申请日 2019.11.14
公开（公告）日 2020.12.25
IPC分类号 C02F9/14; C02F101/20; C02F103/20
摘要
本实用新型装置涉及一种可活动纵向折流式新型高效处理畜禽养殖废水的装置。其特征在于：该系统由进水口（1）、曝气口（7）、右侧上部的出水口（3）、等间距交替布置的阳极板（5）和阴极板（6）、5mm附着生物的颗粒电极（2）以及系统框架组成；底层隔板为承托层，承托层下部布有曝气管道。畜禽养殖废水经前期常规预处理后自下而上进入废水处理装置第一格，从阳极（5）上方、阴极（6）下方依次流入下一区域。有机物多于靠近阳极区域被降解，重金属多于阴极区域被还原去除。畜禽养殖废水经“S”型路线流过装置，最终通过右上方出水口流出。本发明有效解决了在畜禽养殖废水中存在的具有的抗生素等抗生素和重金属难以同时去除的问题。
权利要求书
1.一种可活动纵向折流式新型高效处理畜禽养殖废水的装置，其特征在于：蓄禽养殖废水从该装置进水口（1）进水、出水口（3）出水，路径呈“S”型从左下至右上依次经由装置中的等间距交替布置的阳极板（5）和阴极板（6）以及5mm大小的由浮选尾渣制得的新型粒子电极（2）；每个极板带有均匀孔洞的有机玻璃板，用于与滤料隔开，避免造成短路电流，并用作阴阳极板的依托面，有效的固定阴阳极板，方便阴阳极板的安放与取出。
2.一种如权利要求1所述的可活动纵向折流式新型高效处理畜禽养殖废水的装置，其特征在于：装置为方形有机玻璃容器，长450mm，宽150mm，高200mm；承托层为距底部50mm的多孔有机玻璃板。
3.一种如权利要求1所述的可活动纵向折流式新型高效处理畜禽养殖废水的装置，其特征在于：承托层下部由鼓风机提供空气，空气经过横向贯穿装置底部的曝气管，为此装置提供均匀曝气。
4.一种如权利要求1所述的可活动纵向折流式新型高效处理畜禽养殖废水的装置，其特征在于：阴阳极为间隔为50mm等间距布置的可活动多孔镀钌铱钛板。
5.一种如权利要求1所述的可活动纵向折流式新型高效处理畜禽养殖废水的装置，其特征在于：阳极附有一个上方与阳极平齐、下方直通装置底部的有机玻璃隔板，以避免水流从阳极下方流过，阴极附有一个与装置上方平齐、下方置于承托层之上的有机玻璃隔板，保证水流从阴极下方流入下一区域。
6.一种如权利要求1所述的可活动纵向折流式新型高效处理畜禽养殖废水的装置，其特征在于：每个极板两侧设有卡槽用以固定阴阳极板，并方便阴阳极板的安放与取出。
7.一种如权利要求1所述的可活动纵向折流式新型高效处理畜禽养殖废水的装置，其特征在于：装置侧壁上设有阴阳极板卡槽，制成可活动的阴阳极；当阴极富集重金属过多时可交替因变换阴阳极并加大曝气量进行反冲洗，并取出阴阳极进行清理。
8.一种如权利要求1所述的可活动纵向折流式新型高效处理畜禽养殖废水的装置，其特征在于：底部承托层右侧有一处开槽，可定期清理沉积物。
说明书
一种可活动纵向折流式新型高效处理畜禽养殖废水的装置
技术领域
本实用新型装置涉及畜禽养殖废水中有机物和重金属的同时去除，特别是涉及一种可活动纵向折流式新型高效处理畜禽养殖废水的装置。
背景技术
