养殖废水除磷沉淀处理方法及装置与流程

本发明涉及养殖废水处理，具体涉及一种养殖废水除磷沉淀处理方法及装置。

背景技术：

1、规模化畜禽养殖过程中会产生大量养殖尾水，废水中富含残饵、粪便悬浮物、胶体大分子、磷酸盐、氨氮及微量重金属等污染物，其中磷元素超标是造成水体富营养化、引发水华、赤潮等环境污染问题的核心诱因之一。当前，养殖废水除磷沉淀处理工艺已被广泛应用于畜禽养殖污水治理领域，但现有常规处理技术在实际应用中的整体工艺完整性、处理稳定性和资源化利用率不足，难以满足规模化养殖废水高标准、稳定化的除磷净化需求。

2、首先，现有养殖废水预处理工艺体系不完善，过滤处理层级单一、针对性差，无法实现分级精准过滤。目前市面上常规废水处理设备的过滤部件多为单层过滤结构，滤孔孔径固定，仅能拦截废水中的大颗粒块状杂质，无法根据杂质粒径差异进行逐级筛分过滤。养殖废水中污染物形态复杂，既存在残饵、畜禽粪便等大颗粒固态杂物，也包含细小悬浮颗粒、蛋白质及胶体类大分子杂质，单一过滤层级无法实现不同粒径污染物的分层截留。一方面细小杂质易穿透过滤结构进入后续反应工序，干扰药剂反应和沉淀效果；另一方面大颗粒杂质易直接堆积在过滤部件表面，造成过滤通道快速堵塞，导致过滤效率骤降、设备运维频率大幅提升，不仅缩短了过滤装置的使用寿命，还极易造成预处理出水水质波动，为后续除磷处理埋下隐患。

3、其次，调节反应池作为废水药剂反应、除磷沉淀的核心场所，调节反应池承担着废水水质调控、酸碱平衡、药剂混合、络合结晶等核心工序，是衔接物理预处理与化学除磷沉淀的核心设备，其内部反应均匀性直接决定整体废水处理质量。但现有调节反应池普遍采用固定式单轴搅拌结构，搅拌杆件位置固定、搅拌模式单一，仅能实现池体内局部水体的水平搅动，无法形成全方位、立体化的搅拌效果，加之常规调节反应池内过滤后的初级废水都是集中注入，难以迅速分散在较大的调节反应池内，更加导致搅拌均匀性不足，搅拌效率较低。例如，在实际处理过程中，容易出现水体搅拌死角、局部药剂浓度不均、水质分层、酸碱梯度差异大等问题，导致投加的除磷药剂无法与废水充分接触混合，药剂团聚、局部反应过度或反应不充分的现象频发。

4、再者，现有养殖废水除磷技术的药剂配比、反应调控、结晶诱导体系不完善，适配性和精准度不足。常规除磷药剂多采用单一药剂或简单复配药剂，活性较低，对养殖废水中复杂磷组分的去除针对性差，且无法根据废水实时水质动态调控药剂投加量与反应条件。同时，传统工艺缺乏精准的ph动态调控机制，无法稳定维持磷酸盐结晶的最优弱碱性环境，酸碱波动会直接抑制鸟粪石晶体的生成，导致磷元素固化效果差、沉淀絮体松散，固液分离难度大。此外，传统工艺无晶种诱导结晶、梯度絮凝强化沉降的配套工序，仅依靠药剂自然反应沉淀，反应速率慢、沉淀效率低，细小磷絮体难以彻底分离，残余微量磷污染物无法有效去除，出水水质难以达标。

5、综上，现有养殖废水除磷沉淀处理技术存在工艺体系仍待进一步完善，包括过滤无法分级易堵塞，核心反应池搅拌不均匀，导致药剂反应不充分、除磷效率低、资源利用率低等诸多问题，亟需一种工艺完整、过滤精准、反应均匀、除磷高效且可资源化回用的养殖废水除磷沉淀处理方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种养殖废水除磷沉淀处理方法及装置，以解决现有技术中的养殖废水处理工艺不够完善，原始养殖废水各类污染物分离过滤性差，对于预处理后的废水与后续一系列药剂的混合搅拌不够均匀，综合除磷效率较低的问题。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种养殖废水除磷沉淀处理方法及装置，包括以下步骤：

