一种用于微藻养殖的猪场污水的臭氧处理方法与流程

本发明涉及微藻净化污水的前处理技术领域，具体地说，是一种用于微藻养殖的猪场污水臭氧处理方法。

背景技术：

随着人口的增长、生活水平的提高和社会经济的快速发展，人类对动物性蛋白的需求也逐步提高。解决人类动物性蛋白短缺关键靠养殖。发展畜禽和水产养殖是解决动物性蛋白短缺的重要措施。在规模化畜禽养殖过程中产生的废气、废液和废渣，对周边的生态环境保护往往造成很大的压力。养殖污水和液态排泄物是集约化畜禽养殖场污染物无害化处理的难点。猪场养殖污水中主要的污染物质为高浓度的氮、磷及有机物等。将猪场污水直排到周边水体，将会导致自然水体严重富营养化。如何净化猪场，越来越成为规模化养猪场可持续生产的制约因素。开发可循环利用、高效、低成本的污水处理技术是规模化生猪养殖可持续发展的重要措施。

微藻作为一类低等光合自养型生物，种类丰富，光合效率高具，有生长繁殖迅速，能高效吸收利用水体中的氮磷等营养盐，细胞营养价值高(富含蛋白，必需脂肪及维生素等活性物质)，用途广泛(饲料添加剂、生物能源、提取生理活性物质)等特点。利用猪场污水开展微藻培养，无疑能同时实现污水净化处理和微藻生物量生产，实现环境的可持续及资源的循环利用。因此猪场污水净化耦合微藻生物量生产正成为猪场污水资源化处理的新思路。

然而，猪场污水中还存在有原生动物及细菌等，直接用于微藻培养容易导致培养失败，污水的色度及含有的悬浮颗粒影响光在其中的通透性，不利微藻的光合作用，因此猪场污水用于微藻培养前需要进行一定过滤、消毒和漂泊处理。目前污水的消毒漂白有有效氯法(如用漂白粉，次氯酸钠等)和臭氧法。有效氯法需要往其中添加化学试剂，会增加预处理成本和环节，同时降低污水中的部分氮、磷的利用率。臭氧(o3)又称为超氧，是氧气(o2)的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。在常温常压下，稳定性较差，可自行分解为氧气。臭氧具有强氧化能力，工农业生产中常用于杀菌，解毒，保鲜，漂白，除臭等用途，臭氧的强氧化性在可氧化多余或有毒的无机物，如氰化物等，氧化去除水中有机物，特别是微生物难以降解的有机物，如表面活性剂，降低水中bod和cod，灭活水中病毒、细菌，生成洁净无害的消毒水。广泛应用于饮用水杀菌、中水回用净化、污水处理、温室土壤消毒、游泳池水处理和医院污水处理。

目前，生产上臭氧处理污水通常采用曝气法，及将含臭氧空气通入污水中。但臭氧在水体中的溶解性不高，1体积水常温常压下只能溶解0.494体积臭氧。传统的曝气法臭氧处理污水存在气液接触面小，臭氧利用率低，需要较长时间曝气的弊端，短时间内处理效果不佳。同时，臭氧的杀菌效果与温度和湿度有关，尤其是湿度，相对湿度小于45％，臭氧对空气中悬浮微生物几乎没有杀灭作用。在60％时才逐渐增强，在湿度95％时达到最大值。因此改进臭氧处理方法是提升臭氧在污水中杀菌，解毒，漂白，除臭等应用的重要途径。而关于这种提升臭氧污水处理效率的方法目前还未见报道。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种能够高效处理猪场污水的臭氧处理方法，使处理后的猪场污水可以直接用于微藻养殖的方法，提高臭氧处理效率，降低臭氧残留，有效对猪场养殖污水进行氧化消毒，降低猪场养殖污水的色度，为后续利用猪场养殖污水开展微藻培养提供便利。

本发明的再一目的是：提供一种用于微藻养殖的猪场污水臭氧处理装置。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于微藻养殖的猪场污水臭氧处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤s1，一级臭氧处理器中处理：猪场养殖污水经过多级过滤后，以喷雾的形式从一级臭氧处理器的上端输入，臭氧发生器产生的臭氧从柱状不锈钢材质一级臭氧处理器的下端输入对污水进行处理；

