CN101481180A - 一种养猪废弃液净化处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废弃物处理，具体为一种养猪废弃液净化处理方法及装置，解决养猪废弃液污染环境的问题。将养猪产生的废弃物进行固液分离后，采用吸附、过滤和自净化技术，首先将分离后的养猪废液进入一次吸附过滤池进行一次吸附过滤，然后滤液进入自净化沉淀池进行净化沉淀处理，再进入二次吸附过滤池进行二次吸附过滤处理，处理后的废水达标排放。净化处理装置包括依次设置、相互连通的一次吸附过滤池、自净化沉淀池和二次吸附过滤池，吸附过滤池内设有滤料，滤料为炉渣、作物秸秆、沸石和碎石之一层或多层。本发明工艺简单、成本低廉，容易实施，适合于家庭式养猪场或小型养猪场废弃液的净化处理和达标排放。

Description

一种养猪废弃液净化处理方法及装置
技术领域
本发明涉及废弃物处理技术，具体为一种养猪废弃液处理方法及装置。
背景技术
近年来，随着畜牧业的快速发展，畜牧业养殖规模日益递增，畜禽废弃物污染问题日益突出。养猪粪尿露天堆置场在雨季的地表径流是造成地表水、地下水污染的主要途径。由于粪尿的淋溶性很强，粪尿中的氮、磷及BOD等淋溶量很大，如不妥善处理，就会通过地表径流和渗滤进入地下水层，或在土壤中积累，造成土壤污染。猪场的粪污包括固体和液体两个方面：一是固体，即干粪，比较容易处理。可直接出售给农户作肥料或饵料，亦可进行生物发酵，生产出猪粪生物有机肥，这种肥料除了保持猪粪本身的肥效外，其中的有益菌能起到除臭、除湿、杀灭病原微生物的作用。若同时加入相应的菜粕、微量元素等还可制成生物有机肥。二是液体，即污水，是从猪舍的沟渠集中排放到污水池内高浓度的有机污水。目前的处理方法一般是首先进行固、液分离(可用沉淀法、过滤法和离心法等)将分离出的固体部分作干粪处理，液体部分再进行生物氧化、厌氧处理或用于人工湿地。再则是进行沼气发酵，但沼气发酵仅仅是利用粪尿转化为能量的一个过程，不能作为粪便处理的全部。因为沼气发酵只能除去粪水中30-40％有机物，还有60-70％有机物仍要处理。沼气产生需要较高环境温度，往往在冬天需要沼气时不产生沼气，而夏天不要沼气时，则沼气很多，另外，由于沼气处理法受到基础建设及管理方面的条件限制，在小型养猪企业或家庭养殖的应用方面亦受到很大限制，推广应用面不宽。
一头猪的日排泄粪尿约为3-6kg计。如果采用水冲式清粪，一头猪日污水排放量约为10-30kg，100头猪一天约为1-3吨。冲洗污水进水的生化需氧量(BOD)为1000-4000mg/L。虽然我国在养猪废液处理方面做了大量工作，形成的一系列的养猪废弃物处理技术和方法，但针对中小规模养殖户的污水处理方法在推广应用方面还存在较多空白，设计出适合中小规模养殖户的养猪废弃液净化处理方法和工艺将具有十分重要的意义和广阔的市场应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种养猪废弃液净化处理方法及装置；采用斜板筛法将养猪产生的废弃物进行固液分离，采用吸附、过滤和生物发酵自净化，将高浓度的养猪废弃液进行快速净化，达标排放，吸附过滤料可制作成有机肥料；净化处理装置包括吸附过滤池和自净化沉淀池；其工艺简单、成本低廉，解决养猪废弃液污染环境的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种养猪废弃液净化处理方法，将养猪产生的废弃物进行固液分离后，采用吸附、过滤和自净化技术，首先将分离后的养猪废液进入一次吸附过滤池进行一次吸附过滤，然后滤液进入自净化沉淀池进行净化沉淀处理，再进入二次吸附过滤池进行二次吸附过滤处理，处理后的废水达标排放。
