一种养猪场粪水的处理方法

摘要

本发明公开了一种养猪场粪水的处理方法，包括沉降、前处理、氧化脱色后处理、聚沉处理、石灰乳后处理、氧化塘氧化、使用超滤膜进行脱色几个步骤。本发明可对COD值高、COD值和有机物不稳定、高氨氮的粪水进行有效的处理，并能对其进行深度脱色，同时抑制生物菌落的再次增加，适合实际应用。

权利要求

1.一种养猪场粪水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)沉降：将原粪水或沼气池处理后液沉降，得到粪水；

2)前处理：将粪水收集进入前处理池，依次加入杀菌除臭降阻剂A、氧化聚沉脱氨氮剂B、配位聚沉剂C、絮凝剂D和絮凝剂E，搅拌，固液分离，得到滤渣和滤液；

3)氧化脱色后处理：将步骤2)所得滤液导入反应釜中进行氧化处理，加入活性炭，搅拌均匀之后加入界面催化氧化剂F，充分搅拌，开启臭氧发生器通入臭氧，除臭脱色，得到氧化脱色处理后液；

4)聚沉处理：向步骤3)所得氧化脱色处理后液中依次加入杀菌除臭降阻剂A、氧化聚沉脱氨氮剂B、配位聚沉剂C、絮凝剂D和絮凝剂E，搅拌，固液分离，得到处理液；

5)石灰乳后处理：向步骤4)所得处理液中加入石灰乳碱性溶液，搅拌，得到上清液；

6)氧化塘氧化：将步骤5)所得上清液通入氧化塘，通过二氧化碳、空气或O3曝气处理将pH值调整至7-8；

7)使用超滤膜进行脱色；

其中，杀菌除臭降阻剂A为Ca(OH)2和聚合氯化铝的混合物；

氧化聚沉脱氨氮剂B为氨氮偶联剂聚丙烯酸钠和粉煤灰的混合物；

配位聚沉剂C为硫酸铁和次氯酸钙的混合物；

絮凝剂D为阴离子聚丙烯酰胺；

絮凝剂E为阳离子聚丙烯酰胺；

界面催化氧化剂F为三氯化铁、粉煤灰、硅藻土、活性炭的混合物；

所述的养猪场粪水COD含量在10000-20000mg/L，BOD含量在4500mg/L以上，氨氮含量

1200-1500mg/L，悬浮物在2000-3500mg/L，总磷含量在600mg/L以上。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，杀菌除臭降阻剂A中，Ca(OH)2和聚合氯化铝质量比为0.1：(0.1-10)。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，氧化聚沉脱氨氮剂B中，氨氮偶联剂聚丙烯酸钠和粉煤灰质量比为0.1：(1-10)。

4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，配位聚沉剂C中，硫酸铁和次氯酸钙的质量比为1:(0.1-50)。

5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，界面催化氧化剂F中，三氯化铁、粉煤灰、硅藻土、活性炭的质量比为0.1:(1-10)：(1-5)：(0.1-0.5)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤2)中，相对每吨粪水，降阻剂A、脱氨氮剂B、聚沉剂C、絮凝剂D和絮凝剂E的加入量分别为1-20kg，1-20kg，1-40kg、1-

32kg和1-20kg。

7.根据权利要求1-5任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤3)中，相对每吨粪水，加入活性炭0.05-0.5kg，加入界面催化氧化剂F 0.1-1.0kg。

8.根据权利要求1-5任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤4)中，相对每吨粪水，降阻剂A、脱氨氮剂B、聚沉剂C、絮凝剂D和絮凝剂E加入的量分别为1-5kg、1-10kg、0.5-5kg、

0.1-5kg和0.1-5kg。

9.根据权利要求1-5任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤5)中，相对每吨粪水，加入石灰乳碱性溶液1-20kg。

10.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤2)中，变频螺杆泵输入板框压榨压滤机后实现固液分离，使滤渣含水率≤60％。

说明书

一种养猪场粪水的处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种养猪场粪水的处理方法，属于环境保护类污染物处理技术领域。

背景技术

[0002] 我国是世界第一养猪大国，现在国内迅速发展的养猪业向着集约化、规模化发展，在壮大的同时也会产生很多的问题，规模化养猪场粪便、污水量大且集中，一个万头猪场每天产生猪粪10多吨，粪尿污水100多吨，这些污染物很容易对周边的水土和空气造成污染，成为附近土壤和空气乃至农作物的公害，同时对地下水造成不可逆转的污染，污浊的环境还容易让家畜和禽类感染疾病，寄生虫等疾病还会传染人类，影响十分恶劣，且易引起生态圈的变化，打破原有的生态平衡。未经过处理的猪粪便含有大量的氨，经过挥发后进入大气循环系统，氨气会在大气循环和水循环系统中发生化学反应，导致天降酸雨，污染范围极广，而堆放在地面上的粪便在暴露的空气中被氧化成有害的硝酸盐渗入土壤污染周围的水资源和饮用水，影响周边的居民的生活质量，而废物中大量的磷元素还会导致水域中浮游生物和微生物的大量繁殖，污染水源。

