一种高氨氮低碳氮比养猪废水缓释碳源生化脱氮处理装置及其处理养猪废水的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及养殖废水处理技术领域。
【背景技术】
[0002]养猪场废水主要包括猪的粪尿和猪舍冲洗废水，是一种高氨氮有机废水，养猪场目前存在三种主要清粪方式:干清粪、水冲粪和水泡粪(自流式)。我国的规模化养猪场主要采用干清粪。干清粪养殖模式中，猪粪由机械或人工收集、清扫、集中并运走，尿及污水则从下水道流出，集中后处理。干清粪式的养猪废水是一种典型的低C/N比(I左右)有机废水，其废水组成主要是猪尿，NH4+-N和TN含量高。
[0003]在生化处理中，一般认为只有C/N比大于4-6时，才能满足反硝化细菌对碳源的需求，达到有效脱氮的目的。
[0004]短程硝化反硝化工艺原理:短程硝化反硝化是指把硝化过程控制在Ν02_-Ν阶段，抑制no2_-n进一步氧化成为no3_-n，并把no2_-n作为最终电子受氢体直接被反硝化细菌转化为n2。与传统的硝化反硝化脱氮技术相比，短程硝化反硝化脱氮工艺具有如下优点:(1)反应时间短，减少了反应器的容积；(2)能耗低，较传统方法可节省约25%左右的供氧量；
(3)可减少50%的剩余污泥产量；(4)减少投碱量；(5)节省了反硝化所需碳源，在C/N比一定的情况下提尚了 TN的去除率。
[0005]生物过滤法:生物过滤法包括厌氧生物滤池和曝气生物滤池工艺。厌氧生物滤池是20世纪60年代末发展并确立的高效厌氧反应器，有利于微生物的储留，既可缩短启动时间，又可保证厌氧反应器在较短的停留时间及较高的水力负荷条件下稳定运行。曝气生物滤池是借鉴污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并在同一反应单元中，于20世纪80年代末90代初开发成功的。尽管厌氧生物滤池和曝气生物滤池这两种工艺具有多方面的优点，但都不能实现对低碳氮比废水的高效脱氮与处理。
[0006]A/Ο工艺原理:A/0工艺是基于传统硝化反硝化原理开发的一种生物脱氮工艺，其运行方式是将工艺后端的好氧硝化液回流至工艺前端的缺氧段，利用新鲜废水中易降解有机物作为反硝化的碳源，达到反硝化脱氮的目的。
[0007]但对于C/N比仅为I左右的养猪废水，现有脱氮处理技术均不够完善，存在着工艺复杂、基建投资大，脱氮效果差、需要补充碳源和碱度，能耗高、运行费用高的问题。因此需要开发一种低成本高效处理干清粪式养猪废水的工艺。
【发明内容】
[0008]本发明是要解决现有技术对于C/N比仅为I左右的养猪废水，现有脱氮处理技术均不够完善，存在着工艺复杂、基建投资大，脱氮效果差、需要补充碳源和碱度，能耗高、运行费用高的问题，而提供了一种高氨氮低碳氮比养猪废水缓释碳源生化脱氮处理装置及其处理养猪废水的方法。
[0009]一种高氨氮低碳氮比养猪废水缓释碳源生化脱氮处理装置由进水箱、进水泵、出水溢流池、出水水箱、排泥口、腐木填料层、溶解氧检测探头、硝化液回流泵、溶解氧在线检测显示屏、空气曝气泵、流量计、曝气头、第一缺氧反应区承托板、第二缺氧反应区承托板、第三缺氧反应区承托板、好氧反应区承托板、第一缺氧反应区挡板、第二缺氧反应区挡板、第三缺氧反应区挡板、好氧反应区挡板及高氨氮低碳氮比养猪废水缓释碳源生化脱氮处理池组成；
[0010]所述的高氨氮低碳氮比养猪废水缓释碳源生化脱氮处理池从左至右被三个上端带溢流口的隔板依次分隔成第一缺氧反应区、第二缺氧反应区、第三缺氧反应区及好氧反应区，且第一缺氧反应区、第二缺氧反应区、第三缺氧反应区及好氧反应区的底部均设有排泥口 ；
[0011]所述的第一缺氧反应区被下端带泄流口的隔板分隔成第一缺氧反应区主反应区及第一缺氧反应区导流渠道；所述的第二缺氧反应区被下端带泄流口的隔板分隔成第二缺氧反应区主反应区及第二缺氧反应区导流渠道；所述的第三缺氧反应区被下端带泄流口的隔板分隔成第三缺氧反应区主反应区及第三缺氧反应区导流渠道；所述的好氧反应区被下端带泄流口的隔板分隔成好氧反应区主反应区及好氧反应区导流渠道；
[0012]进水箱通过管路与进水泵的进水端连通，进水泵的出水端通过管路与高氨氮低碳氮比养猪废水缓释碳源生化脱氮处理池的第一缺氧反应区导流渠道连通，好氧反应区主反应区上部与出水溢流池相连通；出水溢流池上部设有出水口及消化液出口，出水口通过管路与出水水箱相连通，消化液出口通过管路与硝化液回流泵的入口端相连通，硝化液回流泵的出口端通过管路与高氨氮低碳氮比养猪废水缓释碳源生化脱氮处理池的第一缺氧反应区导流渠道连通；