具体方法详述如下：
1)养猪废弃物的固液分离：养猪废水在进入吸附过滤池前，先利用筛滤法进行固液分离。本发明使用斜板筛法进行废弃物的固液分离：猪粪尿水沿斜板筛筛面下流，液体通过筛孔流到筛板背面的水槽，固体物沿筛面下滑到下部，清理固体物质，可用做堆肥。
2)废液的一次吸附过滤：经固液分离后的废水进入一次吸附过滤池，废液通过一次吸附过滤池的过滤层后进入渗水沟，通过排水沟排出，进入自净化沉淀池。
3)吸附过滤后废液的自净化沉淀：经过一次吸附过滤池吸附过滤后的废液，直接流入到自净化沉淀池。废液在自净化沉淀池自净化沉淀1-3天，上层液体部分排施到二次吸附过滤池，清理沉淀物，在沉淀物加入粘土或有机物料，混合后作堆肥处理。
4)废液的二次吸附过滤与排放：经过自净化沉淀处理后的废液，通过二次吸附过滤池的过滤层后进入渗水沟，通过排水沟排出。
一种养猪废弃液净化处理装置，净化处理装置包括依次设置、相互连通的一次吸附过滤池、自净化沉淀池和二次吸附过滤池，吸附过滤池内设有滤料，滤料为炉渣、作物秸秆、沸石和碎石之一层或多层。
所述一次吸附过滤池为长方体，长和宽分别为1-2.5m、高为0.95-1.50m；一次吸附过滤池上方的布水横管离地面10-15cm，滤料自上而下依次为炉渣层10-15cm、作物秸秆层20-30cm、炉渣层10-15cm、作物秸秆层20-30cm、沸石层1-2cm、作物秸秆层15-20cm、碎石层10-20cm，碎石层下为渗水板。
所述自净化沉淀池为长方体，长和宽分别为1-2.5m，高为0.95-1.50m，两个自净化沉淀池交替使用，在吸附过滤池与自净化沉淀池之间的通道上设有可以开关的挡板。
所述二次吸附过滤池为长方体，长和宽分别为1-2.5m，高为0.95-1.50m；二次吸附过滤池上方的布水横管离地面10-15cm，滤料依次为炉渣10-15cm、作物秸秆30-40cm、炉渣10-15cm、作物秸秆30-40cm、碎石层10-15cm，碎石层下为渗水板。
所述滤料中炉渣各种工业及民用锅炉或炉窑燃烧煤炭后排出的固体废弃物；所述作物秸秆包括稻草、麦秸、玉米秸或高粱秸，秸秆切成1-3cm长；沸石为天然沸石经粉碎后过20-40目筛的市售产品；碎石为普通石块，粒径在3-10cm。
本发明具有如下优点：
1.本发明工艺简单，容易实施，原料充足，所用主要原料价格低廉。
2.本发明中的废液吸附过滤采用生物膜的技术原理。滤料中的炉渣、作物秸秆、碎石可就地取材，沸石价格低廉。滤料可截留废液中的悬浮物质，并能使微生物快速繁殖，微生物又进一步吸附了废液中的溶解性有机物和胶体有机物而逐渐生长形成生物膜，达到对废液进行吸附和净化的效果。
3.本发明中自净化沉淀过程部分采用活性污泥技术原理，使好氧微生物处理与厌氧微生物处理相结合，废液在曝气池中，通过微生物的絮凝作用，使部分悬浮物沉淀，达到降低氮、磷和有机物浓度的效果。
4、本发明中的二次吸附过滤是为了进一步提高废液中的氮、磷和有机物去除率，从而达到达标排放。
5、本发明中分离出的固体废物适合作为有机堆肥的原料，堆肥适合无公害农产品生产用肥。
6、本发明适合于家庭式养猪场或小型养猪场废弃液的净化处理和达标排放。
附图说明
图1为养猪废弃液净化处理方法的流程图。
图2为1号吸附过滤池示意图。
图3为2号吸附过滤池示意图。
