一种适于奶牛养殖废水处理的模块化集成工艺方法技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别是涉及一种适于奶牛养殖废水处理的模块化集成工艺方法。针对城镇农村分散式奶牛养殖农场在养殖过程中产生的高浓度有机废水处理的问题，进行工艺集成与参数化设计，实现工艺模块化、智能化、集成化。
背景技术
传统的一家一户小规模的奶牛养殖废水可用作农作物施肥利用，随着城市化进程加快及对奶制品需求量的增加，传统的养殖方式已不能满足对奶类产品的需求，集约化奶牛养殖场逐渐发展起来，但是这种小型的奶牛养殖场仍以家庭或合作社农场方式运营，仍然分布在广袤的农村地区，并没有集中规模，养殖奶牛及初加工过程产生的有机废水并没有得到有效处理，给局部环境带来了极大的威胁。
奶牛养殖场废水是指奶牛尿液、粪便、饲料残渣、滴漏奶液、冲洗水及工人生活、生产过程中产生的废水的总称，是一种典型的高浓度有机废水，对周围环境危害较大。奶牛养殖废水水质与畜舍结构、清粪方式、冲洗水的使用、饲料营养成分及生产管理等有关，水中含有大量的有机物、氮、磷、悬浮物、致病菌、重金属元素、残留兽药、蛋白质和脂肪等成分，一般具有以下性质：(1)废水中含有部分粪、尿液，有机物含量高、悬浮物浓度高、氨氮浓度很高，同时色度较深；(2)废水中存在大量的有机污染物，废水B/C一般为0.35～0.6，可生化性较好；(3)废水中的固体残渣主要为有机物质，如不进行有效固液分离，就会增加后续处理负荷，处理较为困难，影响处理效果；(4)废水中含有毒性污染物，如重金属、残留兽药和大量的病原体等，不经过处理就排放于环境会造成生态环境的严重污染。
奶牛养殖废水的处理模式主要有还田利用、自然处理及集中处理等。随着社会经济的发展，用于消纳或处理粪便污染水的土地将越来越少，同时自然处理模式存在着传播疾病的危险，会带来二次污染的问题，其利用具有很大的局限性，因此集中处理模式受到了广泛的关注，并逐渐成为研究的重点。分散式奶牛养殖场废水处理要求具有灵活、高效、便捷、智能等特点，多数采用厌氧-好氧-生物净化组合工艺，根据废水的性质，结合各种废水处理工艺的特点，要选择有针对性和有效的处理方法，同时废水处理工艺设计时应保证废水处理设施经济、有效、稳定的运行。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种适于奶牛养殖废水处理的模块化集成工艺方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种适于奶牛养殖废水处理的模块化集成工艺方法，废水经监测模块监测，由计算机控制分别进入固液分离模块、一级物化模块、二级生化模块及三级深度处理模块进行处理，具体包括如下步骤：
第一步：通过监测模块监测进水值，判断SS值，当SS小于50mg/L时，判断含沙量；当SS大于50mg/L时，进入固液分离模块的离心过滤器过滤，过滤后的出水进行含沙量的判断；
第二步：判断含沙量，当含沙量小于5％时，进入一级物化模块；当含沙量大于5％时，进入固液分离模块的气浮旋流分离器，经气浮旋流分离器分离的出水进入一级物化模块；
第三步：出水经一级物化模块调节均合和絮凝气浮；
第四步：监测出水值，如达标，则进行二级物化模块；如不达标，则重复上述第一～第四步骤；
第五步：监测进入二级生化模块的进水值，判断SCOD值，当进水SCOD＞1200mg/L，进入二级物化模块的高效厌氧滤池中反应，否则进行二级物化模块的完全混合厌氧接触氧化室反应；当二级物化模块的高效厌氧滤池出水SCOD＞8000mg/L，采用回流方式，减小厌氧滤池的进水负荷。
