一种用于去除畜禽养殖场废水中抗性基因及脱氮除磷的装置及其运行工艺制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于去除畜禽养殖场废水中抗性基因及脱氮除磷的装置及其运行工艺，该装置包括依次连接的进水部分、铁炭预处理池、生化处理池、二级沉淀池、人工湿地。主要通过干湿分离‑格栅拦截‑铁炭微电解预处理‑微生物菌剂强化生物处理‑Fenton氧化工艺‑二次沉淀‑人工湿地对畜禽养殖场动物粪液和尿液进行处理，有效地去除污水中的抗性基因和脱氮除磷，降低畜禽养殖场日常的污染物排放对周围环境的危害，特别是对水体环境的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种用于去除畜禽养殖场废水中抗性基因及脱氮除磷的装置及其运行工艺
本专利技术属于水处理环境
，更具体涉及一种去除畜禽养殖场废水中抗性基因及脱氮除磷的装置及其运行工艺。
技术介绍
出于防治病菌及促进动物发育的需要，一般会在饲料中添加抗生素，未被生物代谢残留在生物体内的抗生素会不断地积累，随生物排泄出的抗生素以及未被生物利用的饵料中的抗生素会随着尿液和粪便被排出。这些排泄物如果不经过妥善处理而排放到环境中去，会导致环境中微生物对抗生素产生耐药性，抗性基因通过多种水平转移机制，包括结合、转导、和自然转化等，从而在生态环境，特别是在水环境中传播，这将对公共安全和食品健康构成威胁。随着我国畜禽业集约化、规模化、工厂化的发展，每天所产生粪便和尿液的规模都是相当惊人，但是发展存在着区域性差异和个体差异，一部分的养殖场缺乏完善的污水处理工艺和设施，管理落后、效率低下，出水水质无法满足基本要求。这与人员意识、经济投入、技术水平都有关系。现行的部分养殖场处理废水的方法主要通过传统工艺处理污水，这些工艺措施并不能有效地控制抗性基因的传播反而有加剧抗性基因在环境中的扩散、传播的风险。根据养殖场污水的特点，处理工艺需要保持去除废水中高浓度COD和氮、磷污染物的同时还需要采用灭菌的方式保证出水中抗性基因的去除效果，整套工艺必须实现安全性、简单性、可操作性和经济性。CN201710310838.4公开了一种去除畜禽养殖废水中抗生素抗性基因的方法，该方法通过混凝沉淀－自由基氧化联用工艺对畜禽养殖废水中的抗生素抗性基因(ARGs)进行去除。首先向畜禽养殖废水中投加混凝剂进行混凝操作，混凝结束后进行沉淀，分离出畜禽养殖废水的上清液；然后向上清液中加入Fe和过二硫酸盐或过一硫酸盐激发自由基，该自由基对水样中的抗性基因进行氧化去除；混凝沉淀和自由基氧化联用工艺对畜禽养殖废水中ARGs的去除率可达1～6log单位。该方法操作简单，经济成本较低，可对畜禽养殖废水中抗生素抗性基因进行有效的去除。该专利技术在混凝沉淀后续处理中没有明确是否对氮磷、COD、BOD等的处理，不能保证废水排放的国家标准，容易污染环境。CN201210086161.8该专利技术消毒处理中采用的过氧乙酸具有一定的毒性和很强的腐蚀性,对皮肤和眼睛有强烈的刺激性,对皮肤可发生严重灼伤,有操作危险性，同时对金属器材有腐蚀性。高压CO2、纳米二氧化钛等材料和装置的成本昂贵、耗能大，不利于推广利用。
技术实现思路