图中，1、斜板筛；2、进液口；3、1号吸附过滤池；4、1号挡板；5、2号挡板；6、1号自净化沉淀池；7、2号自净化沉淀池；8、3号挡板；9、4号挡板；10、2号吸附过滤池；11、出液口；
301、1号进水管；302、1号布水横管；303、1号炉渣层；304、1号秸秆层；305、1号沸石层；306、1号碎石层；307、1号渗水板；308、1号渗水沟；309、1号排水沟；
101、2号进水管；102、2号布水横管；103、2号炉渣层；104、2号秸秆层；105、2号碎石层；106、2号渗水板；107、2号渗水沟；108、2号排水沟。
具体实施方式
1)如图1所示，将含有固体废弃物的养猪废液通过斜板筛1进行固液分离，固体部分清理移走，液体部分通过进液口2进入1号吸附过滤池3，经吸附过滤后的液体进入1号自净化沉淀池6或2号自净化沉淀池7，经过自净化沉淀后的废水进入2号吸附过滤池10，进行2次吸附过滤，最后通过出液口11排放。1号自净化沉淀池6的进口和出口处分别设置1号挡板4、3号挡板8，2号自净化沉淀池7的进口和出口处分别设置2号挡板5和4号挡板9，1-4号挡板用于控制1号吸附过滤池3中液体的流向。
2)养猪废弃物的固液分离：养猪废水在进入吸附过滤池前，先利用筛滤法进行固液分离。本发明使用斜板筛法进行废弃物的固液分离：猪粪尿水沿斜板筛筛面下流，液体通过筛孔流到筛板背面的水槽，固体物沿筛面下滑到下部，清理固体物质，可用做堆肥。
3)废液的吸附过滤：经固液分离后的废水经1号进水管301进入1号吸附过滤池3上方的1号布水横管302，再自1号布水横管302进入1号吸附过滤池3。如图2所示，根据需要处理废液的量设计吸附过滤池大小，过滤池为长方体，长方体的长和宽1-2.5m，高0.95-1.50m，过滤池内装有多层滤料。1号布水横管302离地面10-15cm，滤料自上而下依次为1号炉渣层303(10-15cm)、1号秸秆层304(20-30cm)、1号炉渣层303(10-15cm)、1号秸秆层304(20-30cm)、1号沸石层305(1-2cm，在实际操作过程中大部分与下层的作物秸秆混合)、1号秸秆层304(15-20cm)、1号碎石层306(10-20cm)，1号碎石层306下为1号渗水板307。废液通过过滤层后进入1号渗水沟308，通过1号排水沟309排出，进入自净化沉淀池。
1号吸附过滤池3的断面(底面和四周)用砖混结构建造，表面为光滑水泥面，起到防渗滤的作用，以免废弃物侧渗或下渗污染土壤或地下水。
4)吸附过滤后废液的自净化沉淀：经过1号吸附过滤池吸附过滤后的废液，直接流入到自净化沉淀池。废液在自净化沉淀池自净化沉淀1-3天，上层液体部分排施到2号吸附过滤池，清理沉淀物，在沉淀物加入粘土或有机物料，有机物料为干燥的作物秸秆、木屑、树叶、干草等，目的是中和沉淀物中水分，与粘土或有机物料中和后的沉淀物适宜堆放，没有液体流出即可，沉淀物混合后作堆肥处理。
如图1所示，两个自净化沉淀池交替使用。在吸附过滤池与自净化沉淀池之间设有挡板，使用1号自净化沉淀池6时，打开与1号吸附过滤池3连接处的1号挡板4，关闭与2号自净化沉淀池7之间的2号挡板5；自净化沉淀过程完成后，打开与2号吸附过滤池10连接处的3号挡板8，使通过1号自净化沉淀池6处理后的废水进入到2号吸附过滤池10进行二次吸附过滤。
自净化沉淀池的大小根据吸附过滤池大小来设计，长和宽1-2.5m，高0.95-1.50m。其大小可与吸附过滤池大小相同，长和宽也可大于吸附过滤池的长和宽。自净化沉淀池的断面用(底面和四周)砖混结构建造，起到防渗滤的作用，以免废弃物侧渗或下渗污染土壤或地下水。
