CN101823812A - 畜禽养殖污染沼液的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种畜禽养殖污染沼液的处理方法，它采用传统猪-沼-鱼处理沼液模式，利用芽孢杆菌制剂FB-1、光合细菌制剂FP-1、乳酸菌制剂FL-2、硝化细菌制剂FN-1和反硝化细菌制剂FD-1五种微生物制剂等微生物制剂，放线菌的菌丝体FC-2作微生物吸附剂及滤食性鱼类对沼液进行强化处理，完善处理效果，提高转化效率，实现沼液营养的资源化利用，该方法投资及运行费用低、操作简单、处理效果好、适合范围广、易在欠发达的农村普及推广。

Description

畜禽养殖污染沼液的处理方法
一、技术领域
本发明涉及污水处理技术，具体涉及畜禽养殖污染沼液的处理方法。
二、背景技术
近年来，沼气工程在农村增长迅速，沼液的污染问题也显得日益突出。沼液污染主要表现在以下几个方面：一是沼液中含重金属，如As、Hg、Cr、Cd、Pb等，尤以As的污染较严重，其未经处理的排放，会污染周边水体及土壤；二是沼液具有高N、高COD的特点，污染负荷大，不经有效处理直接排放，会导致严重的环境污染；三是沼液通常黑臭明显，不仅污染空气，也容易导致病菌滋生，威胁居民健康。
为解决沼液的污染问题，在沼液的处理方面，通常有以下三种思路：(1)利用类似城市生活污水处理的方法，建造污水处理厂进行处理；这类方法存在一次性投资大、操作复杂等问题，很难在我国大部分欠发达的农村地区推广。(2)从废物资源化的角度，将沼液用作有机肥或农田灌溉用水；相对于第一类方法而言，这类方法具有投资省、操作简单、可同时实现资源化的诸多优点，但该类技术还停留在传统的猪-沼-菜，猪-沼-鱼模式上，处理效率较低，且要求较大的土地面积；此外，该方法未对重金属进行处理，重金属对环境的污染仍然存在。(3)CN101343134A公开了一种畜禽养殖污染沼液生态处理装置和方法，它利用渗滤池结合吸附浮床对沼液进行处理，虽然具有较好的处理效果，但该处理方法一次性投资大，运行、维护需要一定的专业人员，难以在农村普及。
本发明的目的是提供一种投资及运行费用低、操作简单、处理效果好、适合范围广、易在欠发达的农村普及推广的畜禽养殖污染沼液的处理方法。
三、发明内容
为实现以上目的，本发明畜禽养殖污染沼液的处理方法在传统猪-沼-鱼处理沼液模式的基础上，利用微生物制剂、微生物吸附剂及滤食性鱼类对沼液进行强化处理，完善处理效果，提高转化效率，实现沼液营养的资源化利用。具体工艺步骤为：
(1)一级沉淀池微生物制剂强化转化：沼液经沼气罐中流出后进入一级沉淀池，池中投加包括芽孢杆菌制剂FB-1、光合细菌制剂FP-1、乳酸菌制剂FL-2、硝化细菌制剂FN-1和反硝化细菌制剂FD-1五种微生物制剂。单位沼液每天投加制剂量：FB-1为1×102cfu·mL-1·d-1～1×103cfu·mL-1·d-1、FP-1为1×103cfu·mL-1·d-1～1×104cfu·mL-1·d-1、FL-2为1×103cfu·mL-1·d-1～1×104cfu·mL-1·d-1、FN-1为1×102cfu·mL-1·d-1～1×103cfu·mL-1·d-1、FD-1为1×103cfu·mL-1·d-1～1×104cfu·mL-1·d-1；隔日投一次；投加微生物制剂的作用表现在以下几个方面：①降低沼液的COD，脱除沼液的部分N素；②消除沼液的恶臭气味；③利用沼液中的N、P营养盐增殖菌体，将其转化为菌体蛋白，作为后续生物转化塘中鱼类的饵料。
(2)二级沉淀池微生物吸附剂除重金属：经一级沉淀池处理后的沼液流入二级沉淀池，在二级沉淀池中投加微生物吸附剂FC-2，微生物吸附剂吸附重金属后沉入池底，FC-2单位沼液投加量为2g/m3～5g/m3；每日投一次；
