專利名稱：一種利用礦化垃圾處理畜禽廢水的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及飼養(yǎng)豬、牛、羊、雞、鴨、鵝等畜禽所產生的糞尿廢水的凈化處理工藝。
背景技術：
隨著人口的增加，為滿足人體需求的動物蛋白也相應要增加。特別是中國80年代菜藍子工程實施以來，畜禽養(yǎng)殖規(guī)模和產值均發(fā)生了巨大變化。肉類、奶類和禽蛋產量以每年10％以上遞增，產量已超過美國，并連續(xù)幾年保持世界第一。禽畜養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展極大地豐富了市場消費，滿足了人民生活的需求，同時也帶來了不容忽視的環(huán)境污染問題。專家認為，飼養(yǎng)一頭豬、一頭牛、一只雞，每年所產生的糞尿、廢水、臭氣的污染負荷，其人口當量分別為8-12人、30-40人、5-7人。
為此，國內外對畜禽糞尿廢水已經(jīng)采用了多種方法處理進行。這些工藝歸納起來為沼氣發(fā)酵、好氧生化處理、生物轉化、氧化溝法、厭氧處理工藝(水壓式沼氣池)、厭氧處理+好氧處理工藝、曝氣氧化塘+生物穩(wěn)定塘等。其中采用最多的是厭氧處理工藝，即厭氧發(fā)酵法在厭氧條件下，通過微生物作用降解糞尿廢水中的有機物，產生了可實現(xiàn)循環(huán)利用的沼氣，處理后的沼液和沼渣作為肥料或魚類的部分飼料使用。該方法無污染、無廢棄物，而且工程造價低，投資省，經(jīng)濟、環(huán)境效益好。但該工藝流程存在如下缺陷A由于規(guī)?；笄輬龅那寮S方式大多采用水沖清糞尿，產生的糞水中懸浮物濃度高時可達10000mg/L，增大了處理量，造成消化池池容過大，投資增加。同時，消化池也不能隨有機負荷的變化，而調整廢水的水力停留時間，因此消化池體積較大，增加了土地用量。
B.消化池為完全混合式，產酸菌和產甲烷菌均不在最佳環(huán)境條件下生存，因此其活性受到抑制，降低了處理效率。
C.除磷脫氮效果很差，基本上無法達標。
近年來，有越來越多的規(guī)?；笄輬鏊a生的廢水采用厭氧處理+好氧處理工藝先用高效厭氧反應器(UASB)作為厭氧處理單元，COD去除率可達70％-80％，然后采用活性污泥或生物接觸氧化法作為好氧處理單元，COD去除率可達50％-60％，最后采用氧化塘作為最終出水修飾單元，經(jīng)這種組合工藝處理后基本能達到國家三級排放標準，但是要想達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》，尚需增加一段好氧處理或缺氧脫氮處理單元，這無疑會增加基建投資和運行費用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是公開一種處理畜禽廢水的新方法，這種方法不但能節(jié)省基建投資和運行費用，而且能去除高濃度畜禽廢水中的COD、BOD、SS、氨氮、總磷、大腸桿菌類微生物等有機污染物，還能提高處理后的出水的溶解氧，使PH呈中性、色度下降，最終使出水的所有指標都達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》。
