[发明专利]一种养猪场污水处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于养殖污水处理领域，更具体地说涉及养猪场高浓度有机物、高氨氮污水的安全处置及生物质能源生产的耦合。

背景技术

我国是世界养猪第一大国，世界上1/2的存栏猪在中国饲养。中国人口众多，猪肉消耗量大。生猪养殖在我国是一个支柱产业，生猪的产值达到1万个亿，占了农业总产值的11.6％。2011年，中国生猪平均存栏量4.68亿头(其中年底母猪存栏量4929万头)，总出栏量6.62亿头，出栏率141％。猪肉产量达5053.1万t，占肉类总产量的85.9％。养猪场迅速发展的同时，也带来了严重的环境污染问题。污水中化学耗氧量(ChemicalOxygenDemand，COD)的排放量可高达20000mg/L或以上，严重超出《畜禽养殖业污染排放标准(CB18596-2001)》；并存有大量的NH₃、H₂S、粪臭素、CH₄、CO₂等有害气体。

2014年报道年出栏约11.6亿头猪，可产生鲜粪尿8.1～8.3亿吨。猪粪是优质的厌氧发酵原料，猪粪COD非常高。猪粪的干物质中80.1％为有机物，易分解性有机C为27.3％，半纤维素及纤维素的含量较低，粗脂肪和木质素的含量较高。如果能将这些猪粪发酵产生沼气，变废为宝，实现猪粪的能源化转变，这不仅能减轻猪粪对环境带来的压力，同时也会有效缓解中国对于能源的需求。

高猪尿中含有高浓度的氨氮，猪对饲料中氮的吸收率很低，大量的氮随粪便被排除体外，据试验资料分析，每头猪每年大约排泄9.53kg氮。随着水体富营养化问题的日益严重以及废水中氮排放标准的日益严格，如何经济有效地去除废水中的氨氮，成为高浓度氨氮废水处理中亟待解决的问题之一。

目前养猪场污水处理工艺分成两大类：一类是集中收集舍外处理，一类是舍内处理。但这些处理都集中在了对养猪场污水中高浓度有机物的厌氧消化处理，但对污水中的氨氮得不到很好的去除而给环境带来非常大的影响。在我国碳源匮乏，电能资源紧缺，而传统的硝化反硝化脱氮工艺中，氧气作为氧化剂将氨氮转变成硝态氮，额外提供有机物将硝态氮转变成氮气，这也会增加高氨氮污水的处理成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种养猪场污水处理工艺“厌氧消化反应+续批式好氧短程硝化反应+厌氧氨氧化反应”的组合工艺。本发明提供的工艺通过厌氧反应在去除有机物的同时产生生物质能源甲烷，实现有机物去除和生物质能源生产的耦合；本发明提供的工艺将短程硝化和厌氧氨氧化进行组合来去除污水中高浓度的氨氮。本发明提供的养猪场污水处理工艺耗氧量降低67％，不需额外提供有机碳源。

本发明提供了一种养猪场污水处理工艺，包括以下步骤：

1)厌氧消化工艺，养猪场高有机物、高氨氮含量污水进入厌氧反应器，水力停留时间20-28小时，温度维持在31～32摄氏度，进行厌氧消化处理，得到带有厌氧颗粒污泥的出水；实现90％或以上的有机负荷(COD)去除率，收集产生的甲烷作为生物质能源回收；

2)续批式好氧短程硝化工艺，将步骤1)的出水作为续批式好氧短程硝化反应器的进水，水力停留时间20-25小时，充分曝气，溶解氧控制在7.0mg/L以上，实现有机负荷(COD)的进一步去除，并将进水中一半的氨氮转化成亚氮，使出水指标达到NH₄⁺-N/NO₂^--N约为1:1；

3)厌氧氨氧化工艺，将步骤2)的出水作为厌氧氨氧化反应器的进水，水力停留时间20-28小时，在厌氧条件下，污水中的氮素得到高效去除。

实验结果表明：养猪场污水(COD9000-10000mg/L，NH₄⁺-N500-1500mg/L)经本发明提供的工艺处理后(总水力停留时间约为80h)，出水COD为78.3–153.2mg/L，氨氮为3.0–20mg/L，亚氮为1.5–4.0mg/L，硝态氮为38–69mg/L，出水指标符合《畜禽养殖业污染排放标准(CB18596-2001)》，甲烷平均生产量为328.93L/kg·COD，最高为344.73L/kg·COD，分别达到理论值的94％、98.5％。

该工艺将废水处理与资源化利用相耦合，无需外加碳源，具有较高的脱氮能力。所需能耗低；资源回收率高；剩余污泥产量低；具有较高的脱氮能力。

附图说明

图1养猪场污水处理工艺流程示意图。

具体实施方式