为了实现上述的目的，本专利技术提供了一种去除畜禽养殖场废水中抗性基因及脱氮除磷的装置和方法，能有效去除传统的有机污染物、氮、磷，也能有效去除抗性基因，保护周围水体生态环境。一种去除畜禽养殖场废水中抗性基因及脱氮除磷的装置，通过干湿分离-格栅拦截-铁炭微电解预处理-微生物菌剂强化生物处理-Fenton氧化工艺-二次沉淀-人工湿地一套流程工艺对畜禽养殖场动物粪液和尿液进行处理，有效地去除污水中的抗性基因和脱氮除磷，降低畜禽养殖场日常的污染物排放对周围环境的危害，特别是对水体环境的影响。具体来说，包括依次连接的进水部分、铁炭预处理池、生化处理池、二级沉淀池、人工湿地。其中，进水部分包括固液分离机，尿液收集管道，进水管道。进水管道连接至铁炭预处理池；铁炭预处理池包括拦污格栅、铁炭填料，曝气设备，排污口，其中排污口设置在铁炭预处理池的底部，铁炭填料填充在铁炭预处理池内，曝气设备设置在铁炭预处理池的顶部。生化处理池包括并排设置的厌氧反应室和好氧反应室，所述的厌氧反应室9的顶部设置微生物菌剂投加系统，所述的好氧反应室12的底部设置曝气系统；二级沉淀池的顶部设置H2O2投加系统，底部连接污泥流泵，回流泵连的输出管道接至到厌氧反应室，二次沉淀池中的污泥通过回流泵回流到厌氧反应室中。人工湿地E包括基质，在基质上种植湿地植物，上部侧壁设置出水管道。一种去除畜禽养殖场废水中抗性基因及脱氮除磷的装置的运行工艺，步骤如下：(1)在进水部分，通过固液分离机将收集到的粪液与来自尿液收集管道2的废水汇集到进水管道中，流入铁炭预处理池中。(2)在铁炭预处理池中，进水首先流经拦污格栅，将污水中的残渣以及大的悬浮物截留下来，然后从铁炭预处理池的底部向上流入，随着水位的上升流经铁炭填料，通过曝气设备的曝气和铁炭填料5的铁炭微电解作用，分解有机物，降低COD，污水在铁炭预处理池中的流向为从下向上，从前到后，随后从高水位出水进入到生化反应池中。(3)在生化反应池中，水流首先进入到厌氧反应池中，通过微生物菌剂投加系统添加微生物菌剂，加强生物处理效果，进一步去除污水中大分子有机物，厌氧反应室与好氧反应室之间的隔墙上的阀门在没有处理污水时关闭，保持厌氧室缺氧条件。经过厌氧室反应后的污水进入到好氧反应室，通过底部曝气系统的曝气加快微生物硝化作用，去除氨氮。好氧反应室的污水从高水位出水后进入到二次沉淀池中。(4)在二次沉淀池中，通过添加H2O2和太阳光照射发生Fenton反应，产生具有高度氧化性的自由基，氧化杀灭细菌，去除污水中的抗性基因。同时二次沉淀池中的污泥通过回流泵回流到厌氧反应室9中，利用厌氧菌的反硝化作用，去除硝化作用产生的硝氮。最后二次沉淀池中的上层清液从上部进入到垂直潜流人工湿地中。(5)在人工湿地中，经过基质吸附、湿地植物吸收，进一步净化水质，去除游离在水体中的抗性基因。所述的人工湿地的基质由下到上分别为鹅卵石层、中砾石层、细砾石层、砂石层，由不同的多孔介质材料组成，包括碳酸盐、火成岩、沸石和铝土矿；湿地种植了2种植物，为芦苇和香蒲本专利技术的有益技术效果是：(1)将传统污水处理工艺与高级氧化工艺结合起来，既能够去除传统的有机污染物、氮、磷等，保证出水能满足国家污水处理排放标准，有能够去除新型污染物—抗性基因，保护周围水体生态环境。(2)处理流程合理、处理效率高、建造方便、经济适中，操作管理简单、运行稳定，适用于农村养殖场生态环境和管理运行模式。附图说明为了更直观清楚地说明本专利技术实施例或工艺流程和技术方案，以下将对描述本专利技术所需要的附图作简单说明：本专利技术结构采用的均为C30钢筋混凝土材料，保证结构稳定性和耐用性；各处理单元的实际尺寸需要根据养殖场污水处理规模、地环境形等现场确定，本专利技术只提供一般性的结构示意图；各处理单元间通过钢管或钢筋混凝土管连接，图示中没有画出，连接管尺寸需根据前述各处理单元的实际尺寸相应确定，管口连接部分采用承插口，并做好止水措施。