第六步：当二级生化厌氧子模块出水SCOD≯8000mg/L，进入半间歇式生物转盘，经半间歇式生物转盘后进入三级深度处理模块的活性碳滤罐，再经紫外线消毒仪进行消毒，对消毒后的水进行监测；
第七步：监测出水值，当SS＜10mg/L时，TN＜15mg/L或TP＜0.5mg/L时，满足要求，结束程序；当不满上述要求时，运行二级物化模块的好氧生化子模块，然后进行三级深度处理模块的活性碳滤罐、紫外线消毒。
进一步地，所述固液分离模块包括侧流离心过滤器和旋流分离器，分离废水中大颗粒悬浮物或沉淀物。
进一步地，所述侧流离心过滤器转鼓长度为直径的2.0～4.0倍，转速与直径满足：n2·D·10-6＝2.3～3.0，其中：n——转速r/min；D——直径m。
进一步地，所述一级物化模块为气浮调节池，内置絮凝气浮药剂，絮凝气浮药剂的投放量：根据水温选择，当温度低于12℃，投加三氯化铁与阴离子聚丙烯酰胺；当温度不低于12℃，投加PAC与HPAM(阴离子聚丙烯酰胺)。
进一步地，所述二级生化模块设置厌氧子模块和好氧子模块，其中厌氧子模块包括并列设置的高效厌氧滤池和完全混合厌氧接触池，好氧子模块包括并列设置的半间歇式生物转盘、间歇式膜生物反应器。
进一步地，所述间歇式膜生物反应器，以A/O方式运行，缺氧、好氧时间比1:(3～5)，反应时间根据进水浓度改变，当进水COD浓度小于500mg/L时，好氧时间8～12h；当进水COD浓度500～2000mg/L时，好氧时间12～16h；当进水COD浓度大于2000mg/L时，好氧时间大于16h，反应器在缺氧时间段进水，在好氧时间段出水。
本发明的有益效果：
1.本发明适于浓度高、成分复杂且波动大的小、快、散奶牛养殖场废水处理。
2.本发明工艺组合模块化程度高，有利于技术转化为集成设备，节省空间。
3.本发明工艺组合技术先进，能够同时处理COD、氮、磷，稳定达标，出水可再生利用。
附图说明
图1为本发明工艺路线图。
图2、图3为本发明计算机程序框图。
1、监测模块；2、固液分离模块；3、一级物化模块；4、二级生化模块；5、深度处理模块；6、计算机。
a.离心过滤器；b.旋流分离器；c.气浮调节池；d.高效厌氧滤池；e.完全混合接触氧化反应器；f.半间歇式生物转盘；g.IMBR(间歇式膜生物反应器)；h.活性砂滤罐；i.紫外线消毒仪。
-----------工艺线路；———信号输入输出线。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步阐述。
实施例：本发明一种适于奶牛养殖废水处理的模块化集成工艺方法，奶牛养殖废水经在线水质监测模块1监测，由计算机6控制分别进入固液分离模块2、一级物化模块3、二级生化模块4及三级深度处理模块5进行处理，具体包括如下步骤：
第一步：通过监测模块1监测进水值，判断SS值，当SS小于50mg/L时，判断含沙量；当SS大于50mg/L时，进入固液分离模块2的侧流离心过滤器a过滤，过滤后的出水进行含沙量的判断；
第二步：判断含沙量，当含沙量小于5％时，进入一级物化模块；当含沙量大于5％时，进入固液分离模块2的气浮旋流分离器b，经气浮旋流分离器b分离的出水进入一级物化模块3；
第三步：出水经一级物化模块3的气浮调节池调节均合和絮凝气浮；
第四步：监测出水值，如达标，则进行二级物化模块4；如不达标，则重复上述第一～第四步骤；