5)废液的二次吸附过滤与排放：自净化沉淀后的废水经2号进水管101进入2号吸附过滤池10上方的2号布水横管102，再自2号布水横管102进入2号吸附过滤池10。如图3所示，2号吸附过滤池的大小同1号过滤池相似，仅滤料和各层厚度的所差异。过滤池为长方体，长方体的长和宽1-2.5m，高0.95-1.50m。2号布水横管102离地面10-15cm，滤料依次为2号炉渣层103(10-15cm)、2号秸秆层104(30-40cm)、2号炉渣层103(10-15cm)、2号秸秆层104(30-40cm)、2号碎石层105(10-15cm)，2号碎石层105下为2号渗水板106。废液通过过滤层后进入2号渗水沟107，经过二次吸附过滤后的废水通过2号排水沟108排出。
2号吸附过滤池的断面用(底面和四周)砖混结构建造，起到防渗滤的作用，以免废弃物侧渗或下渗污染土壤。
本发明中，斜板筛筛条截面形状为楔形(市售产品如北京西达农业工程科技集团生产的斜板筛)，用于分离畜禽粪便具有结构简单、不堵塞的特点，但固体物质去除率较低，一般为20-25％，分离出的固体物的含水率为80-90％。
本发明中，炉渣为各种工业及民用锅炉、炉窑燃烧煤炭后排出的固体废弃物。由于煤炭在燃烧过程中进入大量空气，冷却后又逃逸，导致生成的炉渣形成多孔结构。炉渣中含有的多种碱性氧化物(CaO、Al2O3等)在与废水接触后能溶出部分碱性物，因而对废水中的有机物、重金属、悬浮物具有一定的吸附、过滤、中和及絮凝作用。
本发明中，农作物秸秆包括：稻草、麦秸、玉米秸、高粱秸等，秸秆需要切成1-3cm长。农作物秸秆在发酵过程中，可为微生物提供碳源，从而有利于对氮、磷的吸附，对废液中有机物的微生物分解。
本发明中，天然沸石为天然沸石经粉碎后过20-40目筛的市售产品，主要化学成分按重量比计：二氧化硅64-69％、二氧化钛0.08-0.13％、三氧化二铝12-13％、三氧化二铁0.8-1.5％、氧化镁0.1-1.2％、氧化钙1.7-3.6％、氧化钠0.3-2.6％、氧化钾1.1-3.0％，余量为杂质。物理化学指标达到以下标准：铵交换能力1000-2000mmol/kg、pH值7.2-9.0。
本发明中，碎石为普通石块，一般粒径在3-10cm。
本发明中，渗水板为承托上部过滤料及石块，以及保证废水透过的材料制成，可以是钢架结构、砖石砌成或水泥构造。
实施例1：
实施地点为某120头家庭养猪场。采用北京西达农业工程科技集团生产的90目斜板筛进行固液分离；1号吸附过滤池为长方体，长方体的长和宽各1m、高0.95m。1号布水横管离地面10cm，滤料依次为1号炉渣层10cm、1号秸秆层20cm、1号炉渣层10cm、1号秸秆层20cm、1号沸石层(1-2cm)与下层的作物秸秆(1号秸秆层15cm)混合、1号碎石层10cm，1号碎石层下为1号渗水板。
自净化沉淀池的大小长、宽、高均为1m。
2号吸附过滤池的大小同1号过滤池相似，长、宽、高均为1m。2号布水横管离地面10cm，滤料依次为2号炉渣层10cm、2号秸秆层30cm、2号炉渣层10cm、2号秸秆层30cm、2号碎石层10cm，2号渗水板同1号过滤池。
实施例2：
实施地点为某400头养猪场。采用北京西达农业工程科技集团生产的90目斜板筛进行固液分离；1号吸附过滤池为长方体，长方体的长和宽各2m、高1.05m。1号布水横管离地面15cm，滤料依次为1号炉渣层10cm、1号秸秆层20cm、1号炉渣层10cm、1号秸秆层20cm、1号沸石层(1-2cm)与下层的作物秸秆(1号秸秆层15cm)混合、1号碎石层15cm，1号碎石层下为1号渗水板。
