一种生物絮凝-电渗析处理养殖场废水的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种生物絮凝

【技术实现步骤摘要】
一种生物絮凝
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电渗析处理养殖场废水的方法及其应用


[0001]本专利技术属于废水处理领域，具体涉及一种生物絮凝
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电渗析处理养殖场废水的方法及其应用。

技术介绍

[0002]以猪场和牛场最为典型的养殖场，废水产生量大且难处理。养殖过程中猪、牛等畜类动物的饮用滴漏水、圈舍冲洗水、粪尿等形成的粪污，通过排污沟渠输送到集粪池，经过初级固液分离后，分离出来的固体粪渣可作为制备有机肥的原料，同时还产生含量较高且难以自然沉降的悬浮颗粒物(SS)、含碳污染物(化学需氧量，COD)和氮、磷、钾等植物营养性物质的浓浆废水。养殖场产生的浓浆废水，具有高SS、高COD、高氮、高磷的“四高”特点(SS4000
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35000mg/L，COD 5000
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25000mg/L，氨氮500
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6000mg/L，TP100
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1400mg/L)。目前，养殖场产生的浓浆废水，大多采用土地利用法、生态化法和常规的生化法等方法进行处理。
[0003]土地利用法处理，是将浓浆废水暂时收集在贮存池里，在农作物需要施肥的季节施用到农田加以利用，该方法需要较大容积的贮存池，其有效池容一般需要满足养殖场至少90天的废水排放量，而且随着时间的推移，贮存池池底会沉积越来越多的粪渣，需要定期清淤，否则造成贮存池有效贮水容积越来越小，直至报废不能使用，严重影响养殖场的正常生产。此外，如果养殖场废水从贮存池溢出，就会造成周边水环境的污染。生态化法处理，是在养殖场内有容积足够大的水塘的条件下，将水塘改建成生态塘(塘底应敷设高强度土工膜进行防渗，避免地下水的污染)，分为厌氧生态塘、好氧生态塘，以及人工湿地等，进行生化与水生植物联合的生态化处理，处理后的出水用于周边农田等土地的灌溉。但养殖场自身往往缺乏足够配套的土地。此外，无论是土地利用法还是生态化处理，都面临着种养脱节的矛盾，并且在农田非用水时节或暴雨季节，极易造成养殖场周边水环境的污染。常规的生化法处理，主要是采用多级厌氧、好氧联合的技术，利用厌氧池里厌氧微生物、好氧池里的好氧微生物进行生化处理，去除废水中的COD、氮磷等污染物，直到水中的COD、氮磷等水质指标达到相关标准，该方法能够解决养殖场与种植业脱节带来的水环境污染问题，但其废水处理的工艺流程长、所需的构筑物多、附属设备繁杂、基建费用较高。
[0004]土地利用法、生态化法、常规的生化法都是目前处理养殖场废水比较成熟的方法，但是在处理过程中，都容易产生CH4和CO2等温室气体，造成大气环境的二次污染，不利于碳减排目标的实现。土地利用法中废水在土地利用前长时间的贮存过程中，在贮存池内进行厌氧硝化反应，废水中的氨氮挥发，另外废水中的COD等含碳有机污染物质，一部分转变成CH4、CO2等含碳物质排入大气，污染大气环境，造成废水中碳的转移排放；同样地，生态化法中的厌氧生态塘、常规生化法中的厌氧池，利用厌氧微生物，将废水中的大分子的COD一部分转变成小分子的COD，相当一部分转变成CH4、CO2等含碳物质排入大气，也造成碳的转移排放；生态化法中的好氧生态塘、常规生化法中的好氧池，主要利用好氧微生物，进一步将小分子COD一部分转变成生物细胞体，一部分氧化成CO2等物质排入大气环境。
[0005]此外，使用化学絮凝剂如聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)对养殖场废水絮凝
调理后进行固液分离，也是目前常用的方式。但是，聚合铝盐会导致农田土壤中金属沉积物的增加，而PAM单体丙烯酰胺，具有剧毒性和致癌性，这些问题越来越受到重视。
[0006]综上，由于养殖场废水中的COD、氮、磷含量都较高，贮存或生化处理所需要的水力停留时间都较长(土地利用前贮存90天以上，生态化处理在45天以上，常规生化法处理10天以上)，因此需要的贮存池、生态塘和生化池的有效容积都非常大，土地利用法和生态化法处理运行费用相对较低但是占地面积较大，常规生化法投资大、运行成本较高；而且养殖废水无论是土地利用法、生态化法还是常规的生化法处理，都易产生CH4、CO2等温室气体，造成大气环境的二次污染，与碳达峰、碳减排的目标是相悖的。因此，解决上述养殖场废水处理中的问题，专利技术创造新的处理工艺显得尤为重要。

