專利名稱：一種畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于污水處理及其資源化技術領域，具體為一種能有效去除和回收畜禽養 殖廢水中營養元素的工藝。
背景技術：
畜禽養殖污水屬高濃度有機廢水，COD、氨氮和磷的濃度均很高，處理難度大、成本 高。在畜禽養殖業中，養豬廢水污染是一種普遍存在、極具代表性的污染形式。畜禽養殖廢 水具有以下特點一是排放量大，沖擊負荷大；二是固液混雜，有機質濃度高，處理難度很 大；三是N、P營養物含量特別高，碳氮比低。畜禽養殖業利潤低，市場壓力大，研究經濟有效 的治理技術是解決畜禽養殖廢水污染問題的根本途徑。目前，對畜禽養殖糞污進行厭氧處理，是規模化畜禽養殖場較普遍采用的處理工 藝，產生的沼氣可以作為清潔能源。但是厭氧發酵后的廢水仍含有高濃度COD、氮、磷等污染 物，通過常規活性污泥法好氧處理難以實現達標排放，尤其是氨氮和磷的去除。因此厭氧發 酵畜禽養殖廢水中氮磷營養物的去除，是制約畜禽養殖廢水達標排放和資源化利用的瓶頸 問題。另一方面，畜禽養殖廢水中豐富的營養物又是寶貴的資源，尤其磷元素是一種不可再 生的重要資源，現代社會的生產生活方式導致大部分磷元素單向流動，其最終歸宿是深海 的沉積層，而沉入深海的磷僅有很少一部分可通過淺海魚類或海鳥返回陸地，從而導致磷 資源的逐漸減少，因此，在養殖廢水處理中，實現營養物污染控制與資源化回收的結合具有 重要意義。本發明的目的就是針對畜禽養殖廢水特點，研究和開發畜禽養殖廢水中高濃度營 養物污染控制與資源化回收工藝，實現畜禽養殖廢水的達標排放和N、P的資源化回收。本發明的目的是通過下述技術方案來實現的。
發明內容
本發明旨在提供一種出水水質穩定、操作簡單、可實現營養物資源化回收的畜禽
養殖廢水營養物處理工藝。本發明為一種畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝，包括以下步驟a.將厭氧處理的畜禽養殖廢水(1)經前調節池(2)，分別經潛水泵(9)和自流注 入序批式MAP反應器(3)和連續流MAP反應器(4)，所述MAP反應器底部安裝曝氣盤/管 (12)，中間安裝晶體捕集器(10)，通過風機(21)提供曝氣提高廢水pH，進行MAP結晶反應， MAP晶體通過晶體捕集器(10)捕集回收；b.將步驟a的反應出水注入中間調節池(5)，進行靜置、穩定、沉淀；c.將步驟b的所得上清液注入循環交叉流MBBR反應器(6)，所述循環交叉流 MBBR(6)反應器分為缺氧區(19)和好氧區(20)兩段，內設導流板(17)，中間由穿孔板(18) 隔開，缺氧區(19)安裝攪拌泵(15)，好氧區安裝曝氣盤/管(16)，在缺氧區攪拌泵(15)和 好氧區風機(21)曝氣的作用下，反應器內形成循環交叉流，在一個水力停留時間內，廢水反復多次流經缺氧區和好氧區，實現COD和NH/-N的高效去除。d.將步驟b的出水注入沉淀池(17)，進行穩定、沉淀，去除廢水中懸浮生物膜，上 清液經潛水泵(23)外排(8)，排水水位通過液位控制器控制(22)。沉淀池中污泥定期排出。根據本發明，畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝是先進行廢水中磷 的去除和回收，再去除廢水中COD和NH4+-N。根據本發明，在步驟a的MAP結晶反應過程，采用曝氣吹脫CO2的方式，提高廢水 pH，其反應中無需外加Mg源、N源或P源。根據本發明，步驟a的序批式MAP反應器(3)中氣水比為10-60 1，進水時間0.5 小時，曝氣反應時間為l_4h，沉淀時間l_2h，排水時間0. 5h。根據本發明，步驟a的連續流MAP反應器⑷由不銹鋼框體(11)分為反應器(14) 和沉淀區(13)，反應區和沉淀區體積比為1 2-3，反應過程中氣水比為50-100 1。