為了達到上述目的，本發(fā)明是這樣進行的首先選用在填埋場已經(jīng)填埋5-40年，含水率為20-36％的礦化垃圾作為反應床的生物填料，進行篩選，剔除其中顆粒粒徑大于16mm的石子、碎玻璃、未完全降解的橡膠、塑料以及木棒、紙類等雜物。然后在反應床底端墊有孔徑5-10mm的PVC板上裝填直徑30-50mm的碎石層，碎石層高度為10-15cm，主要起到撐托及隔離礦化垃圾、澄清出水及充氧的作用。碎石層上面裝填上述篩選合格的礦化垃圾。礦化垃圾的填裝重量為待處理畜禽廢水重量的2-5倍。接著將經(jīng)過厭氧處理和粗濾后的高濃度畜禽廢水用泵提升到反應床頂部，通過噴灑裝置使畜禽廢水盡可能均勻灑淋在礦化垃圾表面上，控制泵入廢水的進水時間(淹水)與廢水停留在礦化垃圾內進行反應的時間(落干)的比例，淹水∶落干為1∶2-11倍，使畜禽廢水與礦化垃圾充分作用。最后畜禽廢水穿過填料層由反應床底部全部排入貯水池，完成凈化過程。經(jīng)檢測結果表明，處理后的出水的各項監(jiān)測指標均達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》。
本發(fā)明具有如下的優(yōu)點1.本發(fā)明的處理效果好。由于本發(fā)明采用礦化垃圾作為生物填料，而礦化垃圾類似土壤腐殖質，有較大的比表面積、松散的結構、較好的水力傳導和滲透性能、適宜的pH、較好的陽離子交換能力等；并且含有大量和豐富的微生物種群，這些微生物具有很強生存和降解能力，因此可使畜禽廢水中的各種有機污染物完全被降解，SS、COD、BOD、氨氮總磷、大腸桿菌類微生物、色度等所有指標均達標。
2.本發(fā)明的工藝容易控制，礦化垃圾作為三相多孔介質具有容納水和傳輸水的能力，其水力傳導率、水力滲透性能、給水度、持水量等都能達到最大的水力負荷，所以很容易控制，不會堵塞。
3.本發(fā)明的礦化垃圾作為生物填料或介質，具有其它介質所無法比擬的優(yōu)越性能。因為從生物角度出發(fā)，優(yōu)良的生物種群接種和較高的細菌總數(shù)說明不僅具有豐富的生物相，而且由于對于有毒有害物質有與生俱來的親和性和抵抗性，無須對其中的微生物進行馴化或是篩選，就能對有毒有害或難生物降解有機化合物具有較好的抵抗力和忍受力。
4.由于礦化垃圾的資源非常充足，可以認為是取之不絕用之不盡的。同時本發(fā)明的工藝要求和設備投資簡單易行，所以本發(fā)明的經(jīng)濟效益十分明顯。
5.由于本發(fā)明沒有二次污染，所以具有極大的社會效益。
具體實施例方式
首先，選用內徑為40厘米，高120厘米的圓柱形容器作為反應床。反應床內裝有上海老港垃圾填埋場己填埋10年的礦化垃圾，作為反應床的生物填料。礦化垃圾是挖出后經(jīng)篩分剔除粒徑大于16mm的石子、碎玻璃、未完全降解的橡膠、塑料以及木棒、紙類等雜物。在反應床底部墊有孔徑為10mm的PVC多孔板，其上裝填直徑大于30mm的碎石層，碎石層高度為10cm，主要起到撐托垃圾及隔離垃圾、澄清出水及充氧的作用。碎石層上面裝填上述篩選合格的含水量為26％的200公斤礦化垃圾。接著將取自浦東某豬場經(jīng)厭氧處理和粗濾后的60公斤豬糞尿和沖洗廢水，用蠕動泵提升到反應床內的生物填料頂部，通過噴灑裝置使豬糞尿廢水盡可能均勻灑淋在礦化垃圾表面上。這些廢水雖然經(jīng)過預處理，但是仍屬高濃度廢水，其水質各項指標請參閱表1豬場廢水性質及其處理效果。進廢水的時間與廢水淹水浸泡停留在礦化垃圾內進行反應的時間比為大腸桿菌的去除試驗條件是8h連續(xù)進水80kg進行淹水，16h落干；其它水質項目的試驗條件為3h連續(xù)進水60kg，21h落干。落干時間的長和短采用反應床底部裝有的橡膠管上鉆的幾個小孔孔徑大小來實現(xiàn)。如此以淹水-落干交替循環(huán)的工作方式運行，使廢水與礦化垃圾充分作用。最后穿過填料層由反應床底部排入貯水池而落干。其CODcr、BOD5、NH3-N、總磷的平均去除率分別為91.8％、91.6％、97.0％、98.3％。出水呈中性。處理后的出水中的DO的含量超過了漁業(yè)用水的DO含量標準，色度達到污水排放一級標準(GB8978-1996)，SS達到污水排放二級標準，污染物綜合指標如BOD5、COD、氨氮可以達到或優(yōu)于《上海市畜禽污染防治暫行規(guī)定》的排放標準，出水水質得到明顯改善。處理后出水水質見表1。
