申请日2005.11.10
公开(公告)日2006.06.28
IPC分类号C02F3/30; C02F3/10
摘要
一种矿化垃圾复合型生物滤床处理畜禽废水的方法，涉及一种畜禽养殖业废水处理。采用生活垃圾填埋场填埋龄5-40年的矿化垃圾，自然风干，含水率20-50%，过2～4cm粗筛的筛下分作矿化垃圾复合滤床主料。该生物滤床由表层、主层、底层和承托层组成，表层高0.5～0.7m，由粒径0.5～3cm的沸石∶矿化垃圾=1∶0.5～5质量百分比组成;主层是层高1～2m的矿化垃圾;底层高0.25～0.35m，由石灰石∶矿化垃圾=1∶5～8质量百分比组成。承托层由粒径2～20cm碎石组成。生物滤床的优化运行为配水时间为1～8小时，配水∶落干为1∶2-11倍。本发明的方法使畜禽废水中的各种有机污染物完全被降解，SS、COD、BOD、氨氮总磷、大肠杆菌类微生物、色度等所有指标均达标。工艺简单易控。设备投资简单易行，具有明显的经济和社会效益。
权利要求书
1.一种矿化垃圾复合型生物滤床处理畜禽废水的方法，其特征在于：该方法 包括复合型生物滤床的构建以及运行控制两部分：
一.复合型生物滤床的构建：
A.生物滤床主料的选择和制备：开挖生活垃圾填埋场的填埋龄在5-40年间 的矿化垃圾，自然风干，使矿化垃圾含水率达20-50%，优选30～35%，然后将风 干的矿化垃圾过2～4cm粗筛，剔除其中大颗粒石子、碎玻璃、未完全降解的橡 胶、塑料以及木棒、纸类等杂物，筛下的矿化垃圾作为生物反应床的主填料;
B.复合型生物滤床的构建：整个生物滤床自上而下分表层、主层、底层 和承托层共四层：
表层为第一层，由矿化垃圾和沸石混合组成，表层层高50～70cm，其中沸 石∶矿化垃圾=1∶0.5～5质量百分比，沸石粒径为0.5～3cm;
主层为第二层，由层高1～2m，优选1～1.25m的矿化垃圾组成;
底层为第三层，由矿化垃圾和石灰石混合而成，其中石灰石∶矿化垃圾=1∶5～8 质量百分比，石灰石的粒径为0.25～1cm;
作为最下层的承托层由粒径2～20cm碎石，优选2～4cm级配碎石组成，碎石 粒径由上至下逐渐增大，承托层高度8～15cm，采用开放式结构，实现与环境自 然通风，使承托层底部向滤床自然复氧，以便分别适应不同种类蓄禽废水的处理;
二.生物滤床的运行和控制：
将经过厌氧处理和粗滤预处理的高浓度畜禽废水用泵提升到生物滤床顶部， 通过喷洒装置在生物滤床表层均匀布水，调节生物滤床配水时间与落干时间的比 为1∶2-11倍，控制废水在生物滤床中的停留时间，保证矿化垃圾对污染物质截 留吸附和生物转化：生物滤床的优化运行参数为配水时间为1～8小时，最后处理 后畜禽废水经生物滤床的承托层排出，汇集于中间集水池，完成整个净化过程。
2.根据权利要求1所述的一种矿化垃圾复合型生物滤床处理畜禽废水的方 法。其特征在于：所述的复合型生物滤床的构建是视废水水质情况，采用1～3级 串联运行。
说明书
一种矿化垃圾复合型生物滤床处理畜禽废水的方法
技术领域
一种矿化垃圾复合生物滤床处理畜禽废水的方法，涉及一种畜禽废水的处理 方法。用这种方法处理猪牛羊鸡鸭鹅等畜禽养殖业废水，可达到较高的有机污染 物去除效率和脱氮除磷效果。
背景技术
目前随着城市化进程的推进和城市居民生活水平的日益提高，畜禽肉类和蛋 类的需求量迅猛增加。特别是80年代菜篮子工程实施后，畜禽养殖业走规模化 和集约化的发展道路，一方面提高畜禽产品产量，同时降低养殖成本，保障城乡 居民的生活需要。但另一方面，规模化养殖产生大量的畜禽粪尿等有机污染物质， 使污染集中，难于处理，严重污染环境。
针对畜禽废水有机污染物浓度高的特点(高氨氮)，目前畜禽废水的处理工 艺以厌氧处理为主，如UA SB、UBF和厌氧接触法。这些工艺处理负荷高，可 达到较高的CODcr去除率，同时可回收沼气能源。该工艺流程存在缺陷：由于 厌氧微生物，尤其是产甲烷菌对环境条件敏感，厌氧处理工艺条件的控制难度大， 对操作人员素质要求高;由于厌氧条件下有机氮转化为氨氮，使得出水中氨氮浓 度反而有所上升;厌氧工艺几乎没有除磷效果。
目前可实现畜禽废水达标排放的工艺主要是厌氧处理+好氧处理组合工艺， UASB厌氧工艺+传统活性污泥+氧化塘、A2/O工艺。虽然上述工艺可以达到较 好的有机物去除效率和脱氮处理效果，但是这些工艺流程复杂，基建投资成本高; 好氧工艺单元能耗大，运行成本高。因此这无疑明显降低畜禽养殖企业的经济效 益，很难在大范围内得到推广。
发明内容
本发明的目的是公开一种易推广的高效处理畜禽废水的方法，该方法不但能 节省基建投资和运行费用，而且能稳定达到较高的有机物去除率和较好脱氮除磷 效果，使得出水水质指标都达到《畜禽养殖业污染物排放标准》。
