公布日：2023.09.19
申請日：2023.08.14
分類號：C02F3/28(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F103/20(2006.01)N
摘要
本發明提供了一種豬場廢水處理方法。該處理方法包括以下步驟：將待處理的廢水引入至完全混合式反應器；在厭氧條件下、攪拌條件下、以及預設的第一預設pH值下，對待處理的廢水進行生物處理并利用三相分離組件進行固液氣分離，得到一級處理后廢水；在厭氧條件和預設的第二預設pH值下，在厭氧陶瓷膜生物反應器中，對一級處理后廢水進行生物處理并利用陶瓷平板膜進行固液分離，得到二級處理后廢水；在通入空氣或氧氣的條件下和在預設的第三預設pH值下，在內外分區反應器中，通過短程硝化-厭氧氨氧化和短程硝化-反硝化兩種方式對二級處理后廢水進行生物處理以脫除氮，得到處理水。本發明提供的處理方法具有處理效率高和處理效率好的優點。
權利要求書
1.一種豬場廢水處理方法，其特征在于，其包括以下步驟：將待處理的廢水引入至接種有厭氧消化污泥的完全混合式反應器，所述完全混合式反應器包括反應罐、收容于所述反應罐內的攪拌器、及收容于所述反應罐內且位于所述攪拌器的攪拌漿上方的三相分離組件；在厭氧條件下、攪拌條件下、以及預設的第一預設pH值下，對待處理的廢水進行厭氧消化生物處理并利用所述三相分離組件進行固液氣分離，得到一級處理后廢水，所述第一預設pH值為4~5；在厭氧條件下和預設的第二預設pH值下，在厭氧陶瓷膜生物反應器中，對所述一級處理后廢水進行厭氧消化生物處理并利用所述厭氧陶瓷膜生物反應器的陶瓷平板膜進行固液分離，得到二級處理后廢水，所述第二預設pH值為6.8~7.5，所述厭氧陶瓷膜生物反應器的進液口與所述完全混合式反應器的出水口連通，所述厭氧陶瓷膜生物反應器的污泥來自于所述完全混合式反應器；在通入空氣或氧氣的條件下和在預設的第三預設pH值下，在接種有生物污泥的內外分區反應器中，通過短程硝化-厭氧氨氧化和短程硝化-反硝化兩種方式對所述二級處理后廢水進行生物處理以脫除氮，得到處理水，所述生物污泥包括硝化污泥和厭氧氨氧化污泥，所述第三預設pH值為7.5~8.0，所述內外分區反應器的進水管與所述厭氧陶瓷膜生物反應器的出液口連通，其中，所述內外分區反應器包括外殼、收容于所述外殼內且與所述外殼間隔設置的第一分隔筒、收容于所述第一分隔筒內且與所述第一分隔筒間隔設置的第二分隔筒、安裝于所述外殼內且位于所述第二分隔筒正下方的曝氣盤、及一端與所述厭氧陶瓷膜生物反應器的出液口連通且另一端從所述曝氣盤中伸出至所述第二分隔筒下方的進水管，所述曝氣盤用于提供氧氣以使所述第二分隔筒內的空間形成好氧區，所述第二分隔筒與所述第一分隔筒之間的區域為缺氧區，所述第一分隔筒與所述外殼之間的區域為厭氧區，在所述曝氣盤提供的上升力的作用下，經所述進水管流入的廢水首先流入所述好氧區，然后流入缺氧區和厭氧區，并進行循環流動。
2.根據權利要求1所述的豬場廢水處理方法，其特征在于，所述處理方法中所使用的設備的啟動過程為：首先分別單獨啟動所述完全混合式反應器和所述內外分區反應器，當均啟動成功后，然后再使所述完全混合式反應器與所述厭氧陶瓷膜生物反應器連通，使所述內外分區反應器與所述厭氧陶瓷膜生物反應器連通，以使所述完全混合式反應器、所述厭氧陶瓷膜生物反應器和所述內外分區反應器依次連通。
3.根據權利要求2所述的豬場廢水處理方法，其特征在于，所述完全混合式反應器與所述厭氧陶瓷膜生物反應器的連通包括：使所述完全混合式反應器的出水口與所述厭氧陶瓷膜生物反應器的進液口連通，及使所述完全混合式反應器的污泥出口與所述厭氧陶瓷膜生物反應器的污泥進口連通，且所述完全混合式反應器的厭氧消化污泥按照第一速度流入所述厭氧陶瓷膜生物反應器。