4、s1、废水预处理：将收集的养殖废水依次通过格栅、沉淀池及石英砂过滤装置，去除废水中的残饵、粪便、悬浮颗粒物及大分子杂质，得到预处理废水；

5、s2、水质调控：将预处理废水送入调节反应池，在线检测废水ph值、总磷浓度及氨氮浓度，通过投加氢氧化钠或稀硫酸溶液，将废水ph值精准调控至9.0-10.5的弱碱性结晶区间；

6、s3、复合除磷药剂投加与反应：向调节后的废水中投加复合改性除磷药剂，同时配合转速由高到低的梯度搅拌进行反应，药剂与废水充分混合反应15-25min，所述复合改性除磷药剂按质量份计，由改性氯化钙4-6份，聚合氯化铝2-3份，硫酸镁1-2份，改性沸石粉末0.5-1复配而成；

7、s4、晶种诱导协同沉淀：反应完成后，向反应池内投加磷酸铵镁晶种，静置诱导结晶30-45min，促使废水中磷酸盐、氨氮与金属离子结合生成致密鸟粪石晶体絮体，实现磷的固化沉淀；

8、s5、絮体强化沉降分离：向结晶后的废水中投加微量阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂，搅拌后静置沉降，实现絮体与水体的彻底分离，分离得到上清液与含磷沉淀污泥；

9、s6、出水深度净化与污泥资源化处理：上清液经活性炭吸附过滤后达标排放或循环回用；含磷沉淀污泥经脱水、干燥、研磨处理后，作为缓释磷有机肥原料或晶种循环回用。

10、进一步的，步骤s1中，所述格栅为多层叠置式格栅，格栅孔径分别为2mm与0.5mm，过滤流速控制在0.8-1.2m/s；石英砂过滤装置的石英砂粒径为0.8-1.2mm，过滤层厚度为80-120cm；

11、步骤s2中，在线水质检测频率为1次/5min，氢氧化钠溶液质量分数为5%-10%，稀硫酸溶液质量分数为3%-8%，ph调控精度误差≤±0.2。

12、进一步的，步骤s3中，所述复合改性除磷药剂的制备方法为：将氯化钙置于60-80℃烘箱烘干2h，采用球磨机研磨至200目粉末，加入质量分数2%的柠檬酸溶液改性活化30min，烘干后与聚合氯化铝、硫酸镁、改性沸石粉末混合均匀，得到复合改性除磷药剂；药剂投加量根据废水总磷浓度调控，控制ca/p摩尔比为(2.8-3.2):1；

13、所述梯度搅拌工艺为：先以200-250r/min快速搅拌3-5min，实现药剂快速分散，再以100-150r/min中速搅拌10-15min，保证充分络合反应，最后以50-80r/min低速搅拌2-5min，初步形成微小絮体。

14、进一步的，步骤s4中，所述磷酸铵镁晶种粒径为100-200目，晶种投加量为废水体积的0.05%-0.15%，结晶反应温度控制在25-35℃；

15、步骤s5中，所述阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂的分子量为1200-1500万，投加量为2-5mg/l，低速搅拌转速为30-50r/min；

16、步骤s6中，活性炭吸附过滤采用柱状活性炭，粒径3-5mm，吸附层厚度60-80cm，过滤流速0.5-0.8m/s；沉淀污泥经板框压滤机脱水后含水率≤60%，干燥温度为45-55℃。

17、本发明还提出了一种养殖废水除磷沉淀处理装置，能应用于前述发明中的养殖废水高效除磷沉淀处理方法，主要包括顺次连通的初级过滤池、沉淀池、精滤池和调节反应池；初级过滤池内竖直间隔地设有若干层格栅，由上至下方向上的格栅的孔隙变小，初级过滤池底部与所述沉淀池的顶端连通；沉淀池的一侧具有竖直开设的溢水孔，溢水孔内竖直滑动配合地安装有一块挡水板，以改变溢水水面的高度；精滤池的顶端口位于所述溢水孔下侧并与之连通，精滤池内设有用于精细过滤水的石英砂填充层，精滤池的底端与所述调节反应池连通。