表1 豬場廢水性質及其處理效果進水水質 出水水質 去除率水質項目濃度范圍 濃度均值濃度范圍 濃度均值(平均值，％)pH值7.2～8.5 8.046.2～7.8 6.9CODCr(mg/L) 621～878 776 33.1～99.656.492.7BOD5(mg/L)136～191 165 11.0～18.213.891.6DO(mg/L) 1.22～2.4 1.323.7～6.8 5.3氨氮(mg/L) 261～483 357 0.3～25.1 10.797.0NO3--N(mg/L) 2.09～44.217.68.2～628 310NO2--N(mg/L) 0.03～8.9 3.6 0.13～70.614總氮(mg/L) 513～701 637 407～799 537 15.7總磷(mg/L) 24.2～47.535.20.1～2.3 0.6 98.3SS(mg/L) 83～407 175 43～239 80 54.3色度40～200 102 20～7036 64.7(稀釋倍數(shù))大腸桿菌 700 ＜10 98.6(個/mL)表1試驗結果表明，本發(fā)明經(jīng)過礦化垃圾生物反應床處理后的畜禽廢水，出水溶解氧明顯提高，pH值呈中性，去除率較高而且穩(wěn)定，各項監(jiān)測指標均達到2003年1月1日實施的《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》。
權利要求
1.一種利用礦化垃圾處理畜禽廢水的方法，其特征在于首先選用在填埋場已經(jīng)填埋5-40年，并剔除其中顆粒大于16mm的石子、碎玻璃、未完全降解的橡膠塑料以及木棒、紙類等雜物后，含水率20-36％的礦化垃圾作為反應床的生物填料；然后在底端墊有孔徑5-10mm的PVC板，其上裝填直徑30-50mm的碎石層的反應床上，裝填上述篩選合格的礦化垃圾；礦化垃圾的填裝重量為畜禽廢水重量的2-5倍；接著將經(jīng)過厭氧處理和粗濾后的高濃度畜禽廢水用泵提升到反應床頂部，通過噴灑裝置使廢水均勻灑淋在礦化垃圾表面上進行淹水，廢水停留在礦化垃圾內進行反應后，由反應床底部全部排入貯水池落干，淹水和落干的時間比控制在1∶2-11倍，完成凈化過程。
全文摘要
一種利用礦化垃圾處理畜禽廢水的方法，涉及畜禽糞尿廢水的凈化處理工藝。首先選用已經(jīng)填埋5－40年的礦化垃圾作為反應床的生物填料。然后在反應床上裝填上述礦化垃圾。礦化垃圾的填裝重量是廢水的2－5倍。接著將經(jīng)過厭氧處理和粗濾后的高濃度畜禽廢水用泵提升到反應床頂部，通過噴灑裝置使廢水均勻灑淋在礦化垃圾表面進行淹水，廢水停留在礦化垃圾內進行反應后，由反應床底部全部排入貯水池落干。淹水和落干比控制在1∶2－11倍。用本發(fā)明處理畜禽廢水的出水溶解氧高、pH呈中性、色度、SS、CODcr、BOD
文檔編號C02F3/10GK1445176SQ0311675
公開日2003年10月1日 申請日期2003年5月7日 優(yōu)先權日2003年5月7日
發(fā)明者趙由才, 邵芳, 黃仁華, 邊炳鑫 申請人:同濟大學