自净化沉淀池的大小长和宽均为2m，高1.05m。
2号吸附过滤池的大小同1号过滤池相似，长和宽均为2m，高1.1m。2号布水横管离地面15cm，滤料依次为2号炉渣层10cm、2号秸秆层30cm、2号炉渣层10cm、2号秸秆层30cm、2号碎石层15cm，2号渗水板同1号过滤池。
实施例3：
实施地点为某800头左右养猪场。采用北京西达农业工程科技集团生产的90目斜板筛进行固液分离；1号吸附过滤池为长方体，长方体的长和宽均为2.5m、高1.45m。1号布水横离地面15cm，滤料依次为1号炉渣层15cm、1号秸秆层30cm、1号炉渣层15cm、1号秸秆层30cm、1号沸石层(1-2cm)与下层的作物秸秆(1号秸秆层20cm)混合、1号碎石层20cm，1号碎石层下为1号渗水板。
自净化沉淀池的大小长和宽均为2.5m，高1.4m。
2号吸附过滤池的大小同1号过滤池相似，长和宽均为2.5m，高1.4m。2号布水横管离地面15cm，滤料依次为2号炉渣层15cm、2号秸秆层40cm、2号炉渣层15cm、2号秸秆层40cm、2号碎石层15cm，渗水板同1号过滤池。
应用例1：
各种装置见实施例1。应用地点为某400头养猪场，应用时间为春季。猪舍采用干清粪工艺清理粪便，日冲洗量为1.2m3。养猪废水采用斜板筛法进行废弃物的固液分离；废液进入一次吸附过滤池，通过过滤层后进入渗水沟，通过排水沟排出，进入自净化沉淀池，自净化沉淀1天，上层液体部分排施到二次吸附过滤池，经过二次吸附过滤后的废水通过排水沟排出。经过测定，废液中水质指标如表1。检验结果显示，处理效果较好，经过处理后的水质达标。
应用例2：
各种装置见实施例2。应用地点为某400头家庭养猪场，应用时间为秋季。猪舍采用干清粪工艺清理粪便，日冲洗量为3.8m3。养猪废水采用斜板筛法进行废弃物的固液分离；废液进入一次吸附过滤池，通过过滤层后进入渗水沟，通过排水沟排出，进入自净化沉淀池，自净化沉淀2天，上层液体部分排施到二次吸附过滤池，经过二次吸附过滤后的废水通过排水沟排出。经过测定，处理后的水质达标。废液中水质指标如表2。
应用例3：
各种装置见实施例3。应用地点为某800头家庭养猪场，应用时间为夏季。猪舍采用干清粪工艺清理粪便，日冲洗量为8.4m3。养猪废水采用斜板筛法进行废弃物的固液分离；废液进入一次吸附过滤池，通过过滤层后进入渗水沟，通过排水沟排出，进入自净化沉淀池，自净化沉淀2天，上层液体部分排施到二次吸附过滤池，经过二次吸附过滤后的废水通过排水沟排出。经过测定，处理后的水质达标。废液中水质指标如表3。
表1
 
水质量指标 五日生物耗氧量BOD5(mg/L)     化学耗氧量COD(mg/L)     固体悬浮物SS(mg/L)     氨氮NH3-N(mg/L) 全磷TP(mg/L)
过滤前废液 3510 6500 1860 287 135
排水口 85 187 126 27.5 4.1
国家标准 150 400 200 80 8.0
表2
 
水质量指标 五日生物耗氧量BOD5(mg/L)     化学耗氧量COD(mg/L)     固体悬浮物SS(mg/L)     氨氮NH3-N(mg/L) 全磷TP(mg/L)
过滤前废液 3140 6400 2120 248 169
排水口 73 167 135 24.1 3.3
表3
 
