一种畜禽养殖废水厌氧好氧分级处理与回用方法与流程

本发明涉及畜禽养殖废水处理及回用领域，尤其涉及一种畜禽养殖废水厌氧好氧分级处理与回用方法。

背景技术：

1、畜禽养殖场在清粪、栏舍冲洗和降雨初期会产生冲洗废水、粪污渗滤液和初期雨水。上述来源水在流量、颗粒物、有机物、氨氮、总氮和病原微生物含量方面存在差异，并随冲洗作业、清粪频次和养殖周期发生波动。现有处理设施通常将多来源废水直接混合后采用单一厌氧或好氧工艺，前端有机负荷与后端反硝化碳源需求缺少协调，容易在负荷峰值时出现厌氧冲击，在碳源不足时出现脱氮不充分。

2、现有工艺还存在曝气量和硝化液回流量难以随氨氮及含氧氮负荷动态调整的问题，可能造成无效曝气、外加碳源消耗和末端有机物泄漏。部分回用系统将深度处理水直接送入共用水箱，缺少按冲洗、降尘或绿化用途进行批次隔离验证、阀门联锁和不合格回送的控制，难以避免未完成检测或指标不合格的处理水进入回用支路。

3、因此，需要一种能够解决上述现有技术不足的畜禽养殖废水厌氧好氧分级处理与回用方法。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种畜禽养殖废水厌氧好氧分级处理与回用方法，针对多来源养殖废水水量水质波动、厌氧负荷与反硝化碳源需求失配、微氧脱氮控制不稳定以及不合格水误回用的问题，提出了负荷驱动的三支流分级配水、封闭厌氧降解、缺氧入口与中段内源碳分段投配、多格微氧生物膜反馈调节以及合格回用水箱前隔离验证的技术方案。该方法利用厌氧反应器允许有机负荷和硝化回流液电子供体需求共同确定前端碳流向，并通过独立碳储格的龄期温度修正和校准响应更新有效碳库存，按氨氮、溶解氧和末端含氧氮检测结果调节曝气与硝化液回流；经泥水分离、过滤和消毒后的处理水按用途门槛判定并实施合格分流或不合格回送，从而形成有机物降解、脱氮和安全回用相互衔接的闭环处理结构。

2、本发明提供了一种畜禽养殖废水厌氧好氧分级处理与回用方法，包括：

3、s1、分别收集冲洗废水、粪污渗滤液和初期雨水并进行条件化检测，根据检测所得的流量、颗粒物负荷、可利用碳换算负荷和氨氮负荷，结合厌氧反应器的允许有机负荷及硝化回流液中硝态氮和亚硝态氮的电子供体需求，将各来源水分配为厌氧主流、内源碳储备支流和缓冲支流，得到分级配水结果；

4、s2、根据所述分级配水结果对所述厌氧主流进行固液分离和限流，并送入封闭厌氧反应器进行有机物降解，得到厌氧出水；

5、s3、将所述厌氧出水送入缺氧段，根据硝化回流液中硝态氮和亚硝态氮的负荷，将所述内源碳储备支流分别投配至所述缺氧段的入口和中段进行反硝化，得到反硝化中间水；

6、s4、将所述反硝化中间水依次送入多格微氧生物膜区，根据各格的氨氮浓度、溶解氧浓度和末端硝态氮与亚硝态氮浓度调节各格曝气量及硝化液回流量，得到微氧脱氮出水；

7、s5、对所述微氧脱氮出水依次进行泥水分离、深度过滤和消毒，并将处理水送入设置在合格回用水箱之前的隔离验证单元，按照预设回用用途各自对应的水质门槛生成用途验证结果，将符合对应水质门槛的处理水送入相应用途支路，将不符合水质门槛的处理水阻断于用途支路之外并回送处理，得到经用途验证的回用水。