畜禽粪便污染属于农业面源污染源之一，具有分散性强、隐蔽性强、难以量化、难以控制、污染物种类多，且时间、地点不确定等特点，所以很容易造成环境污染且防治困难。近年来我国畜禽养殖业发展迅速，随着人们物质需求的增多，加之我国“菜篮子”工程的推进，有力促进了蛋、奶、肉的消费量，农业产业结构发生调整，畜牧业获得迅速发展，传统的养殖模式渐渐被打破，农业产业化进程的加快，农业结构相应的调整，促进了畜禽养殖业的快速发展。根据国家统计局统计 2015 年肉类总产量为 8625 万t，相对于 2010 年增长了8.12%，年均增长 1.62%。各畜禽类产品产量持续多年位居世界前列。畜牧业产值占第一产业总产值的比重稳步上升，2016 年我国畜牧业总产值为 3122.99 亿元，占第一产业总产值的 28.6%，人均肉类占有量达 61.76 公斤，直接从事畜禽养殖的收入占家庭农业经营现金收入的 1/6，畜牧业对农业与农村经济的支持作用增强，己经成为带动农村发展的支柱产业，对促进国民经济稳步增长发挥着越来越大的作用。为了满足人们需求而大幅度增长的畜禽养殖业生产不可能在全国各地均匀分布，畜禽养殖业正在从2亿农户养殖转变为大规模的集中式养殖场。
蓄禽养殖废水由于具有：1）COD、SS、NH3-N浓度高；2）水量大、水质条件恶劣；3）含有大量的病原菌并伴有恶臭；4）处理难度大、技术工艺要求高等特点。第一次污染源普查公报显示，畜禽养殖业是我国农业污染的主要来源，其 COD、TN、TP 排放量占农业源污染物排放总量的 96%、56%、38%。据有关研究2015 年我国养殖动物每年产生 27 亿 t 动物粪便，大约为工业固体废料的 3.5 倍，污染耕地、水体、大气及生物，引起土壤板结、水体富营养化，引发呼吸道感染等疾病，破坏生态环境影响人体健康。养殖废水中含有的致病菌等微生物进入自然水体中，随地表径流、地下径流传播危害人类及动物的健康；未经处理的畜禽废水多直接灌溉农田进而导致农田土壤透水性下降，影响作物生长甚至导致作物死亡；畜禽饲料中添加的微量重金属和抗生素不会被动物完全吸收消化，随着灌溉农田导致土壤的重金属污染，进而农作物中也被检测出重金属；携带重金属的农作物及致病菌的动物经过食物链传递最终也会富集在人类身上，所以抓紧时间不加大力度治理畜禽废水迫在眉睫。
发明内容
本实用新型目的在于解决畜禽养殖废水中抗生素与重金属难以同时有效去除的问题，提供一种可活动纵向折流式新型高效处理畜禽养殖废水的装置。此实用新型装置由左侧底部的进水口（1）、右侧上部的出水口（3）、5mm附着生物的新型粒子电极（2）、等间距交替布置的阳极板（5）和阴极板（6）、带有均匀孔洞的有机玻璃隔板组成（4）。阳极附有一个与阳极平齐的有机玻璃隔板直通装置底部，阴极附有一个与装置上方平齐、下方置于承托层之上的有机玻璃隔板，整个过程水流呈S型从左至右依次流过颗粒电极以及阴阳极；底层隔板为承托层，承托层下部布有一根贯穿整个装置并具有均匀小孔的曝气管管道，用来均匀布气，一方面保证了对微生物的供氧均匀，另一方面保证了高级氧化的存在，加速了降解抗生素的过程。畜禽养殖废水经前期常规预处理后经流进水泵后被输送入装置第一格内，水流自下而上进入废水处理装置第一格，经过电生物耦合装置，从阳极上方、阴极下方依次流入下一区域。抗生素多于靠近阳极区域经过高级氧化分解成小分子最终被微生物处理，重金属多于阴极区域被还原去除。畜禽养殖废水经“S”型流过装置后最终通过右上方出水口流出。