CN103819052B - 一种养殖场废水零排放系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种养殖场废水零排放系统，包括依次连通的干湿分离机、厌氧塔、厌氧池、好氧池、二沉池、滤池、生态一塘、生态二塘和消毒回用池，且厌氧塔还依次连接有沼气罐和沼气发电机；厌氧塔污泥、厌氧池污泥和二沉池污泥返回至干湿分离机并由干湿分离机进行分离干化。本发明提供了一种养殖场废水零排放系统，该系统占地少，对废水的处理效果好，投资少，运行成本低，不外排废水，不产生二次污染，且该系统自动运行，操作简便，降低了对操作人员的技术要求，还能使得处理过程中产生的污泥得到资源化利用。

Description

一种养殖场废水零排放系统

技术领域

本发明涉及农业环保领域，尤其涉及一种养殖场废水零排放系统。

背景技术

随着我国农村和农业产业结构的优化调整，规模化养殖场数量大幅增加，全国畜禽粪便年产生量已超过25亿吨，是工业废物的2.7倍。规模化畜禽养殖业正以每年3%-5%的速度递增，形成了以大中城市郊区为中心的养殖区，这些养殖区为城镇居民生活提供了丰富的肉类，另一方面由于规模化养殖产生的粪便与污水大量集中，对城市郊区造成巨大的大气、水体、土壤等环境污染问题，是形成农业污染的主要因素之一。规模化养殖业对邻近居民生活造成的影响尤甚，不达标排放的废水危害农田和人们生活，是近年环保投诉率居高不下的一个重要因素，由此产生的社会问题不可忽视。

国家十二五规划提出了建设环境友好型社会的宏伟目标，养殖业废水治理称为建设社会主义新农村的重要任务。对养殖业粪尿、冲洗水传统的处理方法是还田模式，将粪尿、冲洗水施于土壤中，在土壤微生物和植物的作用下，有机物质被分解转化为腐殖质和植物生长因子，有机氮磷转化成无机氮磷，供植物生长利用，可减少化肥的使用，维持并提高土壤肥力，减轻风蚀和水蚀作用，改善土壤通透性，促进有益微生物的生长，具有如下优点：（1）投资省；（2）不耗能；（3）无需专人管理，运转费用低。但对于那些规模较大、地处大城市近郊、经济发达、土地紧张、没有足够农田消纳粪污或进行自然处理的养殖场而言，上述还田模式不再适应，只能采用工业化处理模式来处理粪便废水。

对于工业化处理模式，段妮娜等在“规模化养猪废水处理模式现状和发展趋势”（净水技术，2008，27(4)：9-15）介绍南方地区采用稳定塘作为工艺主体进行猪场废水处理的案例较北方多。如广东省某规模化养猪场日产废水量500m³/d，采用新型厌氧—兼氧组合式稳定塘工艺，整个厌氧—兼氧—组合稳定塘出水COD的质量浓度保持在3000mg/L，COD去除率一般为70％左右，可见其排放出水与国标COD小于400mg/L相差甚远，处理效果差。除此之外，该种处理技术需要占用大量土地，且粪便或污水的降解过程中会产生氨、硫化氢等有害气体，从而造成对环境的二次污染。

其次，王海芹等在“规模化猪场养殖废水深度处理方法研究”（农业环境与发展，2013（2）：40-42）采用气浮-水解-A/O生化-生物滤池，虽然其废水排放满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B排放标准，但由于其采用了气浮技术，装置复杂，处理成本高，且对操作人员的技术要求高。

另外，唐春祥在“规模化养猪场废水处理系统”（授权公告号CN203295325U）采用了沉淀-厌氧-A/O好氧处理养猪场废水，处理成本较低，但处理后的废水能否达标就不敢保证了，即处理效果难以控制。