4.根據權利要求3所述的豬場廢水處理方法，其特征在于，當所述完全混合式反應器中的厭氧消化污泥的濃度小于預設濃度時，使所述厭氧陶瓷膜生物反應器中的厭氧消化污泥按第二速度回流至所述完全混合式反應器中，所述第二速度與所述第一速度的比值小于或等于0.3。
5.根據權利要求2至4任一項所述的豬場廢水處理方法，其特征在于，所述完全混合式反應器啟動成功的判斷步驟包括：利用實際豬場廢水配制TCOD濃度分別為500mg/L、1000mg/L、2500mg/L和5000mg/L的四種實驗廢水；基于TCOD濃度值，按照先小后大的順序依次引入四種實驗廢水進入所述完全混合式反應器中進行生物處理，且下次增大實驗廢水TCOD濃度的前提為當前實驗廢水對應的COD去除率達到85%以上；當所述TCOD濃度為5000mg/L的實驗廢水對應的COD去除率穩定在85%以上，所述完全混合式反應器啟動成功。
6.根據權利要求2至4任一項所述的豬場廢水處理方法，其特征在于，所述內外分區反應器啟動成功的判斷步驟包括：配制碳酸氫銨質量濃度分別為200mg/L、400mg/L、800mg/L和1600mg/L的四種模擬廢水；基于碳酸氫銨質量濃度值，按照先小后大的順序依次引入四種模擬廢水進入所述內外分區反應器中進行生物處理，且下次增大模擬廢水質量濃度的前提為當前模擬廢水對應的總氮去除率達到80%以上；當所述碳酸氫銨質量濃度為1600mg/L的模擬廢水對應的總氮去除率穩定在80%以上，所述內外分區反應器啟動成功。
7.根據權利要求1所述的豬場廢水處理方法，其特征在于，所述好氧區的溶解氧濃度控制在0.3~1.0mg/L。
8.根據權利要求1所述的豬場廢水處理方法，其特征在于，所述厭氧陶瓷膜生物反應器包括反應器殼體、開設于所述反應器殼體下端的進液口、開設于所述反應器殼體上端的出液口、開設于所述反應器殼體下端的污泥進口和出泥口、收容于所述反應器殼體內的陶瓷平板膜、及曝氣組件，所述污泥進口與所述反應罐的污泥出口連通，所述出泥口與所述反應罐的回泥口連通，所述曝氣組件用于使所述厭氧陶瓷膜生物反應器處于厭氧狀態。
9.根據權利要求8所述的豬場廢水處理方法，其特征在于，所述陶瓷平板膜的運行方式包括抽濾、反沖洗、停止，其中，抽濾的運行周期、反沖洗的運行周期、停止的運行周期之比為4：1：4。
10.根據權利要求1、7至9任一項所述的豬場廢水處理方法，其特征在于，所述三相分離組件位于所述攪拌器的攪拌漿的上方，所述三相分離組件包括與所述反應罐間隔設置的內筒、兩端分別與所述內筒和所述反應罐連接的連接板、及位于所述內筒內且與所述連接板連接的導流筒，所述內筒和所述導流筒均為中空結構，所述攪拌器的攪拌軸穿過所述導流筒伸入所述反應罐內，所述出水口低于所述內筒的頂端，其中，所述導流筒包括上端伸出所述內筒的第一部分、自所述第一部分的下端逐漸向遠離所述第一部分的中軸線方向延伸的第二部分，所述第二部分與所述連接板連接，所述連接板上開設有多個通孔。
發明內容
本發明的目的在于提一種處理效率高、處理效率好的豬場廢水處理方法。
為實現上述目的，本發明提供一種豬場廢水處理方法，其包括以下步驟：
將待處理的廢水引入至接種有厭氧消化污泥的完全混合式反應器，所述完全混合式反應器包括反應罐、收容于所述反應罐內的攪拌器、及收容于所述反應罐內且位于所述攪拌器的攪拌漿上方的三相分離組件；
在厭氧條件下、攪拌條件下、以及預設的第一預設pH值下，對待處理的廢水進行厭氧消化生物處理并利用所述三相分離組件進行固液氣分離，得到一級處理后廢水，所述第一預設pH值為4～5；
在厭氧條件下和預設的第二預設pH值下，在厭氧陶瓷膜生物反應器中，對所述一級處理后廢水進行厭氧消化生物處理并利用所述厭氧陶瓷膜生物反應器的陶瓷平板膜進行固液分離，得到二級處理后廢水，所述第二預設pH值為6.8～7.5，所述厭氧陶瓷膜生物反應器的進液口與所述完全混合式反應器的出水口連通；