本装置成功将电化学技术与生物处理技术相耦合，在生物处理废水工艺的基础上引入电场，经由等间距布置的电极板将电子传递给附有生物膜的颗粒电极，使得每个颗粒电极自身成为微电极，刺激微生物的活性的同时扩大了高级氧化的能力。在电流的刺激作用下，营养物质能够有效的加速通过细胞膜，促进微生物生长繁殖，进而更加快速有效的去除水中抗生素和重金属。实验证明，微生物在电场的影响下，可能产生电催化作用，激活或增强微生物的脱氢酶活性，提高微生物对抗生素的处理能力；难生物降解的物质在电化学作用转化为生物可降解的中间产物，虽然中间产物在电化学作用下不能继续被氧化，但是它们可作为微生物生长过程中的碳源或能源被直接利用，进而实现了抗生素的去除；微生物在电的刺激下数量增多，导致胞外聚合物EPS也随之增多，胞外聚合物对重金属的吸附和阴极对重金属的还原作用大大提高了重金属的去除率。此外，该滤料还可以作为过滤介质，截留水中的悬浮固体和新生成的生物固体，从而省去其他生物处理法中常用的二次沉淀池。而滤料与电极板之间的隔板一方面方便阴阳极的取出，另一方面也阻隔了电极板与滤料的直接接触，避免短路电流的产生。当装置阴阳极有大量附着物从而导致电流效率减少时，可加大曝气量并交换阴阳极板的所连接的电极，以有效清洗电极板，必要时可活动的电极板可取出装置进行清理。由于以上种种因素的加和，对于现在畜禽养殖废水中重金属和抗生素含量过高难以用以往常用的污水处理工艺有效且同时去除的问题提供了一个很好的解决思路。经济效益方面，由于装置中间会填充粒子电极，使得电极间距减小，传质距离缩短，传质效率得到很好的提高，具有更高的电流效率和去除污染物的能力，减少了消耗，经济效益良好。
本装置的特征在于：1. 一种可活动纵向折流式新型高效处理畜禽养殖废水的装置，其特征在于：蓄禽养殖废水从该装置进水口（1）进水、出水口（3）出水，路径呈“S”型从左下至右上依次经由装置中的等间距交替布置的阳极板（5）和阴极板（6）以及5mm大小的由浮选尾渣制得的新型粒子电极（2）。整个反应期间伴有均匀布气；新型粒子电极由粉碎的浮选尾渣：淀粉：泥土=16：1：3混匀成球并以1150℃的温度焙烧，形成直径为5mm的滤料，并于其上附着微生物；每个极板带有均匀孔洞的有机玻璃板，用于与滤料隔开，避免造成短路电流，并用作阴阳极板的依托面，有效的固定阴阳极板，方便阴阳极板的安放与取出。
2.装置为方形有机玻璃容器，长450mm，宽150mm，高200mm。承托层为距底部50mm的多孔有机玻璃板。
3. 承托层下部由鼓风机提供空气，空气经过横向贯穿装置底部的曝气管，为此装置提供均匀曝气。
4. 阴阳极为间隔为50mm等间距布置的可活动多孔镀钌铱钛板。
5. 阳极附有一个上方与阳极平齐、下方直通装置底部的有机玻璃隔板，以避免水流从阳极下方流过，阴极附有一个与装置上方平齐、下方置于承托层之上的有机玻璃隔板，保证水流从阴极下方流入下一区域。
6. 每个极板带有均匀孔洞的有机玻璃板，用于与滤料隔开，避免造成短路电流，并且设有卡槽固定阴阳极板，方便阴阳极板的安放与取出。
7.装置侧壁上设有阴阳极板卡槽，制成可活动的阴阳极。当阴极富集重金属过多时可交替因变换阴阳极并加大曝气量进行反冲洗，并取出阴阳极进行清理。
8. 底部承托层右侧有一处开槽，可定期清理沉积物。
发明人 （杨舒敏;郭梦雅;李欣欣;周海琳;任佳惠;冯岩;）