8、可选的，s1包括：在各来源水的收集支路设置流量检测点和取样检测点，以所述流量检测点和取样检测点的输出作为负荷计算的数据来源，根据单位时间流量与对应污染物浓度确定颗粒物负荷、可利用碳换算负荷和氨氮负荷；

9、根据硝化回流液中硝态氮和亚硝态氮的浓度及回流流量确定所述电子供体需求；

10、以厌氧反应器设计允许的单位有效容积有机负荷上限和所述电子供体需求为配水约束，确定进入厌氧主流、内源碳储备支流和缓冲支流的水量；

11、根据检测器的校准有效期和同一检测量的冗余检测偏差是否落入预设偏差阈值确定的范围判定检测数据可信度，在检测数据可信度不满足预设条件时，将对应来源水分配至缓冲支流并限制其进入后续处理单元的流量。

12、可选的，s2包括：采用筛分与沉降中的至少一种方式去除所述厌氧主流中的颗粒物，并根据厌氧反应器当前有效容积、进水有机物浓度和设计允许的单位有效容积有机负荷上限确定进水流量；

13、将限流后的厌氧主流送入封闭厌氧反应器；

14、收集封闭厌氧反应器产生的气体并送入气体利用单元或除臭单元，将分离所得固体送入粪污固体处理单元。

15、可选的，s3包括：将所述内源碳储备支流分别送入至少两个相互独立的碳储格，并针对每次进入碳储格的水记录来源、填充时刻、体积、温度、酸碱度和初始可利用碳换算量；

16、根据储存龄期和温度对所述初始可利用碳换算量进行衰减修正，得到各碳储格的预计有效碳库存；

17、从待选碳储格向缺氧段投加校准剂量，根据投加前后硝态氮和亚硝态氮的下降量或氧化还原电位响应修正该碳储格的有效性系数，并根据修正后的有效碳库存选择碳储格；

18、按照缺氧段入口和中段各自的硝态氮与亚硝态氮负荷，确定所选碳储格向缺氧段入口和中段的分段投配量；

19、将响应未达到预设响应阈值或储存龄期超过预设龄期上限的储格水转入厌氧主流；

20、根据用于确定有效碳库存的检测器校准有效期、同一检测量的冗余检测偏差以及检测数据缺失状态确定传感数据可信度，在所述传感数据可信度不满足预设条件时将对应储格水转入缓冲支流；

21、进一步的，根据同一碳储格历次校准剂量对应的硝态氮与亚硝态氮下降量或氧化还原电位响应建立有效性系数更新序列；

22、采用更新后的有效性系数对该碳储格在当前温度和储存龄期下的预计有效碳库存进行修正；

23、当修正后的有效碳库存低于由缺氧段待去除硝态氮与亚硝态氮负荷和预设电子供体换算系数确定的需求量时，选择另一碳储格补充投配，或者降低该碳储格的分段投配量并启动外部碳源补偿支路。

24、可选的，s4包括：沿水流方向将微氧生物膜区划分为至少三个处理格，在每个处理格设置处理流量检测点、氨氮检测点和溶解氧检测点，并在末格出水端设置硝态氮与亚硝态氮检测点；

25、根据各格处理流量与对应氨氮浓度确定各格氨氮负荷，根据相邻检测周期的所述氨氮负荷变化确定各格的溶解氧设定值，根据各格溶解氧实测值与对应溶解氧设定值的偏差调节曝气量；

26、根据末格出水端的硝态氮与亚硝态氮浓度、硝化液回流流量以及硝化回流液中硝态氮和亚硝态氮的负荷调节由末格出水端返回缺氧段入口的硝化液回流量；

27、进一步的，在调节曝气量和硝化液回流量时，将各回用用途水质门槛中的氨氮指标上限按照数值升序排列并取首位值作为氨氮控制上限，将多格微氧生物膜区设计出水控制值中的硝态氮与亚硝态氮浓度上限作为含氧氮工艺控制上限；