18、其中，调节反应池内设有转轴水平布置的搅拌杆件，搅拌杆件的转轴的两端分别转动安装在一个滑块内，滑块竖直滑动地安装在调节反应池的侧壁中，其中一滑块与竖直滑动密封伸入调节反应池侧壁内的伸缩杆连接，以能竖直移动；所述调节反应池的侧壁内靠滑块处还竖直地固定有齿条；所述转轴靠端部固定的齿轮与齿条保持啮合；在调节反应池内还竖直滑动密封地设有一块密封板，密封板在竖直滑动过程中始终将齿条和滑块彻底封闭在调节反应池的侧壁内，密封板与所述转轴垂直地套设在转轴上，且转轴能在密封板内动密封地转动，以便所述伸缩杆伸缩移动时，搅拌杆件一边自转一边在调节反应池内竖直移动。

19、进一步的，每一块所述格栅的上表面滑动安装有一块刮板，刮板通过安装在初级过滤池的推杆移动而将格栅上的沉积物刮至一侧；还包括连接在初级过滤池一侧之外的吸污管道；在刮板正对格栅一侧的表面内水平滑动密封地连接有一块滑板，滑板背对沉积物的一侧固定有一根触杆，触杆上串联地固定有一块直径比其直径更大的滑柱，滑柱与安装在推杆内的一个触碰开关正对设置，且二者通过之间的复位弹簧隔开，当滑板被挤压到设定程度时，复位弹簧被压缩至触杆按压到触碰开关的位置，该触碰开关按下后使得所述吸污管道的吸污功能启动。

20、进一步的，所述溢流孔的底端外沿水平固定有一块渡水板，渡水板两侧朝上卷边形成渡水槽；渡水板的自由端位于所述精滤池的顶端口处；渡水板下方的精滤池侧壁上转动安装有丝杆机构，丝杆机构的螺杆上螺纹套接有螺纹座，螺纹座竖直滑动地位于精滤池外侧壁上的条形滑槽内并与所述挡水板固定连接。

21、进一步的，所述调节反应池水平安置且其上方固定有沿其长度方向设置的布水管，布水管与调节反应池各自具有能彼此同轴连通的第一过水孔和第二过水孔，第一过水孔沿着布水管的轴向均匀间隔布置。

22、进一步的，所述沉淀池背离精滤池的一侧具有安装板，两所述密封板各自穿出调节反应池的顶端后对应地滑入所述安装板和所述精滤池的外侧壁内；在所述调节反应池底部固定有用于支撑调节反应池的若干块立板，位于最两端处的两块立板分别供两密封板各自穿出调节反应池的底端后对应地滑入。

23、进一步的，调节反应池的内侧壁中央竖直地设有阶梯槽，以供所述齿条固定安装以及供所述滑块滑动安装；在所述密封板背离阶梯槽一侧的中央，同轴凸起地具有一个圆锥台，圆锥台的中心孔的侧壁上同轴地嵌有与转轴接触的密封环，转轴上固定有转动配合地位于圆锥台大端面内的定位轴肩，圆锥台的小端面上可拆卸地固定有封盖，该封盖将转轴上的定位台阶轴向压住而实现转轴在密封盖内的转动密封安装，并使得密封盖将所述阶梯槽的槽口彻底覆盖密封。

24、本发明的有益效果在于：

25、该一种养殖废水除磷沉淀处理方法及装置,通过对工艺进一步完善构建，废水分级预处理、精准水质调控、梯度药剂反应、晶种诱导结晶、强化絮凝沉降及资源化回用的闭环工艺设计，结合独特的调节反应池立体搅拌结构，取得了诸多显著的技术优势和有益效果：

26、1、采用梯度搅拌与额定药剂配比体系，实现高效络合除磷，除磷效果大幅提升：本发明自主研发多配比复合改性除磷药剂，通过烘干、研磨、柠檬酸活化改性工艺提升药剂活性，多组质量配比可适配不同污染浓度的养殖废水，同时根据废水实时总磷浓度动态调控药剂投加量，精准控制ca/p摩尔比，保障除磷反应充分进行。并同时配套快、中、慢三段式梯度搅拌工艺，分段适配药剂分散、络合反应、絮体成型的不同阶段需求，快速搅拌避免药剂团聚结块，中速搅拌保障络合反应彻底，低速搅拌促进微小絮体成型，有效解决传统工艺药剂混合不均、反应不充分、除磷效率低的问题。