步骤s2，二极臭氧曝气处理器中处理：经第一次臭氧处理的污水从一级臭氧处理器的底端输出，经过管道泵进入二级臭氧曝气处理器下端；一级臭氧处理器的顶端有出气口，且该出气口连接第一气泵的进气口，该第一气泵出气口通过气管和气石接入二级臭氧曝气处理器中的污水，进行二次臭氧曝气处理；

步骤s3，三级空气曝气处理器中处理，从二级臭氧曝气处理器上端溢流口流出的处理水进入三级空气曝气处理器，经三级空气曝气处理器处理的水流入培养微藻的容器。

作为一种优选的技术方案，所述一级臭氧处理器、二级臭氧曝气处理器、三级空气曝气处理器均为柱状筒体，材质为不锈钢，含有含25％cr的铬铁合金。

作为一种优选的技术方案，根据臭氧发生器的功率和污水的色度调节污水喷雾量，使得单位时间内产生的臭氧量与单位时间内污水的喷雾量之比在3-5mg/l之间，具体视污水的色度做相应的调整，且喷雾形成的污水液滴直径在30至150微米之间，保持一级臭氧处理器中湿度在90％以上。

作为一种优选的技术方案，一级臭氧处理器的直径在30-50cm之间，其喷雾口至容器底部的距离在150cm以上，在下端进气和上端出气的气流共同作用下，污水液滴降落到一级臭氧处理底部的时间在0.5-1.0min。

作为一种优选的技术方案，连接一级臭氧处理器的顶端出气口的第一气泵产生的气量小于或等于臭氧发生器产生的气量，且输出的气压大于150cm水柱。

作为一种优选的技术方案，所述的二级臭氧曝气处理器的直径在30cm以上，一级臭氧处理器输出的污水借助管道泵进入二级臭氧曝气处理器的底部，污水在二级处理器中曝气处理后从上端溢流口流向三级空气曝气处理器，溢流口距离二级处理器容器底部的距离在100cm以上。

作为一种优选的技术方案，三级空气曝气处理器的直径在30cm以上，且三级空气曝气处理器上设有第二气泵，该第二气泵产生的气压大于150cm水柱，曝气量大于100l/min。

为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于微藻养殖的猪场污水臭氧处理装置，所述装置包括一级臭氧处理、二级臭氧曝气处理器、三级空气曝气处理器；

所述一级臭氧处理器上端侧边连接污水喷雾管，一级臭氧处理器的下端侧边连接臭氧发生器；所述一级臭氧处理器的顶端连接第一气泵，第一气泵的侧边设有开口，开口中连接充气管，充气管的另一端设有气石，且充气管从二级臭氧曝气处理器的顶端穿入到底端；所述一级臭氧处理和二级臭氧曝气处理的底端均设有接口通道，该两个接口通道通过管道建立连接，该管道中间设有管道泵，该管道的两端均设有阀门；管道泵的输入端设有阀门，输出端设有止逆阀；所述的二级臭氧曝气处理器的上端侧边设有溢流口，该溢流口中安装有连接管，所述连接管的另一端与三级空气曝气处理器底部的接口通道相通，且该连接管的另一端设有阀门；所述三级空气曝气处理器的顶端连接第二气泵，所述第二气泵上连接充气管，该充气管的另一端设有气石，且充气管从三级空气曝气处理的顶端插入到三级空气曝气处理器的底端；所述三级空气曝气处理器上端的一侧设有溢流出水口。

本发明优点在于：

1.本发明的一种用于微藻养殖的猪场污水臭氧处理方法及装置,污水以喷雾的形式进入一级臭氧反应器中，且污水水滴的直径控制在30至150微米之间，使得反应器中液体的表面积/体积比尽可能最大化，保证了污水和臭氧的充分接触，有利于臭氧快速溶解到污水中，且一级臭氧反应器顶端的吸风作用雾状水滴在反应柱中缓慢下降，保证了臭氧足够的处理时间，因此臭氧的氧化、消毒、漂白和除臭功效较传统曝气法大大提高。