[0003] 2001年我国颁布了“畜禽养殖业污染物排放标准”，要求规模化畜禽养殖场粪便污水必须处理达标后才能排放。据国家环境保护总局对全国23个省、市规模化畜禽养殖业的污染状况调查表明，畜禽粪便产生量为工业固体废弃物产生量的2.4倍，畜禽粪便中的化学需氧量(COD)已远远超过我国工业废水和生活污水中COD排放量之和。目前，许多地区畜禽养殖废水已经或正在成为当地环境的主要污染源，如不妥善处理将破坏周边的农田生态环境，污染水体和空气，传播疾病，严重影响周围居民的身心健康。因此，合理处理和综合利用畜禽养殖污水，彻底解决规模化畜禽养殖废水的污染问题，已成为畜禽养殖企业规模化发展的重中之重。

[0004] 目前，我国在开展养猪场废水处理工作时主要所采用的还是混凝沉淀-脱氨-好氧生化法，气浮-吹脱-厌氧-缺氧-好氧-絮凝法，固液分离-推流式厌氧滤器-稳定塘等方法。但这些方法不能达到有效处理粪水，实现达标合理排放的目的，特别这些生物过程在冬季几乎没有作用，同时在含氨氮高的粪水处理系统中生物群落无法生长繁殖。在专利CN102874957B(絮凝氧化降阻法处理养猪场粪水的方法)中，我们最早提出了采用絮凝氧化降阻法处理养猪场粪水，在实验室取得了不错的效果，但在实际应用中遇到不少问题，其无法对COD值高、来源COD值和有机物不稳定、高氨氮的粪水进行有效的处理。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种可对COD值高、COD值和有机物不稳定、高氨氮的粪水进行有效的处理，并能对其进行深度脱色，同时抑制生物菌落的再次增加、适合实际应用的养猪场粪水的处理方法。

[0006] 本发明采用了以下技术方案：

[0007] 一种养猪场粪水的处理方法，包括以下步骤：

[0008] 1)沉降：将原粪水或沼气池处理后液沉降，得到粪水；

[0009] 2)前处理：将粪水收集进入前处理池，依次加入杀菌除臭降阻剂A、氧化聚沉脱氨氮剂B、配位聚沉剂C、絮凝剂D和絮凝剂E，搅拌，固液分离，得到滤渣和滤液；

[0010] 3)氧化脱色后处理：将步骤2)所得滤液导入反应釜中进行氧化处理，加入活性炭，搅拌均匀之后加入界面催化氧化剂F，充分搅拌，开启臭氧发生器通入臭氧，除臭脱色，得到氧化脱色处理后液；

[0011] 4)聚沉处理：向步骤3)所得氧化脱色处理后液中依次加入杀菌除臭降阻剂A、氧化聚沉脱氨氮剂B、配位聚沉剂C、絮凝剂D和絮凝剂E，搅拌，固液分离，得到处理液；

[0012] 5)石灰乳后处理：向步骤4)所得处理液中加入石灰乳碱性溶液，搅拌，得到上清液；

[0013] 6)氧化塘氧化：将步骤5)所得上清液通入氧化塘，通过二氧化碳、空气或O3曝气处理将PH值调整至7-8；；

[0014] 7)使用超滤膜进行脱色；

[0015] 其中，杀菌除臭降阻剂A为Ca(OH)2和聚合氯化铝的混合物；

[0016] 氧化聚沉脱氨氮剂B为氨氮偶联剂聚丙烯酸钠和粉煤灰的混合物；

[0017] 配位聚沉剂C为硫酸铁和次氯酸钙的混合物；

[0018] 絮凝剂D为阴离子聚丙烯酰胺；

[0019] 絮凝剂E为阳离子聚丙烯酰胺；

[0020] 界面催化氧化剂F为三氯化铁、粉煤灰、硅藻土、活性炭的混合物。

[0021] 优选降阻剂A中，Ca(OH)2和聚合氯化铝质量比为0.1：(0.1-10)。

[0022] 优选脱氨氮剂B中，氨氮偶联剂聚丙烯酸钠和粉煤灰质量比为0.1：(1-10)。

[0023] 优选聚沉剂C中，硫酸铁和次氯酸钙的质量比为1:(0.1-50)。

[0024] 优选界面催化氧化剂F中，三氯化铁、粉煤灰、硅藻土、活性炭的质量比为0.1:(1-10)：(1-5)：(0.1-0.5)。

[0025] 步骤2)中，相对每吨粪水，降阻剂A、脱氨氮剂B、聚沉剂C、絮凝剂D和絮凝剂E的加入量分别优选为1-20kg，1-20kg，1-40kg、1-32kg和1-20kg。

