磷矿石和黏土矿物分步来去除畜禽渗滤液中不同的污染物，不仅降低生产成本，而且处理材料环保无二次污染，处理效果显著。因此，本发明的方法操作简单、易于推广，废弃磷矿石和黏土矿物组成晶体状洞穴状大孔隙20～100nm，有利于重金属离子与矿物层间结构中的氯阴离子迅速交换而达到去除重金属的效果。与传统方法相比，提高了大分子颗粒物、胶体和悬浮物的去除率5～8％，提高废水的沉淀去除率3～5％，提高废水中重金属去除率5～8％，降低生产成本20％，缩短出去工艺时间10天以上，可实现禽畜废水的规模化和产业化生产。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
本发明的一种高重金属含量的畜禽渗滤液处理方法，包括以下步骤：
(1)废水预处理：首先制备废水预处理剂，即按重量份分计算，将活性炭3份以及菌糠3份混合均匀后加入质量浓度为20％的废弃工业稀盐酸1份来控制pH值，pH值控制在5.5，然后将废水预处理剂送入砂滤灌内进行砂滤，截留废水中的大分子颗粒物、胶体和悬浮物，其去除率达60％；
(2)多介质除垢处理：首先用质量浓度为60％的废弃工业稀盐酸浸取废弃的电石渣来获得含CaCl2质量浓度为3.0M的氯化钙溶液，其中电石渣与工业稀盐酸的固液重量比为1:4.0。
(3)通电深度除垢处理：将砂滤后的废水送入反应槽中，再向废水中倒入5份的氯化钙溶液，再对废水与氯化钙溶液的混合溶液进行电解除垢处理，促进钙离子变成活跃状态与碳酸根加速反应形成沉淀，而通电电解后能够将碳酸盐吸附覆盖在阴极电解极板表面，所述的电解极板的尺寸长6cm、宽3cm、厚度为0.5cm，电解时间控制在15min，最终废水的沉淀去除率达85％；
(4)重金属吸附处理：将电解除垢后的废水送入反应器内，在搅拌条件下用石灰调节废水的pH值为8.0，搅拌时间为3min让废水中的重金属离子在氧化态条件下迅速转化为难溶的絮凝物，然后按固液比3:10000的比例向废水中投放废弃磷矿石和黏土矿物的混合物0.5份，在碱性环境下搅拌时间5min，使水体中的重金属离子与矿物层间结构中的氯阴离子迅速交换而被固定，最终让废水中的重金属被黏土矿物吸附；所述的废弃磷矿石和黏土矿物组成晶体状洞穴状大孔隙20nm。
(5)絮凝-生物膜过滤处理：所述的生物膜是由高度密集的好氧菌、真菌、原生动物以及藻类组成的平板膜组件。将吸附处理后的废水慢速搅拌15min，动力学参数GT值﹤2000；在对大气开放的动态絮凝处理中，空气中的CO2溶于水生成形成碳酸盐型结构，然后加入含Al2O3质量浓度为1M的铝酸钠溶液，形成氢氧化物絮体，这些微絮体相互凝聚包裹，经搅拌后所得的混合液体在沉降池中的停留时间1.5小时，送入膜生物反应器内进行生化反应，经鼓风曝气进行氧化反应，池内的废水浓度控制在10g/L，处理后的超滤浓液回流至纳滤处理。
经实践证明，本发明的方法操作简单、易于推广，与传统方法相比，提高了大分子颗粒物、胶体和悬浮物的去除率5％，提高废水的沉淀去除率3％，提高废水中重金属去除率5％，降低生产成本20％，缩短出去工艺时间10天以上，可实现禽畜废水的规模化和产业化生产。
实施例2
本发明的一种高重金属含量的畜禽渗滤液处理方法，包括以下步骤：
(1)废水预处理：首先制备废水预处理剂，即按重量份分计算，将活性炭4份以及菌糠3.5份混合均匀后加入质量浓度为20％的废弃工业稀盐酸2份来控制pH值，pH值控制在6.0，然后将废水预处理剂送入砂滤灌内进行砂滤，截留废水中的大分子颗粒物、胶体和悬浮物，其去除率达70％；
(2)多介质除垢处理：首先用质量浓度为60％的废弃工业稀盐酸浸取废弃的电石渣来获得含CaCl2质量浓度为3.2M的氯化钙溶液，其中电石渣与工业稀盐酸的固液重量比为1:4.2。
(3)通电深度除垢处理：将砂滤后的废水送入反应槽中，再向废水中倒入8份的氯化钙溶液，再对废水与氯化钙溶液的混合溶液进行电解除垢处理，促进钙离子变成活跃状态与碳酸根加速反应形成沉淀，而通电电解后能够将碳酸盐吸附覆盖在阴极电解极板表面，所述的电解极板的尺寸长7cm、宽4cm、厚度为0.8cm，电解时间控制在18min，最终废水的沉淀去除率达88％；