(3)生物转化塘滤食性鱼类高效转化：经前面两级沉淀池处理后的沼液排入生物转化塘，生物转化塘中投放了滤食性鱼类和微生物制剂，通过滤食性鱼类对生物转化塘中浮游藻类、浮游动物及细菌的滤食作用实现沼液营养的高效转化，通过芽孢杆菌制剂FB-2、光合细菌制剂FP-2和硝化细菌制剂FN-2三种微生物制剂调节水质；FB-2投加量为1×103cfu·mL-1·d-1～1×104cfu·mL-1·d-1，FP-1投加量为1×103cfu·mL-1·d-1～1×105cfu·mL-1·d-1；每日投一次；
(4)处理后沼液的排放及沼渣的利用：处理后的沼液已经可以达标排放，也可以作为农业灌溉用水加以利用；定时清理沉淀池中的沼渣，一级沉淀池清理出的沼渣经固态堆肥发酵制成有机肥，用于大田农作物；二级沉淀池池底富含重金属的底泥，清理后的底泥风干后可作为筑路、烧砖的材料。
所述微生物吸附剂FC-2是一种放线菌的菌丝体，外观灰色，呈粉状，为一种工业废弃物。
所述芽孢杆菌制剂FB-1是一种枯草芽孢杆菌，从水稻田土壤中分离、筛选得到，并经固态发酵工艺制得，制剂为固体粉末，外观呈灰色，含菌量≥2×1010cfu/g。
所述芽孢杆菌制剂FB-2是一种枯草芽孢杆菌，从水体中分离、筛选得到，并经固态发酵工艺制得，制剂为固体粉末状，外观呈灰色，含菌量≥2×1010cfu/g。
所述光合细菌制剂FP-1是一种沼泽红假单胞菌，从浅水湖泊底泥分离、筛选得到，并经液态发酵工艺制得，制剂为水剂，外观呈红棕色，含菌量≥5×109cfu/mL。
所述光合细菌制剂FP-2是一种沼泽红假单胞菌，为从水体分离、筛选得到，并经液态发酵工艺制得，制剂为水剂，外观呈红棕色，含菌量≥5×109cfu/mL。
所述乳酸菌制剂FL-2是一种乳酸杆菌，从泡菜中分离、筛选得到，并经液态发酵工艺制得，制剂为水剂，外观呈浅红色，含菌量≥1×1010cfu/mL。
所述硝化细菌制剂FN-1是一种亚硝酸单胞菌和硝化杆菌的混合体，从污水处理厂的生活污水中分离、筛选得到，并经液态发酵工艺制得，制剂为水剂，外观呈浅褐色，含菌量≥1×109cfu/mL。
所述反硝化细菌制剂FD-1是一种芽孢杆菌，从土壤中分离、筛选得到，并经固态发酵工艺制得，制剂为固态粉末，外观呈灰色，含菌量≥1.5×1010cfu/g。
所述滤食性鱼类的数量与投放方法：平均每亩生物转化塘需鱼苗30g/尾～50g/尾白鲢400尾、30g/尾～50g/尾花鲢200尾、100g/尾鲫鱼、鲤鱼、草鱼共100尾；鱼类需要在每年冬天打捞出，重新放入小鱼苗。
生物转化塘中还设置有人工增氧机，用于生物转化塘的人工增氧，既可为鱼增氧，又可起搅拌均匀作用以加快沼液的混合速度。
本发明通过投放大剂量的高活力有益微生物快速分解沼液中的有机物及N、P等养分，将其转化为可供水体浮游动物、浮游植物利用的物质，从而繁殖出大量的漂游动(植)物等鱼类的天然饵料生物，再投放滤食性鱼类摄食这些浮游动(植)物，建立高效的沼液营养-微生物(饵料生物)-鱼转化系统，彻底解决养殖沼液污染问题，达到养殖业污染的达标排放。
本发明的主要优点表现在以下几个方面：
(1)价格低廉。相对于其他技术，本发明一次性投入较少，且由于存在养鱼的收益，运行费用可以以此抵消，甚至有盈余。
(2)操作简单。相对其他技术，本发明操作简单，只需按沼液量多少加入相应量的微生物制剂和微生物吸附剂即可，无专业知识的普通人亦可方便操作。
(3)可以除去沼液中的重金属。利用微生物吸附剂，无需特殊的装置，即可简单的除去沼液中的重金属。
(4)可实现沼液达标排放，并能消除恶臭。经本发明处理的沼液可以实现沼液的达标排放，且能消除沼液的恶臭，改善周围环境。
(5)实现废物的资源化利用。将沼液中的N、P营养盐通过微生物制剂和藻类的高效转化，最终转化为鱼类蛋白，实现了沼液处理和资源化利用的耦合。
(6)适应性好，易于推广。基于微生物制剂及微生物吸附剂良好的适应能力，本发明处理沼液具有良好的适应性，不易受温度、气候等条件的影响。另外，本发明适应多种类型的沼液，不受沼液原料来源的影响。且由于上述价格低廉、操作简单等特点，易于在我国广大欠发达的农村地区推广。