[0026] 步骤3)中，相对每吨粪水，优选加入活性炭0.05-0.5kg，加入界面催化氧化剂F 0.1-1.0kg。

[0027] 步骤4)中，相对每吨粪水，降阻剂A、脱氨氮剂B、聚沉剂C、絮凝剂D和絮凝剂E加入的量分别优选为1-5kg、1-10kg、0.5-5kg、0.1-5kg和0.1-5kg。

[0028] 步骤5)中，相对每吨粪水，优选加入石灰乳碱性溶液1-20kg。

[0029] 步骤2)中，优选通过变频螺杆泵输入板框压榨压滤机后实现固液分离，使滤渣含水率≤60％。

[0030] 通过步骤3)可进一步降低粪水的COD，除臭脱色。

[0031] 通过步骤4)得到的处理液清澈透明。

[0032] 通过步骤5)和步骤6)的处理后，能够抑制生物菌落的再次增加。

[0033] 本发明得到的最后处理液的COD值低于100mg/L，浓度为质量当量0.1-5kg/吨，达到排放标准排放；

[0034] 通过超滤膜可以进行进一步深度脱色。

[0035] 本发明的有益效果

[0036] 本发明在之前的研究过程中，针对猪场粪水的处理，提出了一种絮凝氧化降阻法处理养猪场粪水的方法，该方法在实验室取得了不错的效果，因此，对该成果进行了相应的发明申请，但该方案在实际应用中遇到不少问题，由于实际的粪水的成分更为复杂，其一般来说COD值更高，且存在来源COD值和有机物不稳定的情况，其中的氨氮含量也更高，因此，已经获得的上述方案在实际过程中无法得到有效的应用，针对这种情况，发明人进行了不断的实验研究，通过大量的探索，不断的改善，最终得到了本发明的方案，本发明通过改善处理步骤，并通过不断的优化配合使用处理粪水的物质，最终获得了可对COD值高、COD值和有机物不稳定、高氨氮的粪水进行有效的处理，并能对其进行深度脱色，同时抑制生物菌落的再次增加、适合实际应用的养猪场粪水的处理方法。

[0037] 具体的，本发明通过沉降、前处理、氧化脱色后处理、聚沉处理、石灰乳后处理、氧化塘氧化、使用超滤膜进行脱色几个步骤的有机结合，能够获得综合的良好处理效果。通过本发明的处理，可以较低成本的降低粪水中化学需氧量(CODcr)和五日生物需氧(BOD)分别小于400mg/L和150mg/L，完全去除粪水中的悬浮物(小于200mg/L)，并使总磷、总氮含量分别小于8mg/L和80mg/L，粪大肠菌群数小于1000mg/L，蛔虫数小于2个/L，最终达到《畜禽养殖业污染物排放标准GB18596-2001》要求，可以合法排放。

[0038] 本发明主要是增对COD含量在10000-20000mg/L，BOD含量在4500mg/L以上，氨氮含量1200-1500mg/L，悬浮物在2000-3500mg/L，总磷含量在600mg/L以上的养猪场粪水能够进行有效的处理，处理之后COD值可以降到低于200mg/L，BOD含量降低到150mg/L以下，氨氮含量降到低于80mg/L，悬浮物降低到200mg/L以下，总磷含量降低到8mg/L以下，完全达到国家排放标准。