(4)重金属吸附处理：将电解除垢后的废水送入反应器内，在搅拌条件下用石灰调节废水的pH值为8.3，搅拌时间为4min让废水中的重金属离子在氧化态条件下迅速转化为难溶的絮凝物，然后按固液比4:5000的比例向废水中投放废弃磷矿石和黏土矿物的混合物0.8份，在碱性环境下搅拌时间6min，使水体中的重金属离子与矿物层间结构中的氯阴离子迅速交换而被固定，最终让废水中的重金属被黏土矿物吸附；所述的废弃磷矿石和黏土矿物组成晶体状洞穴状大孔隙60nm。
(5)絮凝-生物膜过滤处理：所述的生物膜是由高度密集的好氧菌、真菌、原生动物以及藻类组成的平板膜组件。将吸附处理后的废水慢速搅拌15min，动力学参数GT值﹤2000；在对大气开放的动态絮凝处理中，空气中的CO2溶于水生成形成碳酸盐型结构，然后加入含Al2O3质量浓度为1.2M的铝酸钠溶液，形成氢氧化物絮体，这些微絮体相互凝聚包裹，经搅拌后所得的混合液体在沉降池中的停留时间1.5小时，送入膜生物反应器内进行生化反应，经鼓风曝气进行氧化反应，池内的废水浓度控制在12g/L，处理后的超滤浓液回流至纳滤处理。
经实践证明，本发明的方法操作简单、易于推广，与传统方法相比，提高了大分子颗粒物、胶体和悬浮物的去除率6％，提高废水的沉淀去除率4％，提高废水中重金属去除率6％，降低生产成本20％，缩短出去工艺时间10天以上，可实现禽畜废水的规模化和产业化生产。
实施例3
本发明的一种高重金属含量的畜禽渗滤液处理方法，包括以下步骤：
(1)废水预处理：首先制备废水预处理剂，即按重量份分计算，将活性炭5份以及菌糠4份混合均匀后加入质量浓度为20％的废弃工业稀盐酸3份来控制pH值，pH值控制在7.0，然后将废水预处理剂送入砂滤灌内进行砂滤，截留废水中的大分子颗粒物、胶体和悬浮物，其去除率达80％；
(2)多介质除垢处理：首先用质量浓度为60％的废弃工业稀盐酸浸取废弃的电石渣来获得含CaCl2质量浓度为3.5M的氯化钙溶液，其中电石渣与工业稀盐酸的固液重量比为1:4.5。
(3)通电深度除垢处理：将砂滤后的废水送入反应槽中，再向废水中倒入10份的氯化钙溶液，再对废水与氯化钙溶液的混合溶液进行电解除垢处理，促进钙离子变成活跃状态与碳酸根加速反应形成沉淀，而通电电解后能够将碳酸盐吸附覆盖在阴极电解极板表面，所述的电解极板的尺寸长8cm、宽5cm、厚度为1cm，电解时间控制在20min，最终废水的沉淀去除率达90％；
(4)重金属吸附处理：将电解除垢后的废水送入反应器内，在搅拌条件下用石灰调节废水的pH值为8.5，搅拌时间为5min让废水中的重金属离子在氧化态条件下迅速转化为难溶的絮凝物，然后按固液比5:1000的比例向废水中投放废弃磷矿石和黏土矿物的混合物1.0份，在碱性环境下搅拌时间8min，使水体中的重金属离子与矿物层间结构中的氯阴离子迅速交换而被固定，最终让废水中的重金属被黏土矿物吸附；所述的废弃磷矿石和黏土矿物组成晶体状洞穴状大孔隙100nm。
(5)絮凝-生物膜过滤处理：所述的生物膜是由高度密集的好氧菌、真菌、原生动物以及藻类组成的平板膜组件。将吸附处理后的废水慢速搅拌15min，动力学参数GT值﹤2000；在对大气开放的动态絮凝处理中，空气中的CO2溶于水生成形成碳酸盐型结构，然后加入含Al2O3质量浓度为1.5M的铝酸钠溶液，形成氢氧化物絮体，这些微絮体相互凝聚包裹，经搅拌后所得的混合液体在沉降池中的停留时间1.5小时，送入膜生物反应器内进行生化反应，经鼓风曝气进行氧化反应，池内的废水浓度控制在15g/L，处理后的超滤浓液回流至纳滤处理。
经实践证明，本发明的方法操作简单、易于推广，与传统方法相比，提高了大分子颗粒物、胶体和悬浮物的去除率8％，提高废水的沉淀去除率5％，提高废水中重金属去除率8％，降低生产成本20％，缩短出去工艺时间10天以上，可实现禽畜废水的规模化和产业化生产。