2.从一级臭氧反应器中吸取残留有臭氧的空气，以曝气的形式进入二级臭氧反应器的污水中，让残留的臭氧继续溶解到污水中，同时曝气产生的搅拌作用促进了臭氧在污水中的混合均匀。

3.从二级臭氧反应器中出来的臭氧处理水，在三级空气曝气处理器，在曝气的同时，采用上端溢流的方式出水，能有效去除水体中残留的臭氧，保证处理污水可直接用于微藻养殖。

附图说明

附图1是本发明的一种用于微藻养殖的猪场污水臭氧处理方法流程图。

附图2是本发明的一种用于微藻养殖的猪场污水臭氧处理装置结构示意图。

附图3为实施效果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1.一级臭氧处理器2.二级臭氧曝气处理器

3.三级空气曝气处理器4.臭氧发生器

5.第一气泵6.管道泵

7第二气泵8.污水喷雾管

9.溢流口10.出水口

11.阀门12.充气管

13.气石

实施例1

本实施例是在光明集团下属标准化养猪场进行猪场污水的臭氧处理后用于污水微藻培养实验。请参照图1和图2，图1是本发明的一种用于微藻养殖的猪场污水臭氧处理方法流程图。图2是本发明的一种用于微藻养殖的猪场污水臭氧处理装置结构示意图。一种用于微藻养殖的猪场污水臭氧处理方法，所述污水臭氧处理方法包括以下步骤：

步骤s1，一级臭氧处理器1中处理：猪场养殖污水经过多级过滤后，以喷雾的形式从一级臭氧处理器1的上端输入，臭氧发生器4产生的臭氧从柱状不锈钢材质一级臭氧处理器1的下端输入对污水进行处理；

步骤s2，二极臭氧曝气处理器中处理：经第一次臭氧处理的污水从一级臭氧处理器1的底端输出，经过管道泵6进入二级臭氧曝气处理器2下端；一级臭氧处理器1的顶端有出气口，且该出气口连接第一气泵5的进气口，该第一气泵5出气口通过气管和气石13接入二级臭氧曝气处理器2中的污水，进行二次臭氧曝气处理；

步骤s3，三级空气曝气处理器中处理，从二级臭氧曝气处理器2上端溢流口9流出的处理水进入三级空气曝气处理器3，经三级空气曝气处理器3处理的处理水流入培养微藻的容器。

其中，一级臭氧处理器1的柱状筒体的材质为不锈钢(含25％cr的铬铁合金)。

其中，根据臭氧发生器4的功率和污水的色度调节污水喷雾量，使得单位时间内产生的臭氧量与单位时间内污水的喷雾量之比为3-5mg/l，本实施例中优选为4mg/l，具体视污水的色度做相应的调整，且喷雾形成的污水液滴直径在30至150微米之间，保持一级臭氧处理器1中湿度在90％以上。

其中，其柱状一级臭氧处理器1的直径在30cm-50cm之间，其喷雾口至容器底部的距离在150cm以上，在下端进气和上端出气的气流共同作用下，污水液滴降落到一级臭氧处理底部的时间在0.5-1.0min。

其中，连接一级臭氧处理器1的顶端出气口的气泵产生的气量略小于或等于臭氧发生器4产生的气量，且输出的气压大于150cm水柱。

其中，柱状二级臭氧曝气处理器的直径在30cm以上，一级臭氧处理器1输出的污水借助管道泵6进入二级臭氧曝气处理器的底部，污水在二级处理器中曝气处理后从上端溢流口9流向三级空气曝气处理器3，溢流口9距离二级处理器容器底部的距离在100cm以上。