根據本發明，步驟a的序批式MAP反應器(3)和連續流MAP反應器(4)中安裝晶 體捕集器(10)，捕集器(10)材料為不銹鋼絲網。根據本發明，步驟a的序批式MAP反應器(3)和連續流MAP反應器(4)中回收的 晶體為磷酸銨鎂，晶體純度達到90%以上，磷回收產品可用作緩釋性磷肥。根據本發明，步驟c中的MBBR反應器(6)采用輕質聚丙烯環狀填料(24)，填料 (24)填充比為40% -60% ο根據本發明，步驟c中的MBBR反應器(6)水力停留時間為12_18h，氣水比為 4-6:1。根據本發明，工藝出水水質達到畜禽養殖業污染物排放標準(GB18596-2001)。
圖1為本發明所述的一種畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝流程 圖。1-厭氧處理的畜禽養殖廢水，2-前調節池，3-序批式MAP反應器，4_連續流MAP 反應器，5-中間調節池，6-循環交叉流MBBR反應器，7-沉淀池，8-出水，9-序批式MAP反應 器進水泵，10-晶體捕集器，11-不銹鋼框體，12-MAP反應器曝氣盤/管，13-沉淀區，14-反 應區，15-MBBR反應器曝氣盤/管，16-攪拌泵，17-導流板，18-穿孔板，19-缺氧區，20-好 氧區，21-風機，22-液位控制器，23-出水潛水泵，24-MBBR反應器填料。
具體實施例方式實施例1 將經厭氧處理的畜禽養殖廢水(平均水質為COD 1753. 7mg/L, TP 52. 9mg/L, PO廣-P 39. 5mg/L, NH4+_N 646. 6mg/L, Mg 60mg/L, pH 7. 06，堿度 60mmol/L)，以 0. 28m3/h 的 流量注入前調節池，進行水質水量的調節后，分別注入序批式MAP反應器和連續流MAP反 應器；其中序批式MAP反應器反應器高2. 5m，直徑1. 0m，有效容積1. Om3,內部設置晶體捕 集器。捕集器由不銹鋼絲網制成，為四層同心圓筒狀，直徑0. 8m,高1. Om,反應器底部為 錐形晶體收集斗，用于收集不能被捕集器捕集的MAP晶體；序批式MAP反應器采用SBR運 行方式，進水0. 5h,曝氣反應2h，沉淀lh，出水0. 5h，曝氣量15. OmVh ；連續流MAP反應器高4. Om,長寬各1. 6m,有效容積4. Om3,內部分為反應區和沉淀區，其中反應區有效容積為 1.3m3，沉淀區有效容積2. 6m3。反應器內設置晶體捕集器。捕集器由不銹鋼絲網制成，為四 層同心圓筒狀，直徑1. 0m，高1. 5m。反應器底部為錐形晶體收集斗，用于收集不能被捕集器 捕集的MAP晶體，反應器水力停留時間12h，曝氣量25. 0m3/h。序批式和連續流MAP反應器出水進入中間調節池，進行水質水量調節，然后，進入 MBBR反應器，MBBR反應器長2. 7m,寬1. Om,高2. Om,有效容積5. Om3,其中缺氧區2. 5m3,好 氧區2. 5m3，反應器內按填充比60%填充聚丙烯環狀填料，反應器水力停留時間18h，好氧區 曝氣量4. 0m3/h。MBBR反應器出水進入沉淀池，經沉淀去除廢水中懸浮物和脫落生物膜，上清液排 放。工藝運行時間45天，平均出水水質COD 313. 9mg/L，TP 7. 5mg/L，NH4+_N 60. 8mg/L，達 到畜禽養殖業污染物排放標準(GB18596-2001) (COD 400mg/L, TP 8mg/L, NH4+-N 80mg/L)。從MAP反應器中晶體捕集器上剝離的固相析出物經X-ray分析，與磷酸銨鎂標準 譜圖吻合；經電子顯微鏡分析晶形與磷酸銨鎂晶形吻合，回收物為磷酸銨鎂晶體；定量稱 取0. 2465g (以lmmol NH4MgPO4 6H20計)固相析出物，加適量酸溶解，定容至1L，分析其中 P、N、Mg 含量分別為 0. 