第五步：监测进入二级生化模块的进水值，判断SCOD值，当进水SCOD＞1200mg/L，进入二级物化模块的高效厌氧滤池中反应，否则进行二级物化模块的完全混合厌氧接触氧化室反应；当二级物化模块的高效厌氧滤池出水SCOD＞8000mg/L，采用回流方式，减小厌氧滤池的进水负荷。
第六步：当二级生化厌氧子模块出水SCOD≯8000mg/L，进入半间歇式生物转盘，经半间歇式生物转盘后进入三级深度处理模块的活性碳滤罐，再经紫外线消毒仪进行消毒，对消毒后的水进行监测；
第七步：监测出水值，当SS＜10mg/L时，TN＜15mg/L或TP＜0.5mg/L时，满足要求，结束程序；当不满上述要求时，运行二级物化模块的好氧生化子模块，然后进行三级深度处理模块的活性碳滤罐、紫外线消毒。
所述固液分离模块2包括侧流离心过滤器a和旋流分离器b，主要分离养殖废水中动物粪便和部分食物残渣等有机质，将大颗粒悬浮物或沉淀物从废水中分离出来，避免后续处理设备堵塞，降低了废水的有机负荷量。
所述侧流离心过滤器a转鼓长度为直径的2.0～4.0倍，转速与直径满足：n2·D·10-6＝2.3～3.0，其中：n——转速r/min；D——直径m。
所述一级物化模块3为气浮调节池c，带有调节均合和絮凝气浮功能，并集成于同一反应器内，调节容积为日均处理水量的3～5倍。气浮调节池内置絮凝气浮药剂，絮凝气浮药剂的投放量：根据水温选择，当温度低于12℃，投加三氯化铁与HPAM(阴离子聚丙烯酰胺)；当温度不低于12℃，投加PAC与HPAM(阴离子聚丙烯酰胺)。
所述二级生化模块设置串联连接的厌氧子模块和好氧子模块，其中厌氧子模块包括并列设置的高效厌氧滤池和完全混合厌氧接触池，好氧子模块包括并列设置的半间歇式生物转盘、IMBR(间歇式膜生物反应器)。
高效厌氧滤池(EAF)是一种内部装填有微生物载体(即滤料)的厌氧生物反应器，采用新型聚酯纤维球滤料作为载体，空隙率达到85％，比表面积50000～100000m2/g，厌氧微生物部分附着生长在滤料上，形成厌氧生物膜，部分在滤料空隙间悬浮生长，固液分离出流流经挂有生物膜的滤料，生物膜表面吸附水中的有机物，通过生物膜中的微生物降解转化，主要应用于溶解性有机物浓度高的水质，最大有机负荷通常在8～18kgCOD/(m3·d)之间，净化后的水通过排水设备排至池外，所产生的沼气被收集利用。
完全混合厌氧接触池，反应池内设置异流折板，污水由设置在每个折板间隔底部的布水器进入反应器，折板水流以上下折流的形式流经整个反应区，创造了良好的水力条件，使反应器的容积利用率大幅提高，具有稳定的生物固体截留能力及微生物种群分布条件，适于处理高浓度的有机废水，处理效果良好且稳定。
半间歇式生物转盘，采用两级生物转盘串联布置，一级转盘间歇运行，盘片表面有机负荷12～15gBOD5/(m2·d)；二级生物转盘连续运行。
所述IMBR(间歇式膜生物反应器)，以A/O方式运行，缺氧、好氧时间比1:(3～5)，反应时间根据进水浓度改变，当进水COD浓度小于500mg/L时，好氧时间8～12h；当进水COD浓度500～2000mg/L时，好氧时间12～16h；当进水COD浓度大于2000mg/L时，好氧时间大于16h，反应器在缺氧时间段进水，在好氧时间段出水，此方式运行无需沉淀工序。
三级深度处理模块4包括活性砂过滤罐h、紫外线消毒子模块i，两者串联布置。
在进水端设置在线监测模块1，通过对原水的水质信息收集、分析，将结果输出至计算机6，由计算机6向个模块或子模块单元发出信号，以控制整体工艺的自动化运行。