其中，三级空气曝气处理器3的直径在30cm以上，且三级空气曝气处理器3上设有第二气泵7，该第二气泵7产生的气压大于150cm水柱，曝气量大于100l/min。

实施例2

一种用于微藻养殖的猪场污水臭氧处理装置，所述装置包括一级臭氧处理、二级臭氧曝气处理器2、三级空气曝气处理器3；所述一级臭氧处理器1上端侧边连接污水喷雾管8，一级臭氧处理器1的下端侧边连接臭氧发生器4；所述一级臭氧处理器1的顶端连接第一气泵5，第一气泵5的侧边设有开口，开口中连接充气管12，充气管12的另一端设有气石13，且充气管12从二级臭氧曝气处理器2的顶端穿入到底端；所述一级臭氧处理和二级臭氧曝气处理的底端均设有接口通道，该两个接口通道通过管道建立连接，该管道中间设有管道泵6，该管道泵的两端均设有阀门11，且该管道的两端也设有阀门11，输出端设有止逆阀；所述的二级臭氧曝气处理器2的上端侧边设有溢流口9，该溢流口9中安装有连接管，所述连接管的另一端的侧边与三级空气曝气处理器3底部的接口通道相通，且该连接管的另一端设有阀门11；所述三级空气曝气处理器3的顶端连接第二气泵7，所述第二气泵7上连接充气管12，该充气管12的另一端设有气石13，且充气管12从三级空气曝气处理的顶端插入到三级空气曝气处理器3的底端；所述三级空气曝气处理器3上端的一侧设有出水口10。

其中，一级臭氧处理器1的柱状筒体的材质为不锈钢(含25％cr的铬铁合金)。

其中，根据臭氧发生器4的功率和污水的色度调节污水喷雾量，使得单位时间内产生的臭氧量与单位时间内污水的喷雾量之比为3-5mg/l，本实施例中优选为4mg/l，具体视污水的色度做相应的调整，且喷雾形成的污水液滴直径在30至150微米之间，保持一级臭氧处理器1中湿度在90％以上。

其中，其柱状一级臭氧处理器1的直径在30cm-50cm之间，其喷雾口至容器底部的距离在150cm以上，在下端进气和上端出气的气流共同作用下，污水液滴降落到一级臭氧处理底部的时间在0.5-1.0min。

其中，连接一级臭氧处理器1的顶端出气口的气泵产生的气量略小于或等于臭氧发生器4产生的气量，且输出的气压大于150cm水柱。

其中，柱状二级臭氧曝气处理器的直径在30cm以上，一级臭氧处理器1输出的污水借助管道泵6进入二级臭氧曝气处理器的底部，污水在二级处理器中曝气处理后从上端溢流口9流向三级空气曝气处理器3，溢流口9距离二级处理器容器底部的距离在100cm以上。

其中，三级空气曝气处理器3的直径在30cm以上，且三级空气曝气处理器3上设有第二气泵7，该第二气泵7产生的气压大于150cm水柱，曝气量大于100l/min。

实施效果：

初始氨氮浓度为154.48mg/l猪场污水经过本发明的臭氧处理后，可将初始的棕黑色除色至的黄色透明液体，透光度大大加强(如图3所示)；同时，可去除16.83％的氨态氮，去除20.76％的总氮，去除9.76％的cod和5.65％的总磷。处理后的污水输入到微藻培养容器，微藻生长旺盛，无不良影响。

本发明的一种猪场污水臭氧处理方法及装置,污水以喷雾的形式进入一级臭氧反应器中，且污水水滴的直径控制在30至150微米之间，使得反应器中液体的表面积/体积比尽可能最大化，保证了污水和臭氧的充分接触，有利于臭氧快速溶解到污水中，且一级臭氧反应器顶端的吸风作用雾状水滴在反应柱中缓慢下降，保证了臭氧足够的处理时间，因此臭氧的氧化、消毒、漂白和除臭功效较传统曝气法大大提高。从一级臭氧反应器中吸取残留有臭氧的空气，以曝气的形式进入二级臭氧反应器的污水中，让残留的臭氧继续溶解到污水中，同时曝气产生的搅拌作用促进了臭氧在污水中的混合均匀。从二级臭氧反应器中出来的臭氧处理水，在三级空气曝气处理器3，在曝气的同时，采用上端溢流的方式出水，能有效去除水体中残留的臭氧，保证处理污水可直接用于微藻养殖。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。