上述的施工及操作流程需遵守《混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204－2002》。图1是本专利技术的工艺流程和结构示意图。图2是人工湿地的结构示意图。其中，进水部分-A、铁炭预处理池-B、生化处理池-C、二级沉淀池-D、人工湿地-E。固液分离机-1，尿液收集管道-2，进水管道-3、拦污格栅-4、铁炭填料-5，曝气设备7，排污口-8、厌氧反应室-9、好氧反应室-12、微生物菌剂投加系统-10、曝气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于去除畜禽养殖场废水中抗性基因及脱氮除磷的装置，其特征在于，包括依次连接的进水部分、铁炭预处理池、生化处理池、二级沉淀池、人工湿地；/n其中，进水部分包括固液分离机，尿液收集管道，进水管道。进水管道连接至铁炭预处理池；/n铁炭预处理池包括拦污格栅、铁炭填料，曝气设备，排污口，其中排污口设置在铁炭预处理池的底部，铁炭填料填充在铁炭预处理池内，曝气设备设置在铁炭预处理池的顶部；/n人工湿地包括基质(16)，在基质上种植湿地植物，上部侧壁设置出水管道(17)。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于去除畜禽养殖场废水中抗性基因及脱氮除磷的装置，其特征在于，包括依次连接的进水部分、铁炭预处理池、生化处理池、二级沉淀池、人工湿地；
其中，进水部分包括固液分离机，尿液收集管道，进水管道。进水管道连接至铁炭预处理池；
铁炭预处理池包括拦污格栅、铁炭填料，曝气设备，排污口，其中排污口设置在铁炭预处理池的底部，铁炭填料填充在铁炭预处理池内，曝气设备设置在铁炭预处理池的顶部；
人工湿地包括基质(16)，在基质上种植湿地植物，上部侧壁设置出水管道(17)。


2.根据权利要求1所述的用于去除畜禽养殖场废水中抗性基因及脱氮除磷的装置，其特征在于，生化处理池包括并排设置的厌氧反应室和好氧反应室，所述的厌氧反应室(9)的顶部设置微生物菌剂投加系统(10)，所述的好氧反应室(12)的底部设置曝气系统(13)。


3.根据权利要求1所述的用于去除畜禽养殖场废水中抗性基因及脱氮除磷的装置，其特征在于，二级沉淀池的顶部设置H2O2投加系统(14)，底部连接污泥流泵(15)，回流泵连的输出管道接至到厌氧反应室(9)，二次沉淀池中的污泥通过回流泵回流到厌氧反应室中。


4.根据权利要求1所述的用于去除畜禽养殖场废水中抗性基因及脱氮除磷的装置，其特征在于，所述的铁炭填料为铁屑及生物炭按质量比为4～5:1的混合物；所述的微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、EM菌种、葡萄糖、氯化钠、蛋白胨、碳酸钙、磷酸二氢钾配合而成，每1L水含枯草芽孢杆菌种10g，EM菌种10g，葡萄糖10g，氯化钠0.5g，蛋白胨1.0g、碳酸钙3g、磷酸二氢钾0.5g。


5.基于权利要求1所述的用于去除畜禽养殖场废水中抗性基因及脱氮除磷的装置的运行工艺，其特征在于，步骤如下：
(1)在进水部分，通过固液分离机(1)将收集到的粪液与来自尿液收集管道(2)的废水汇集到进水管道(3)中，流入铁炭预处理池中；
(2)在铁炭预处理池中，进水首先流经...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵子龙，邵孝候，毛欣宇，陈丽娜，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32