水质量指标 五日生物耗氧量BOD5(mg/L)     化学耗氧量COD(mg/L)     固体悬浮物SS(mg/L)     氨氮NH3-N(mg/L) 全磷TP(mg/L)
过滤前废液 2970 5890 2350 229 143
排水口 64 145 118 18.6 3.7

Claims (10)

1.一种养猪废弃液净化处理方法，其特征在于：将养猪产生的废弃物进行固液分离后，采用吸附、过滤和自净化技术，首先将分离后的养猪废液进入一次吸附过滤池进行一次吸附过滤，然后滤液进入自净化沉淀池进行净化沉淀处理，再进入二次吸附过滤池进行二次吸附过滤处理，处理后的废水达标排放。
2.按照权利要求1所述的养猪废弃液净化处理方法，其特征在于，所述养猪废弃物的固液分离是指：养猪废水在进入吸附过滤池前，先利用斜板筛法进行固液分离，猪粪尿水沿斜板筛筛面下流，液体通过筛孔流到筛板背面的水槽，固体物沿筛面下滑到下部，清理固体物质，用做堆肥。
3.按照权利要求1所述的养猪废弃液净化处理方法，其特征在于，所述一次吸附过滤是指：经固液分离后的废水进入一次吸附过滤池，废液通过一次吸附过滤池的过滤层后进入渗水沟，通过排水沟排出，进入自净化沉淀池。
4.按照权利要求1所述的养猪废弃液净化处理方法，其特征在于，所述自净化沉淀是指：经过一次吸附过滤池吸附过滤后的废液，直接流入到自净化沉淀池，废液在自净化沉淀池自净化沉淀1-3天，上层液体部分排施到二次吸附过滤池，清理沉淀物，在沉淀物加入粘土或有机物料，混合后作堆肥处理。
5.按照权利要求1所述的养猪废弃液净化处理方法，其特征在于，所述二次吸附过滤是指：经过自净化沉淀处理后的废液，通过二次吸附过滤池的过滤层后进入渗水沟，通过排水沟排出。
6.一种养猪废弃液净化处理装置，其特征在于：净化处理装置包括依次设置、相互连通的一次吸附过滤池、自净化沉淀池和二次吸附过滤池，吸附过滤池内设有滤料，滤料为炉渣、作物秸秆、沸石和碎石之一层或多层。
7.根据权利要求6所述的养猪废弃液净化处理装置，其特征在于：所述一次吸附过滤池为长方体，长和宽分别为1-2.5m、高为0.95-1.50m；一次吸附过滤池上方的布水横管离地面10-15cm，滤料自上而下依次为炉渣层10-15cm、作物秸秆层20-30cm、炉渣层10-15cm、作物秸秆层20-30cm、沸石层1-2cm、作物秸秆层15-20cm、碎石层10-20cm，碎石层下为渗水板。
8.根据权利要求6所述的养猪废弃液净化处理装置，其特征在于：所述自净化沉淀池为长方体，长和宽分别为1-2.5m，高为0.95-1.50m，两个自净化沉淀池交替使用，在吸附过滤池与自净化沉淀池之间的通道上设有可以开关的挡板。
9.根据权利要求6所述的养猪废弃液净化处理装置，其特征在于：所述二次吸附过滤池为长方体，长和宽分别为1-2.5m，高为0.95-1.50m；二次吸附过滤池上方的布水横管离地面10-15cm，滤料依次为炉渣10-15cm、作物秸秆30-40cm、炉渣10-15cm、作物秸秆30-40cm、碎石层10-15cm，碎石层下为渗水板。
10.根据权利要求6所述的养猪废弃液净化处理方法及装置，其特征在于：所述滤料中炉渣各种工业及民用锅炉或炉窑燃烧煤炭后排出的固体废弃物；所述作物秸秆包括稻草、麦秸、玉米秸或高粱秸，秸秆切成1-3cm长；沸石为天然沸石经粉碎后过20-40目筛的市售产品；碎石为普通石块，粒径在3-10cm。
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