9351mmol、0. 9121mmol、0. 9125mmol，晶體純度達 91. 2% 實施例2 將經厭氧處理的畜禽養殖廢水(平均水質為COD 1765. 6mg/L, TP 59. 4mg/L, PO43^-P 41. Omg/L, NH4+_N 650. lmg/L, Mg 65mg/L, pH 7. 12，堿度 62mmol/L)，以 0. 42m3/h 的 流量注入前調節池，進行水質水量的調節后，分別注入序批式MAP反應器和連續流MAP反應 器；其中序批式MAP反應器反應器高2. 5m，直徑1. Om，有效容積1. Om3,內部設置晶體捕集 器。捕集器由不銹鋼絲網制成，為四層同心圓筒狀，直徑0. 8m,高1. Om,反應器底部為錐形 晶體收集斗，用于收集不能被捕集器捕集的MAP晶體；序批式MAP反應器采用SBR運行方 式，進水0. 5h，曝氣反應0. 5h，沉淀1. 5h，出水0. 5h，曝氣量15. 0m3/h ；連續流MAP反應器 高4. Om,長寬各1. 6m,有效容積4. Om3,內部分為反應區和沉淀區，其中反應區有效容積為 1.3m3，沉淀區有效容積2. 6m3。反應器內設置晶體捕集器。捕集器由不銹鋼絲網制成，為四 層同心圓筒狀，直徑1. Om，高1. 5m。反應器底部為錐形晶體收集斗，用于收集不能被捕集器 捕集的MAP晶體，反應器水力停留時間9h，曝氣量25. 0m3/h。序批式和連續流MAP反應器出水進入中間調節池，進行水質水量調節，然后，進入 MBBR反應器，MBBR反應器長2. 7m,寬1. Om,高2. Om,有效容積5. Om3,其中缺氧區2. 5m3,好 氧區2. 5m3，反應器內按填充比50%填充聚丙烯環狀填料，反應器水力停留時間12h，好氧區 曝氣量3. 0m3/h。MBBR反應器出水進入沉淀池，經沉淀去除廢水中懸浮物和脫落生物膜，上清液排 放。工藝運行時間30天，平均出水水質COD 323. 2mg/L，TP 7. 9mg/L，NH4+_N 76. 4mg/L，達 到畜禽養殖業污染物排放標準(GB18596-2001) (COD 400mg/L, TP 8mg/L, NH4+-N 80mg/L)。從MAP反應器中晶體捕集器上剝離的固相析出物經X-ray分析，與磷酸銨鎂標準 譜圖吻合；經電子顯微鏡分析晶形與磷酸銨鎂晶形吻合，回收物為磷酸銨鎂晶體；定量稱 取0. 2460g (以lmmol NH4MgPO4 6H20計)固相析出物，加適量酸溶解，定容至1L，分析其中 P、N、Mg 含量分別為 0. 9044mmol、0. 9107mmol、0. 9068mmol,晶體純度達 90. 4%。
權利要求
一種畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝，其特征在于依次包括以下步驟a.將廢水經前調節池(2)，分別經潛水泵(9)和自流注入序批式MAP反應器(3)和連續流MAP反應器(4)，所述MAP反應器底部安裝曝氣盤/管(12)，中間安裝晶體捕集器(10)，通過曝氣提高廢水pH，進行MAP結晶反應，MAP晶體通過晶體捕集器(10)捕集回收；b.將步驟a的反應出水注入中間調節池(5)，進行靜置、穩定、沉淀；c.將步驟b的所得上清液注入循環交叉流MBBR反應器(6)，所述循環交叉流MBBR(6)反應器分為缺氧區(19)和好氧區(20)兩段，內設導流板(17)，中間由穿孔板(18)隔開，缺氧區(19)安裝攪拌泵(15)，好氧區安裝曝氣盤/管(16)，在缺氧區攪拌泵(15)和好氧區曝氣的作用下，反應器內形成循環交叉流，廢水反復多次流經缺氧區和好氧區，實現COD和NH4+ N的高效去除。d.將步驟b的出水注入沉淀池(17)，進行穩定、沉淀，去除廢水中懸浮生物膜，上清液經潛水泵(23)外排(8)，排水水位通過液位控制器控制(22)。沉淀池中污泥定期排出。