27、2、引入晶种诱导结晶搭配絮凝强化沉降工艺，实现磷元素高效固化与彻底分离：本发明采用磷酸铵镁晶种诱导结晶技术，依托高纯晶种的诱导作用，促使废水中游离磷酸盐、氨氮与钙、镁金属离子快速结合，生成结构致密、稳定性强的鸟粪石晶体絮体，实现水体中磷元素的高效固化与初步沉淀。后续投加精准剂量的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂，通过低速轻柔搅拌避免絮体破碎，促使细小晶体絮体快速团聚变大，大幅提升絮体沉降速率，实现固液彻底分离，有效解决传统工艺絮体松散、沉降缓慢、细小磷絮体残留的问题，显著提升除磷沉淀效果。

28、3、深度净化保障出水达标，实现废水循环回用，降低养殖用水成本：本发明在固液分离后增设活性炭深度吸附工序，通过高精度柱状活性炭吸附层，有效吸附水体中残余微量磷化物、有机物等污染物，对出水进行深度净化，彻底保障处理后水质稳定达标排放。同时，洁净上清液可直接回流至养殖车间循环回用，大幅减少养殖新鲜水资源取用，降低规模化养殖的用水成本和废水外排处置压力，实现养殖水资源的循环高效利用。

29、4、实现含磷污泥资源化利用，构建闭环环保处理体系，经济效益与环保性兼具：本发明摒弃传统污泥废弃处置模式，对处理产生的高浓度含磷沉淀污泥进行资源化深加工，通过机械脱水、恒温干燥、超细研磨后，可制备为缓释磷有机肥原料，实现废弃磷资源的回收再利用。同时，部分研磨后的粉体可作为晶种循环投入后续废水处理工序，减少晶种外购成本，降低整体处理能耗和药剂消耗。整套工艺实现了废水净化、污泥资源化、物料循环回用的闭环处理，兼顾环境效益、经济效益和社会效益，适配规模化畜禽养殖废水批量、稳定、低成本处理的需求，应用前景广阔。

30、5、实现废水分级精准预处理，彻底解决过滤堵塞问题，保障进水水质稳定：采用多层叠置式梯度孔隙的格栅搭配石英砂精细过滤的多级预处理工艺，各层格栅孔径从上至下逐级递减，可分级拦截废水中残饵、粪便、大颗粒悬浮物、细小悬浮颗粒及胶体大分子等不同粒径杂质，实现杂质分层精准截留，彻底规避单一过滤结构过滤不彻底、杂质穿透的问题。同时配套设计格栅自动刮除，感应触碰式自动吸污，可实时清理格栅表面堆积杂质，从根源上杜绝过滤部件堵塞、过滤效率衰减的问题，持续保障预处理出水水质洁净，彻底剔除固态杂质对后续除磷反应的干扰，为后续药剂反应、结晶沉淀提供稳定的进水基础条件。

31、6、优化调节反应池核心结构，实现全方位多运动模式下的均匀搅拌，大幅提升药剂反应均匀性：本发明对作为核心反应媒介的调节反应池进行结构性改良，非传统固定轴式搅拌模式，创新性地采用可升降式齿轮齿条联动搅拌结构，通过伸缩杆带动搅拌杆件竖直升降，同时依托齿轮齿条啮合实现搅拌杆件同步自转，形成立体化、无死角的搅拌效果，彻底解决传统反应池搅拌不均、存在搅拌死角、水质分层的弊端。

32、此外，搭配池体均匀布水结构，使预处理废水均匀分散进入反应池，避免局部水流冲击和水质不均问题，让废水与除磷药剂、酸碱调节剂、晶种更快更充分接触混合，全程保障池体内水质、药剂浓度均匀一致，为络合反应、结晶沉淀提供稳定的反应环境，从核心环节提升除磷反应效率和完整性。同时配套双向密封限位结构，彻底隔绝水体与传动部件，避免设备腐蚀卡滞，大幅提升设备运行稳定性和使用寿命。

33、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。