[0013]所述的第一缺氧反应区主反应区下部设有第一缺氧反应区承托板，第二缺氧反应区主反应区下部设有第二缺氧反应区承托板，第三缺氧反应区主反应区下部设有第三缺氧反应区承托板，好氧反应区主反应区下部设有好氧反应区承托板，且第一缺氧反应区承托板、第二缺氧反应区承托板、第三缺氧反应区承托板及好氧反应区承托板上均设有腐木填料层；第一缺氧反应区主反应区内的腐木填料层上部设有第一缺氧反应区挡板，第二缺氧反应区主反应区内的腐木填料层上部设有第二缺氧反应区挡板，第三缺氧反应区主反应区内的腐木填料层上部设有第三缺氧反应区挡板，好氧反应区主反应区内的腐木填料层上部设有好氧反应区挡板；
[0014]所述的好氧反应区主反应区底部设有曝气头，曝气头与好氧反应区外部设置的流量计相连接，流量计与空气曝气泵相连接；好氧反应区主反应区顶部设有溶解氧检测探头，溶解氧检测探头与溶解氧在线检测显示屏相连接。
[0015]一种高氨氮低碳氮比养猪废水缓释碳源生化脱氮处理装置处理养猪废水的方法步骤如下:
[0016]将进水箱中干清粪式的养猪废水通过进水泵送入高氨氮低碳氮比养猪废水缓释碳源生化脱氮处理池的第一缺氧反应区导流渠道，干清粪式的养猪废水在高氨氮低碳氮比养猪废水缓释碳源生化脱氮处理池内反应，控制出水溢流池的硝化液回流比为100%?300 %，最后处理后的水通过出水溢流池的出水口排放；
[0017]所述的高氨氮低碳氮比养猪废水缓释碳源生化脱氮处理池的水力停留时间为16h?36h ;所述的高氨氮低碳氮比养猪废水缓释碳源生化脱氮处理池的温度为15°C?32°C;所述的好氧反应区的溶解氧控制在lmg/L?2mg/L ;所述的干清粪式的养猪废水的pH
=8.1 ?8.6ο
[0018]本发明的优点:发明将厌氧滤池理论和曝气生物滤池理论结合，创造出一种新的低碳氮比养猪废水处理方法。腐木不仅作为微生物附着生长的填料，为微生物提供了挂膜所需的界面，增大反应系统中的生物量，同时腐木作为一种廉价的易获得的可生物降解材料其主要成分为木质素和纤维素，腐木中带有的大量的纤维素和木质素分解菌，可分解腐木并释放出二糖和单糖类等简单有机物，是反硝化细菌进行反硝化反应的良好碳源。作为填料的腐木，同时也是一种缓释碳源，避免了外加碳源的使用，在工程应用中无需复杂的外加碳源投配装置，节省了工程投资和运行费用。
[0019]本发明在处理这种低C/N比(I左右)的干清粪式养猪废水中，有其突出的优点:通过控制好氧段的溶解氧、温度等条件，使得好氧反应区主要发生短程硝化反应，从而节省了反硝化所需的碳源。
[0020]缺氧反应区和好氧反应区都分别由下向流的导流渠和上向流的主反应区组成，这样保证了废水在流经每个缺氧反应区和好氧反应区时水流均呈升流式，可有效提高废水污染物与微生物的接触几率，提高反应器的处理效能。
[0021]好氧反应区中腐木填料床的布设，可创造丰富且多变的微环境，使厌氧区、缺氧区和好氧区共存于填料层中，为同步硝化反硝化提供了可能。同步硝化反硝化的存在可在一定程度上补充了硝化作用所消耗的碱度，从而使得好氧反应区能够维持较高的pH，而较高的PH又会维持较高的游离氨浓度以抑制硝化菌的生长，强化短程硝化作用。本发明装置及工艺，可使短程硝化反硝化和同步硝化反硝化共存于处理系统中，能够显著提高总氮去除率，节约碳源，降低处理成本。
[0022]缺氧反应区和好氧区的组合以及腐木填料固定床的引入，产生了显著的生物相分离效应，使各反应区在功能上呈现出显著差别，利于脱氮。前三格缺氧反应区富集的主要是分解有机物的异养菌和反硝化细菌，负责有机物的去除和反硝化作用。好氧反应区的微生物则以转化氨氮的亚硝酸细菌和硝酸细菌占优势，主要负责硝化作用。好氧反应区的亚硝酸细菌和硝酸细菌，生长缓慢，剩余污泥产量少，填料床也无须进行反冲洗，从而节约了运行成本。
[0023]好氧反应区腐木的自然堆积形成了大量的空隙，使得腐木上的微生物和污水能够更充分地进行接触反应，同时增加了气水接触面积，使得氧气、填料上的微生物、底物能够充分的接触反应。
[0024]本套工艺属于缺氧好氧的一体式工艺，不需要污泥回流，不需设置二沉池，从而在工程应用中节省了大量的基建费以及运行费用，同时整套工艺具有很强的抗冲击负荷能力。
[0025]本发明涉及的处理工艺是以Α/0模式运行的升流式生物滤池工艺，结合了缺氧生物处理和好氧生物处理、生物过滤法和活性污泥法的优点，是一种处理高氨氮低碳氮比养猪废水的复合型工艺。将短程硝化反硝化