28、在末格出水端的氨氮浓度超过氨氮控制上限时进入硝化优先状态，按照预设控制步长增加未达到溶解氧设定值的处理格的曝气量并保持硝化液回流量；

29、在末格出水端的氨氮浓度不超过氨氮控制上限且硝态氮与亚硝态氮浓度超过所述含氧氮工艺控制上限时进入回流优先状态，按照预设控制步长增加硝化液回流量，并依据所述硝化回流液中硝态氮和亚硝态氮的负荷限制硝化液回流量；

30、所述硝化优先状态与回流优先状态互斥。

31、可选的，s5包括：将泥水分离后的上清液依次通过颗粒过滤单元和吸附过滤单元，并采用含氯消毒、紫外消毒或臭氧消毒中的至少一种方式进行消毒；

32、按照冲洗、降尘和绿化中的每一回用用途对应的浊度上限、氨氮上限、消毒强度下限和微生物指标上限建立所述水质门槛，所述水质门槛的数值取自对应回用用途所适用的现行水质标准或养殖场预先备案的控制值；

33、在覆盖隔离验证单元一个完整换水周期的验证时窗内，全部检测指标均符合相应用途的水质门槛时生成该用途的合格结果；

34、在浊度或消毒指标不符合水质门槛时回送至深度过滤入口，在氨氮指标不符合水质门槛时回送至多格微氧生物膜区的末格；

35、进一步的，所述隔离验证单元按进水批次设置批次标识，并将批次标识与验证时窗、取样时刻、检测结果、用途验证结果和阀门状态关联存储；

36、用途验证结果生成前，保持通往冲洗、降尘和绿化用途支路的阀门关闭；

37、同一批次对应多个合格用途时，根据当前回用需求指令和预先存储的用途优先级表选择一个用途支路并保持其他用途支路关闭；

38、在任一微生物指标检测结果缺失或超过对应上限时关闭全部用途支路并将该批次回送至深度过滤入口；

39、进一步的，处理控制器从用于储存内源碳储备支流的至少两个独立碳储格获取有效碳库存和分段投配量，并将所述分级配水结果、所获取的有效碳库存与分段投配量、各格曝气量、硝化液回流量、用途验证结果及不合格批次回送位置写入批次运行记录；

40、根据各检测器的校准有效期、同一检测量的冗余检测偏差和检测数据缺失状态分别确定分级配水检测数据、碳储格检测数据、微氧控制检测数据和用途验证检测数据的可信度；

41、作为异常处理，在分级配水检测数据可信度不满足预设条件时将对应来源水送入缓冲支流，在碳储格检测数据可信度不满足预设条件时将对应储格水转入厌氧主流或缓冲支流，在微氧控制检测数据可信度不满足预设条件时保持曝气量和硝化液回流量为最近一次可信检测周期对应的控制量并将微氧脱氮出水回送至多格微氧生物膜区的末格，在用途验证检测数据可信度不满足预设条件时保持用途支路关闭并将对应批次保留在隔离验证单元，且在隔离验证单元达到设计容积上限时将对应批次回送至深度过滤入口。

42、本发明的有益效果是：

43、1、通过以厌氧反应器允许有机负荷和硝化回流液电子供体需求共同约束三支流分配，使颗粒物、有机碳和氨氮负荷在进入后续单元前获得协调，减轻来源水和作业周期波动对厌氧及缺氧处理的冲击。

44、2、通过独立碳储格的储存龄期与温度修正、校准剂量响应更新以及缺氧入口和中段分段投配，使内源碳投加量与待去除硝态氮和亚硝态氮负荷对应，并结合多格微氧生物膜的曝气与硝化液回流反馈调节，减少碳源欠投、过投和无效曝气。

45、3、通过在合格回用水箱之前设置隔离验证单元，将批次检测结果与用途支路阀门状态关联，并对检测不合格或可信度不足的处理水实施阻断和分阶段回送，降低未经验证处理水进入冲洗、降尘或绿化支路的风险。