[0039] 此方法速度快，成本低，效果好，不仅减轻了养猪场的经济负担，也达到了保护环境的目的。

附图说明

[0040] 图1为本发明所采用工艺流程图的一例。

[0041] 图2本发明的实施例1处理养猪场粪水前后的对比照片(图左为处理前的采样照片，图右为处理后的采样照片)。

具体实施方式

[0042] 以湖南益阳某养猪场废水处理工程为例，按照工艺流程图(见图1)步骤如下：将原粪水收集于前处理池，依次加入杀菌除臭降阻剂A、氧化聚沉脱氨氮剂B、配位聚沉剂C、絮凝剂D和絮凝剂E，加入的量分别为5kg/吨，5kg/吨，5kg/吨、10kg/吨和5kg/吨，一边加入一边搅拌，变频搅拌速度为40r/min；反应时间为30min；变频螺杆泵输入板框压榨压滤机后实现固液分离，滤渣含水率≤60％；滤液进入氧化脱色后处理；降阻剂A为熟石灰Ca(OH)2和聚合氯化铝的混合物，二者的质量配置比例为0.1：1；氧化聚沉脱氨氮剂B为氨氮偶联剂聚丙烯酸钠和粉煤灰的混合物，二者的质量配置比例为0.1：1；配位聚沉剂C为硫酸铁和次氯酸钙的混合物，上述二者的配置质量比例为1:10；絮凝剂D为阴离子聚丙烯酰胺，其配置溶液的质量分数0.1％；絮凝剂E为阳离子聚丙烯酰胺，其配置溶液的质量分数1％；界面催化氧化剂F为三氯化铁、粉煤灰、硅藻土、100目活性炭粉，上述各物质的质量配比为0.1:40：1：0.1；

[0043] 将所得处理滤液导入反应釜中进行氧化处理，加入粒度为300目的活性炭粉0.05kg/吨，搅拌均匀之后加入0.1kg/吨的界面催化氧化剂F，充分搅拌，开启臭氧发生器通入臭氧，在60min内逐步加入O3浓度当量为10-2kg/吨，进一步降低粪水的COD，除臭脱色；将所得处理液依次加入杀菌除臭降阻剂A、氧化聚沉脱氨氮剂B、配位聚沉剂C、絮凝剂D和絮凝剂E，加入的量分别为1kg/吨、1kg/吨、0.5kg/吨，0.1kg/吨和0.1kg/吨，一边加入一边搅拌，一边加入一边搅拌，搅拌速度为40r/min；再次对氧化脱色处理后液进行板框压榨压滤机固液分离，滤渣含水率≤60％，滤液清澈透明(见图2)。

[0044] 将所得处理液加入石灰乳碱性溶液，加入量为10kg/吨，搅拌2小时，上清液排入氧化塘；将所得处理液通入氧化塘，通过二氧化碳曝气或空气中的二氧化碳自然氧化、或O3曝气处理降低PH值至7-8；COD值低于100mg/L，浓度为质量当量0.1kg/吨，达到排放标准排放；最后采用超滤膜进行深度脱色，所采用超滤膜为高分子材质，能够连续使用1年以上，使用完成之后采用焚烧的方式处理。

[0045] 通过采用物化脱氨氮氧化聚沉絮凝法快速对养猪场粪水进行处理，可以较低成本的降低粪水中化学需氧量(CODcr)和五日生物需氧(BOD)分别到154mg/L和20mg/L，完全去除粪水中的悬浮物(小于200mg/L)，并使总磷、总氮含量分别小于0.5mg/L和50mg/L，没有发现粪大肠菌群数，没有发现蛔虫卵(详细见附表1)，最终达到《畜禽养殖业污染物排放标准GB18596-2001》要求，可以合法排放。

[0046] 表1 实施例1的处理结果

[0047]项目 排放标准 原粪水 处理后
PH 6～9 7～9 8.22
CODCr(mg/L) ≤400 15000-20000 95.6
NH3-N(mg/L) ≤80 1200-3500 29.8
BOD3(mg/L) ≤150 4500 7.5
SS(mg/L) ≤200 3500 5
TP(mg/L) ≤8.0 600 0.1
粪大肠菌群数(mg/L) ≤1000 10000 100
蛔虫卵(个/L) 2.0 100 0

[0048] 对比例1(采用CN102874957B方法处理)

[0049] 根据CN102874957B所述方法处理，对实施例1中的原粪水进行处理。

[0050] 当原粪水COD值增加到10000以上时，能够观察到处理液中有部分现象发生，处理液的颜色较处理前没有明显改变，处理之后的废水指标如下：

[0051] 表2 对比例1的处理结果

[0052]项目 排放标准 原粪水 处理后
PH 6～9 7～9 8.22
CODCr(mg/L) ≤400 15000 8000

[0053]NH3-N(mg/L) ≤80 1200 1100
BOD3(mg/L) ≤150 4500 3000
SS(mg/L) ≤200 3500 100
TP(mg/L) ≤8.0 600 400
粪大肠菌群数(mg/L) ≤1000 10000 800
蛔虫卵(个/L) 2.0 100 2