为了达到上述目的，本发明的方法包括复合型生物滤床的构建以及运行控 制两部分：
一.复合型生物滤床的构建：
A.生物滤床主料的选择和制备：开挖生活垃圾填埋场的填埋龄在5-40年间 的矿化垃圾，自然风干，使矿化垃圾含水率达20-50%。优选30～35%。然后将风 干的矿化垃圾过2～4cm粗筛，剔除其中大颗粒石子、碎玻璃、未完全降解的橡 胶、塑料以及木棒、纸类等杂物，筛下的矿化垃圾作为生物反应床的主料(主要 填料)。
B.复合型生物滤床的构建：整个生物滤床自上而下分表层、主层、底层 和承托层共四层：
表层为第一层，由矿化垃圾和沸石混合组成，表层层高50～70cm。其中沸石∶ 矿化垃圾=1∶0.5～5质量百分比，沸石粒径为0.5～3cm。作表层的沸石和矿化垃圾 的混合料因为具有较强氨氮吸附能力，所以能保证处理达到高效性。
主层为第二层，由层高1～2m，优选1～1.25m的矿化垃圾组成。主层主要 实现有机污染物的快速吸附和生物降解，矿化垃圾的吸附容量和离子交换容量较 大，且微生物活性旺盛，因此适用于高氨氮浓度的蓄禽废水，能有效去除蓄禽废 水中的大分子有机物、重金属和磷素等污染物。
底层为第三层，由层高为25～35cm的矿化垃圾和石灰石混合而成。其中石 灰石∶矿化垃圾=1∶5～8质量百分比，石灰石的粒径为0.25～1cm。由于作为底层 的矿化垃圾中添加石灰石辅料，因此强化了生物滤床的硝化和反硝化效果。
作为最下层的承托层由粒径2～20cm碎石，优选2～4cm级配碎石组成，碎石 粒径由上至下逐渐增大，承托层高度8～15cm，采用开放式结构，实现与环境自 然通风，使承托层底部向滤床自然复氧，以便分别适应不同种类蓄禽废水的处理。
二.生物滤床的运行和控制：
将经过厌氧处理和粗滤预处理的高浓度畜禽废水用泵提升到生物滤床顶部， 通过喷洒装置在生物滤床表层均匀布水。调节生物滤床配水时间与落干时间的比 为1∶2-11倍。控制废水在生物滤床中的停留时间，保证矿化垃圾对污染物质截 留吸附和生物转化。生物滤床的优化运行参数为配水时间为1～8小时，最后处理 后畜禽废水经生物滤床的承托层排出，汇集于中间集水池，完成整个净化过程。 视废水水质情况，矿化垃圾生物滤床可采用1～3级串联运行。
本发明具有如下的优点
1.本发明的处理效果好。由于本发明采用矿化垃圾作为主填料，而矿化垃 圾有较大的比表面积、松散的结构、较好的水力传导和渗透性能、适宜的pH、 较好的阳离子交换能力等;并且含有大量和丰富的微生物种群，这些微生物具有 很强生存和降解能力，因此可使畜禽废水中的各种有机污染物完全被降解，SS、 COD、BOD、氨氮总磷、大肠杆菌类微生物、色度等所有指标均达标。
2.本发明的脱氮效果好。本发明通过在生物滤床表层采用矿化垃圾+沸石复 合配料，沸石的氨氮吸附容量较大，可以实现淹水期间沸石吸附截留氨氮。在落 干期由矿化垃圾微生物利用自然复氧的好氧条件实现氨氮硝化，而沸石的氨氮吸 附能力得以再生。同时通过开放式承托层也可以实现滤床底部的自然复氧，在整 个生物滤床由上而下形成好氧区、缺氧/厌氧区、好氧区的交替，为氨氮硝化和 生物脱氮创造条件。
3.本发明的工艺容易控制，便于管理。矿化垃圾作为三相多孔介质具有容纳 水和传输水的能力，其水力传导率、水力渗透性能、给水度、持水量等都能达到 最大的水力负荷，所以很容易控制，不会堵塞。
4.本发明的工艺要求和设备投资简单易行，所以经济效益十分明显。本发 明可实现矿化垃圾的资源化，而且没有二次污染，所以具有极大的社会效益。
具体实施方式
实施例1
采用两级串联的矿化垃圾复合生物滤床处理老港某猪场混合废水。每级矿化 垃圾复合型生物滤床容积2m3，有效滤床高度为200cm。
复合型生物滤床主料选用上海老港垃圾填埋场填埋龄10年矿化垃圾，自然 风干处理控制含水率30%后过2cm粗筛的筛下分。矿化垃圾+沸石混合的表层高 50cm，作为辅料的沸石粒径2cm。矿化垃圾∶沸石的质量比为1∶0.5;主层矿化 垃圾的层高100cm，装填垃圾总重量为50kg;作为底层的矿化垃圾和石灰石混 合物的层高为25cm，矿化垃圾∶石灰石的重量百分比为1∶0.20。最下层的承托 层高度为15cm，铺设直径2～4cm级配的碎石层。承托层下安装穿孔PVC管用 于收集出水。
猪废水在贮水池中厌氧处理后由蠕动泵提升至滤层顶部，通过孔径0.2mm 的PVC穿孔管，利用泵压使进水均匀喷洒在填料表面。两台水泵均采用定时器 控制开停，配水时间2小时，落干10小时。
在连续三个月检测中，矿化垃圾复合生物滤床运行状态良好，对猪场废水的 处理效果好而且稳定，平均处理效果见表1。出水污染物综合指标可达到2003 年1月1日实施的《畜禽养殖业污染物排放标准》，出水水质得到明显改善。