在通入空氣或氧氣的條件下和在預設的第三預設pH值下，在接種有生物污泥的內外分區反應器中，通過短程硝化-厭氧氨氧化和短程硝化-反硝化兩種方式對所述二級處理后廢水進行生物處理以脫除氮，得到處理水，所述生物污泥包括硝化污泥和厭氧氨氧化污泥，所述第二預設pH值為7.5～8.0，所述內外分區反應器的進氣管與所述厭氧陶瓷膜生物反應的出液口連通。
在一種具體的實施方式中，所述處理方法中所使用的設備的啟動過程為：首先分別單獨啟動所述完合混合式反應器和所述內外分區反應器，當均啟動成功后，然后再使所述完全混合式反應器與所述厭氧陶瓷膜生物反應器連通，使所述內外分區反應器與所述厭氧陶瓷膜生物反應器連通，以使所述完全混合式反應器、所述厭氧陶瓷膜生物反應器和所述內外分區反應器依次連通。
在一種具體的實施方式中，所述完合混合式反應器與所述厭氧陶瓷膜生物反應器的連通包括：使所述完全混合式反應器的出水口與所述厭氧陶瓷膜生物反應器的進液口連通，及使所述完全混合式反應器的污泥出口與所述厭氧陶瓷膜生物反應器的污泥進口連通，且所述完全混合式反應器的厭氧消化污泥按照第一速度流入所述厭氧陶瓷膜生物反應器。
在一種具體的實施方式中，當所述完全混合式反應器中的厭氧消化污泥的濃度小于12g/L時，使所述厭氧陶瓷膜生物反應器中的厭氧消化污泥按第二速度回流至所述完全混合式反應器中，所述第二速度與所述第一速度的比值小于或等于0.3。
在一種具體的實施方式中，所述完全混合式反應器啟動成功的判斷步驟包括：
利用實際豬場廢水配制TCOD濃度分別為500mg/L、1000mg/L、2500mg/L和5000mg/L的四種實驗廢水；
基于TCOD濃度值，按照先小后大的順序依次引入四種實驗廢水進入所述完全混合式反應器中進行生物處理，且下次增大實驗廢水TCOD濃度的前提為當前實驗廢水對應的COD去除率達到85％以上；
當所述TCOD濃度為5000mg/L的實驗廢水對應的COD去除率穩定在85％以上，所述完全混合式反應器啟動成功。
在一種具體的實施方式中，所述內外分區反應器啟動成功的判斷步驟包括：
配制碳酸氫銨質量濃度分別為200mg/L、400mg/L、800mg/L和1600mg/L的四種模擬廢水；
基于碳酸氫銨質量濃度值，按照先小后大的順序依次引入四種模擬廢水進入所述內外分區反應器中進行生物處理，且下次增大模擬廢水質量濃度的前提為當前模擬廢水對應的總氮去除率達到80％以上；
當所述碳酸氫銨質量濃度為1600mg/L的模擬廢水對應的總氮去除率穩定在80％以上，所述內外分區反應器啟動成功。
在一種具體的實施方式中，所述內外分區反應器包括外殼、收容于所述外殼內且與所述外殼間隔設置的第一分隔筒、收容于所述第一分隔筒內且與所述第一分隔筒間隔設置的第二分隔筒、安裝于所述外殼內且位于所述第二分隔筒正下方的曝氣盤、及一端與所述厭氧陶瓷膜生物反應器的出液口連通且另一端從所述曝氣盤中伸出至所述第二分隔筒下方的進水管，所述曝氣盤用于提供氧氣以使所述第二分隔筒內的空間形成好氧區，所述第二分隔筒與所述第一分隔筒之間的區域為缺氧區，所述第一分隔筒與所述外殼之間的區域為厭氧區，在所述曝氣盤提供的上升力的作用下，經所述進水管流入的廢水首先流入所述好氧區，然后流入缺氧區和厭氧區，并進行循環流動，所述好氧區的溶解氧濃度控制在0.3～1.0mg/L。
在一種具體的實施方式中，所述厭氧陶瓷膜生物反應器包括反應器殼體、開設于所述反應器殼體下端的進液口、開設于所述反應器殼體上端的出液口、開設于所述反應器殼體下端的污泥進口和出泥口、收容于所述反應器殼體內的陶瓷平板膜、及曝氣組件，所述污泥進口與所述反應罐的污泥出口連通，所述出泥口與所述反應罐的回泥口連通，所述曝氣組件用于使所述厭氧陶瓷膜生物反應器處于厭氧狀態。
在一種具體的實施方式中，所述陶瓷平板膜的運行方式包括抽濾、反沖洗、停止，其中，抽濾的運行周期、反沖洗的運行周期、停止的運行周期之比為：4：1：4。