四、具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
2009年3月至7月，本发明在福建省龙岩市东肖镇肖坑村罗柏富猪场开展了处理沼液的应用试验。
1.运行条件和参数
1.1技术实施地点：福建省龙岩市东肖镇肖坑村罗柏富猪场
1.2试验时间：2009年3月2日～7月2日
1.3技术实施条件和参数
1.3.1猪群数量500头
1.3.2沼液及其污染物质含量
采取干清粪，并改用高压水枪冲洗猪舍以及使用猪场专用环境微生物制剂，沼液量由原来的10吨～15吨减少为3吨～5吨。
沼液经过两级沉淀池处理后以0.6t/h速度流入生物鱼塘，入塘时间控制在每天上午9时至下午3时。新鲜沼液的主要污染物质含量见表1。
表1新鲜沼液主要污染物含量(三次检测平均值)
Figure GSA00000042279400041
1.3.3沼液生物转化塘
面积450m2，平均水深1.3m。
1.3.4人工增氧设施
安装功率1kW养殖增氧设备一台。沼液入池时，开启三次，每次15min，以增加沼液的混合速度，其他时间一般不使用。阴天雨天傍晚和凌晨各开启3h～5h。
1.3.5生物强化措施
鱼苗投放类型、规格：30克/尾～50克/尾鲢鱼400尾，30克/尾～50克/尾鳙鱼200尾，100克/尾的鲫鱼、鲤鱼、草鱼共100尾。
微生物强化措施：FN-1投加量0.5L/d，FD-1及FB-1混合菌粉投加量200g/d，FP-1投加量5L/d，FL-2投加量2L/d，微生物吸附剂FC-2投加量20g/d。
1.3.6水质监测
运行期间，定时检测生物转化塘出水pH，COD，NH4 +-N，TN，TP以及鱼的生长状况，检测二沉池出水重金属As、Hg、Cr、Cd、Pb的含量。pH、COD按GB 11914-89标准测定，NH4 +-N按GB 7479-87标准测定，TN按GB 11894-89标准测定，TP按GB11893-89标准测定，观察并记载鱼的生长状况。As的测定采用氢化物-原子荧光光谱法，Hg的测定采用冷蒸汽-原子荧光光谱法，Cr、Cd、Pb的测定采用原子吸收分光光度法。
2.运行结果
2.1水体COD变化
表2生物转化塘运行过程中COD实测值
 日期   3月2日   3月9日   3月16日   3月23日   3月30日   4月6日   4月13日   4月27日   5月7日   5月12日
 COD(mg/l)   200.0   123.0   90.7   112.7   115.5   95.8   72.0   83.0   100.0   105.8
注：由于试验前期养殖场向水塘直排入2吨左右的猪粪，3月2日水塘起始COD达到200毫克/升。3月13日到16日连续中到大雨，有雨水溢入水塘，该时段COD实测值较低。
监测数据表明生物转化塘水体COD值大部分时间基本稳定在100mg/L左右，没有出现COD值的积累。说明系统能够将输入的有机物充分分解转化。
2.2水体NH4 +-N变化
生物转化塘水体NH4 +-N实测值随时间变化逐渐减少，后期可稳定在15mg/L以下，系统能够将输入的NH4 +-N及时转化，避免氨氮的积累(表3)。
表3生物转化塘运行过程中氨氮实测值
  日期   4月30日   5月4日   5月7日   5月12日   5月18日   5月21日
  NH4 +-N(mg/l)   22.2   12.0   18.8   13.2   12.6   6.1
2.3水体TP变化
如表4所示，经过生物塘转化后，水体总磷含量显著下降，后期可稳定在2mg/L左右。水体中的磷除少部分进行生物转化外，主要通过沉降和底泥吸附而被转移。
表4生物转化塘运行过程中总磷实测值