2.根據權利要求1所述的畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝，其特征在 于先進行廢水中磷的去除和回收，再去除廢水中COD和NH/-N。
3.根據權利要求1、2所述的畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝，其特征 在于步驟a中，MAP結晶反應過程中無需外加Mg源、N源或P源。
4.根據權利要求1、2、3所述的畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝，其特 征在于步驟a中，序批式MAP反應器(3)中氣水比為10-60 1，曝氣反應時間為l_4h。
5.根據權利要求1、2、3所述的畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝，其特 征在于步驟a中，連續流MAP反應器(4)分為反應器(14)和沉淀區(13)，其間用不銹鋼 框體(11)隔開，反應區(14)和沉淀區(13)體積比為1 2-3，連續流MAP反應器(4)中氣 水比為50-100 1。
6.根據權利要求1至5所述的畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝，其特 征在于步驟a中，序批式和連續流MAP反應器中安裝晶體捕集器(10)，捕集器(10)材料 為不銹鋼絲網。
7.根據權利要求1至6所述的畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝，其特 征在于步驟a中，序批式MAP反應器(3)和連續流MAP反應器(4)中回收的晶體為磷酸銨 鎂，晶體純度達到90%以上，磷回收產品可用作緩釋性磷肥。
8.根據權利要求1、2所述的畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝，其特 征在于步驟c中，MBBR反應器(6)采用輕質聚丙烯環狀填料(24)，填料(24)填充比為 40% -60%。
9.根據權利要求1、2、3所述的畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝，其特 征在于步驟c中，MBBR反應器(6)水力停留時間為12-18h，氣水比為4-6 1。
10.根據權利要求1至8中所述的畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝，其 特征在于工藝出水水質達到畜禽養殖業污染物排放標準(GB18596-2001)。
全文摘要
本發明為一種畜禽養殖廢水營養物污染控制與資源化回收工藝。主要包括以下步驟，首先，厭氧處理后的畜禽廢水(1)經前調節池(2)，分別注入序批式MAP(3)或連續流MAP反應器(4)，經曝氣吹脫溶解性CO2，提高廢水pH，廢水中PO43-結合NH4+、Mg2+生成的磷酸銨鎂晶體經捕集器(10)捕集回收；然后，廢水經中間調節池(5)進入MBBR反應器(6)，去除COD和NH4+-N；最后出水經沉淀池(7)沉淀排放。本發明將MAP和MBBR工藝結合，先通過物化方法去除和回收磷，再經生物膜法進行COD和NH4+-N去除，實現廢水的達標排放和營養元素N、P、Mg的資源化回收。工藝操作簡便，運行穩定。
文檔編號C01B25/45GK101962244SQ20091014799
公開日2011年2月2日 申請日期2009年6月12日 優先權日2009年6月12日
發明者宋永會, 崔曉宇, 彭劍峰, 曾萍, 袁鵬, 邱光磊 申請人:中國環境科學研究院