[0054] 结果表明：除了悬浮物和蛔虫卵数量有明显变化，其他数据都无太大改变，远远没有达到排放标准。

[0055] 对比例2

[0056] 除了不添加降阻剂A外，按照实施例1进行同样的操作。

[0057] 表3 对比例2的处理结果

[0058]项目 排放标准 原粪水 处理后
PH 6～9 7～9 9
CODCr(mg/L) ≤400 15000 5800
NH3-N(mg/L) ≤80 1200 800
BOD3(mg/L) ≤150 4500 2000
SS(mg/L) ≤200 3500 150
TP(mg/L) ≤8.0 600 350
粪大肠菌群数(mg/L) ≤1000 10000 4500
蛔虫卵(个/L) 2.0 100 500

[0059] 结果表明：不添加降阻剂，对于高COD值废水处理效果有限；

[0060] 对比例3

[0061] 除了不添加脱氨氮剂B外，按照实施例1进行同样的操作。

[0062] 表4 对比例3的处理结果

[0063]项目 排放标准 原粪水 处理后
PH 6～9 7～9 10
CODCr(mg/L) ≤400 15000 2000
NH3-N(mg/L) ≤80 1200 1400

[0064]BOD3(mg/L) ≤150 4500 1000
SS(mg/L) ≤200 3500 150
TP(mg/L) ≤8.0 600 350
粪大肠菌群数(mg/L) ≤1000 10000 100
蛔虫卵(个/L) 2.0 100 2

[0065] 结果表明：不添加脱氨氮剂，氨氮含量降低有限；

[0066] 对比例4

[0067] 除了不添加活性炭外，按照实施例1进行同样的操作。

[0068] 表5 对比例4的处理结果

[0069]项目 排放标准 原粪水 处理后
PH 6～9 7～9 8
CODCr(mg/L) ≤400 15000 200
NH3-N(mg/L) ≤80 1200 100
BOD3(mg/L) ≤150 4500 100
SS(mg/L) ≤200 3500 150
TP(mg/L) ≤8.0 600 5
粪大肠菌群数(mg/L) ≤1000 10000 150
蛔虫卵(个/L) 2.0 100 2

[0070] 结果表明：不添加活性炭，对于COD影响不大，但是对于悬浮物的含量影响较大，可能是因为活性炭对于悬浮物的吸附有关。

[0071] 对比例5

[0072] 除了不通入石灰乳化碱性溶液外，按照实施例1进行同样的操作。

[0073] 表6 对比例5的处理结果

[0074]项目 排放标准 原粪水 处理后
PH 6～9 7～9 7
CODCr(mg/L) ≤400 15000 120
NH3-N(mg/L) ≤80 1200 70

[0075]BOD3(mg/L) ≤150 4500 100
SS(mg/L) ≤200 3500 15
TP(mg/L) ≤8.0 600 6
粪大肠菌群数(mg/L) ≤1000 10000 560
蛔虫卵(个/L) 2.0 100 2

[0076] 结果表明：不进行石灰乳化碱性溶液处理，初期处理液基本能够达到国家排放标准，但一段时间之后，处理液的COD值开始升高，呈现以下变化趋势：

[0077] 表7 COD值随时间变化表

[0078]  0h 24h 48h 72h 96h 120h
CODCr(mg/L) 120 560 1500 1700 1750 1720

[0079] 对比例6

[0080] 除了不进行CO2曝气外，按照实施例1进行同样的操作。

[0081] 表8 对比例6的处理结果

[0082]项目 排放标准 原粪水 处理后
PH 6～9 7～9 11
CODCr(mg/L) ≤400 15000 89
NH3-N(mg/L) ≤80 1200 65
BOD3(mg/L) ≤150 4500 89
SS(mg/L) ≤200 3500 14
TP(mg/L) ≤8.0 600 5
粪大肠菌群数(mg/L) ≤1000 10000 50
蛔虫卵(个/L) 2.0 100 0

[0083] 结果表明：不进行CO2曝气，处理液的PH值太高，无法直接排放；

[0084] 对比例7

[0085] 除了不进行超滤膜过滤外，按照实施例1进行同样的操作。

[0086] 表9 对比例7的处理结果

[0087]项目 排放标准 原粪水 处理后
PH 6～9 7～9 8.5

[0088]CODCr(mg/L) ≤400 15000 85
NH3-N(mg/L) ≤80 1200 65
BOD3(mg/L) ≤150 4500 89
SS(mg/L) ≤200 3500 750
TP(mg/L) ≤8.0 600 5
粪大肠菌群数(mg/L) ≤1000 10000 45
蛔虫卵(个/L) 2.0 100 0

[0089] 结果表明：不采用超滤膜过滤，悬浮物的含量会超过国家排放标准而无法排放，并且得到的最终处理液的颜色较深。