在一種具體的實施方式中，所述三相分離組件位于所述攪拌器的攪拌漿的上方，所述三相分離組件包括與所述反應罐間隔設置的內筒、兩端分別與所述內筒和所述反應罐連接的連接板、及位于所述內筒內且與所述連接板連接的導流筒，所述內筒和所述導流筒均為中空結構，所述攪拌器的攪拌軸穿過所述導流筒伸入所述反應罐內，所述出水口略低于所述內筒的頂端，其中，所述導流筒包括上端伸出所述內筒的第一部分、自所述第一部分的下端逐漸向遠離所述第一部分的中軸線方向延伸的第二部分，所述第二部分與所述連接板連接，所述連接板上開設有多個通孔。
本發明的有益效果至少包括：
一、本發明提供的豬場廢水處理方法，通過由依次連通的完全混合式反應器、厭氧陶瓷膜生物反應器和內外分區反應器組成的廢水處理裝置進行處理，其中，在完全混合式反應器中，通過控制反應條件為酸性，利于水解發酵細菌、產氫產乙酸細菌、同型產乙酸細菌生長，使所述廢水中的有機物在完全混合式反應器式中主要發生水解發酵、酸化反應，并生成含水解產物、酸化產物的廢水，以及氫氣和甲烷等；在厭氧陶瓷膜生物反應器中，通過控制反應條件為中性，利于產甲烷古菌生長，使水解產物和酸化產物轉化為甲烷，從而去除有機物；而內外分區反應器通過短程硝化-厭氧氨氧化和短程硝化-反硝化兩種方式對廢水中的氮進行生物處理以脫除氮，得到處理水；這樣，采用本發明提供的處理方法對廢水進行處理，具有處理率效率，處理效果好的效點，對處理濃度(以TCOD計算)為7000-8000mg/L的實際豬場廢水進行處理，出水水質可實現COD低于200mg/L，氨氮低于10mg/L，COD和氨氮的去除率均超過95％以上。
二、本發明通過完全混合式反應器和厭氧陶瓷膜生物反應器實現了厭氧消化工藝分區，前端酸性環境有利于水解發酵細菌、產氫產乙酸細菌、同型產乙酸細菌生長，中端中性環境有利于產甲烷古菌生長，從而提升有機物去除性能。
三、本發明提供的處理方法中所使用的設備的啟動過程為：首先分別單獨啟動所述完合混合式反應器和所述內外分區反應器，當均啟動成功后，然后再使所述完全混合式反應器與所述厭氧陶瓷膜生物反應器連通，使所述內外分區反應器與所述厭氧陶瓷膜生物反應器連通，以使所述完合混合式反應器、所述厭氧陶瓷膜生物反應器和所述內外分區反應器依次連通；這樣，在完合混合式反應器和內外分區反應器具有較好的去除效果后，再將兩者分別與厭氧陶瓷膜生物反應器，從而保證處理水的COD值和氨氮值較低。
四、本發明提供的完全混合式反應器包括反應罐、收容于所述反應罐內的攪拌器、及收容于所述反應罐內且位于所述攪拌器的攪拌漿上方的三相分離組件；通過設置三相分離組件能夠實現固氣液分離，可以大大減少進入后端厭氧陶瓷膜生物反應器中的污泥，大幅減緩膜污染。
五、本發明提供的厭氧陶瓷膜生物反應器中通過設置陶瓷平板膜，能夠截留消化污泥，使進入后端內外分區反應器的都為濾液，大大節省污泥沉淀要投加的化學藥劑使用量；且陶瓷平板膜具有抗污染性好、高滲透性、可回收性好、化學穩定性好、使用壽命長等優點。
六、本發明提供的內外分區反應器包括外殼、收容于所述外殼內且與所述外殼間隔設置的第一分隔筒、收容于所述第一分隔筒內且與所述第一分隔筒間隔設置的第二分隔筒、安裝于所述外殼內且位于所述第二分隔筒正下方的曝氣盤、及一端與所述厭氧陶瓷膜生物反應器的出液口連通且另一端從所述曝氣盤中伸出至所述第二分隔筒下方的進水管，所述曝氣盤用于提供氧氣以使所述第二分隔筒內的空間形成好氧區，所述第二分隔筒與所述第一分隔筒之間的區域為缺氧區，所述第一分隔筒與所述外殼之間的區域為厭氧區，在所述曝氣盤提供的上升力的作用下，經所述進水管流入的廢水首先流入所述好氧區，然后流入缺氧區和厭氧區，并進行循環流動；這樣，內外分區反應器的反應室分區設置，為硝化污泥、反硝化污泥和厭氧氨氧化污泥提供了生存空間，可實現短程硝化-厭氧氨氧化和短程硝化-反硝化2種脫氮過程，具有結構緊湊、占地面積小、脫氮效果好的優點。
（發明人：唐琳;李芳;李夢潔;何志鵬;易艷紅;李良）