技术实现思路

[0007]1.要解决的问题
[0008]本专利技术针对养殖场废水的现有土地利用法、生态化法和常规的生化法都易产生CH4、CO2等温室气体，造成大气环境的二次污染等问题，提供了一种生物絮凝
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电渗析处理养殖场废水的方法及其应用，包括生物絮凝处理工艺和电渗析处理工艺，该方法首先扩繁培养特异的微生物菌液作为生物絮凝菌剂，对废水进行生物絮凝处理，通过吸附架桥、电中和和网捕等联合作用，快速地将废水中的SS聚集在一起，变成大颗粒的团聚体，同时降低废水中的COD、TP等，经过深度固液分离后，原废水中的COD、TP等物质被回收到固渣中，获得的清澈废水再经过电渗析处理工艺处理，进一步高效回收氮钾等物质至浓水中，最终使得电渗析排出的淡水达标，该方法既具有高效回收养分、减碳降污的优势，又能够避免现有水处理过程中产生CH4、CO2等温室气体造成大气环境二次污染的问题。
[0009]2.技术方案
[0010]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0011]本专利技术提供了一种生物絮凝菌剂，该生物絮凝菌剂包括混合微生物菌液，所述微生物为氧化亚铁硫杆菌(保藏号：CGMCC NO.0727，保藏时间：2002年7月10日，分类命名：硫杆菌Thiobacillus ferrooxidans，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址：北京市朝阳区大屯路中国科学院微生物研究所)和黑曲霉菌(保藏号：CGMCC NO.4533，保藏时间：2011年1月10日，分类命名：黑曲霉Aspergillus niger，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址：北京市朝阳区大屯路中国科学院微生物研究所)，氧化亚铁硫杆菌可以将硫酸亚铁氧化成生物聚合硫酸铁；黑曲霉菌可以产生大量柠檬酸、葡萄糖酸、草酸等多种小分子有机酸和大量的胞外多聚物(EPS)；有机酸可调节废水的pH值，改变废水的等电点，EPS和聚合硫酸铁共同对废水中的SS、COD等物质产生吸附架桥、电中和和网捕等联合作用，使废水发生絮凝效应，促进废水固液分离。
[0012]优选地，上述生物絮凝菌剂中氧化亚铁硫杆菌和黑曲霉菌的菌密度比为(1
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3)：1，该配比能够更均衡的发挥各自的优势。更进一步地，菌密度比为2:1。
[0013]本专利技术提供了一种上述生物絮凝菌剂的制备方法，该方法包括分别扩繁培养氧化亚铁硫杆菌和黑曲霉菌，并将其菌液混合，混合后的菌液中氧化亚铁硫杆菌和黑曲霉菌的菌密度比为(1
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3)：1。更进一步地，菌密度比为2:1。
[0014]优选地，上述氧化亚铁硫杆菌和黑曲霉菌扩繁培养后，使得各自菌液中菌密度相
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物絮凝菌剂，其特征在于，包括保藏号为CGMCC NO.0727的氧化亚铁硫杆菌和保藏号为CGMCC NO.4533的黑曲霉菌，其中氧化亚铁硫杆菌和黑曲霉菌的菌密度比为(1
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3)：1。2.权利要求1所述的一种生物絮凝菌剂的制备方法，其特征在于，分别扩繁培养氧化亚铁硫杆菌和黑曲霉菌，并将其菌液混合，混合后的菌液中氧化亚铁硫杆菌和黑曲霉菌的菌密度比为(1
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3)：1。3.根据权利要求2所述的一种生物絮凝菌剂的制备方法，其特征在于，所述氧化亚铁硫杆菌的扩繁培养方法包括：以畜禽养殖废水为培养基并添加Fe(SO4)2和MgSO4少量营养物，扩繁培养氧化硫硫杆菌；所述黑曲霉菌的扩繁培养方法包括：以畜禽养殖废水为培养基，扩繁培养黑曲霉菌。4.权利要求1所述的生物絮凝菌剂和/或权利要求2
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3任一所述生物絮凝菌剂的制备方法在处理废水中的应用。5.根据权利要求4所述的在处理养殖场废水中的应用，其特征在于，所述废水包括猪或牛养殖场废水。6.一种生物絮凝
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电渗析处理养殖场废水的方法，其特征在于，包括生物絮凝工艺和电渗析工艺，所述生物絮凝工艺包括添加权利要求1中所述的生物絮凝菌剂，絮凝后产生的清澈废水再经过电渗析工艺进一步高效回收其中的氮钾等物质至浓水中，最终使得电渗析排出的淡水达标。7.根据权利要求6所述的一种生物絮凝
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电渗析处理养殖场废水的方法，其特征在于，所述生物絮凝菌剂的添加体积为待处理废水体积的1：(5
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【专利技术属性】
技术研发人员：王电站，方迪，周立祥，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：