  日期   5月7日   5月12日   5月18日   5月21日
  TP(mg/l)   0.19   0.29   2.35   1.54
2.4生物转化塘水体TN变化
生物转化塘水体总氮变化规律与NH4 +-N变化一致，后期可稳定在15mg/L左右，系统能够通过生物脱氮和生物转化，避免氮的积累。
表5生物转化塘运行过程中总氮实测值
  日期   5月7日   5月12日   5月18日   5月21日
  TN(mg/l)   20.6   13.5   15.7   14.8
2.5生物转化塘二级沉淀池出水重金属含量检测结果
试验期间，抽样检测二级沉淀池出水重金属均未超标(GB5084-92)，达到农田灌溉用水要求(见下表6)。
表6生物转化塘二级沉淀池出水重金属含量检测结果
Figure GSA00000042279400061
*农田灌溉水质标准(GB5084-92)。
经过生物强化后，利用微生物转化沼液污染物促进藻类及微生物生长，而后被鱼类摄食。最后捕捞起来的鲫鱼、鲤鱼、草鱼、花鲢、白鲢平均2～3斤/尾，还可获得可观的经济效益。

Claims (3)

1.一种畜禽养殖污染沼液的处理方法，采用传统猪-沼-鱼处理沼液模式，其特征是：它利用微生物制剂、微生物吸附剂及滤食性鱼类对沼液进行强化处理，具体工艺步骤为：
(1)一级沉淀池微生物制剂强化转化：沼液经沼气池中流出后进入一级沉淀池，池中投加包括芽孢杆菌制剂FB-1、光合细菌制剂FP-1、乳酸菌制剂FL-2、硝化细菌制剂FN-1和反硝化细菌制剂FD-1五种微生物制剂；单位沼液每天投加制剂量：FB-1为1×102cfu·mL-1·d-1～1×103cfu·mL-1·d-1、FP-1为1×103cfu·mL-1·d-1～1×104cfu·mL-1·d-1、FL-2为1×103cfu·mL-1·d-1～1×104cfu·mL-1·d-1、FN-1为1×102cfu·mL-1·d-1～1×103cfu·mL-1·d-1、FD-1为1×103cfu·mL-1·d-1～1×104cfu·mL-1·d-1；隔日投一次；
(2)二级沉淀池微生物吸附剂除重金属：经一级沉淀池处理后的沼液流入二级沉淀池，在二级沉淀池中投加放线菌的菌丝体FC-2作微生物吸附剂，微生物吸附剂吸附重金属后沉入池底，FC-2单位沼液投加量为2g/m3～5g/m3；每日投一次；
(3)生物转化塘滤食性鱼类高效转化：经前面两级沉淀池处理后的沼液排入生物转化塘，生物转化塘中投放了滤食性鱼类和微生物制剂，通过滤食性鱼类对生物转化塘中浮游藻类、浮游动物及细菌的滤食作用实现沼液营养的高效转化，通过芽孢杆菌制剂FB-2、光合细菌制剂FP-2和硝化细菌制剂FN-2三种微生物制剂调节水质；FB-2投加量为1×103cfu·mL-1·d-1～1×104cfu ·mL-1·d-1，FP-1投加量为1×103cfu ·mL-1·d-1～1×105cfu·mL-1·d-1；每日投一次；
(4)处理后沼液的排放及沼渣的利用：处理后的沼液已经可以达标排放，也可以作为农业灌溉用水加以利用；定时清理沉淀池中的沼渣，一级沉淀池清理出的沼渣经固态堆肥发酵制成有机肥，用于大田农作物；二级沉淀池池底富含重金属的底泥，清理后的底泥风干后可作为筑路、烧砖的材料。
2.根据权利要求1所述畜禽养殖污染沼液的处理方法，其特征是：所述滤食性鱼类的数量为平均每亩生物转化塘需鱼苗30g/尾～50g/尾白鲢400尾、30g/尾～50g/尾花鲢200尾、100g/尾鲫鱼、鲤鱼、草鱼共100尾；投放方法为每年冬天打捞出，重新放入小鱼苗。
3.根据权利要求1所述畜禽养殖污染沼液的处理方法，其特征是：所述生物转化塘中还设置有人工增氧机，用于生物转化塘的人工增氧，既可为鱼增氧，又可起搅拌均匀作用以加快沼液的混合速度。
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