从上述介绍中可看出，国内已开始采用现代的厌氧-好氧技术处理养殖场废水，但普遍存在需要占用大量土地、处理效果差、投资大、运行成本高且对操作人员的技术要求高等问题。除此之外，对于采用厌氧-好氧技术处理后所产生的污泥，国内还没找到合适的处理方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中厌氧-好氧技术存在需要占用大量土地、处理效果差、投资大、运行成本高、对操作人员的技术要求高且对生物处理过程中产生的污泥处理不善等上述缺陷，提供一种占地少、处理效果好、投资少、运行成本低、对操作人员的技术要求低且能使得处理过程中产生的污泥得到资源化利用的养殖场废水零排放系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种养殖场废水零排放系统，包括依次连通的干湿分离机、厌氧塔、厌氧池、好氧池、二沉池、滤池、生态一塘、生态二塘和消毒回用池，且厌氧塔还依次连接有沼气罐和沼气发电机；

干湿分离机，用于分离来自养殖场的废水并获得干物质和一次废水；

厌氧塔，用于处理一次废水并获得沼气、二次废水和厌氧塔污泥；

厌氧池，用于二次废水的处理并获得三次废水和厌氧池污泥；

好氧池，用于处理三次废水并获得四次废水；

二沉池，用于处理四次废水并获得五次废水和二沉池污泥；

滤池，用于过滤五次废水，且五次废水依次经生态一塘和生态二塘进行处理并获得六次废水；六次废水的一部分直接用于浇灌农作物，另一部分进入消毒回用池进行消毒和净化并获得净水，而净水用于冲洗养殖场；

沼气罐，用于储存沼气；

沼气发电机，利用沼气罐内储存的沼气发电，并将产生的电能的一部分用于养殖场的照明和空调，且其产生的电能的另一部分用于为好氧池供电；

厌氧塔污泥、厌氧池污泥和二沉池污泥返回至干湿分离机并由干湿分离机进行分离干化。

在本发明所述养殖场废水零排放系统中，干湿分离机、厌氧塔、厌氧池、好氧池、二沉池、滤池、生态一塘、生态二塘和消毒回用池依次连通，且厌氧塔还连接有沼气罐，而沼气罐又与沼气发电机相连。来自养殖场的废水先经干湿分离机螺旋挤压分离获得干物质和已经去除了大部分有机污染物的一次废水，该干物质即成为市场畅销的优质蘑菇培养基、优质盆栽肥料等，或作为优良的农田有机肥很方便地外运外销，该一次废水用泵泵入厌氧塔，厌氧塔外壁须保温，通过厌氧塔内的厌氧菌对一次废水进行生物降解，可将一次废水中相当一部分COD、BOD去除得到二次废水，且在利用厌氧塔对一次废水进行处理的过程中还会产生沼气和厌氧塔污泥；该沼气被送入沼气罐供沼气发电机发电，产生的电能一部分用于本养殖场的照明和空调，有助于牲畜的健康生长，产生的电能的另一部分用于为好氧池供电；上述二次废水被输送至厌氧池，通过厌氧池内的不同菌群对二次废水进行降解，进一步降低二次废水中的COD和BOD得到三次废水和厌氧池污泥；三次废水进入到好氧池中，由好氧池中的好氧菌对三次废水进行生物降解，使得三次废水中的有机污染物得到进一步净化从而得到四次废水，与此同时，也产生了好氧池污泥；四次废水被输送至二沉池，由二沉池对其进行处理得到五次废水和二沉池污泥；五次废水再经滤池过滤，降低五次废水中的悬浮物、铵、氮等污染物，经滤池过滤后的五次废水依次经生态一塘和生态二塘进行处理得到六次废水，该六次废水中的一部分直接用于浇灌农作物，另一部分进入消毒回用池；另外，生态一塘池深1.5m，起到兼氧反应的作用，生态二塘池深0.7m，且生态一塘和生态二塘内均放满水生植物，如蕹菜、水葫芦、美人蕉、风车或香根草等，这些水生植物对去氮、磷、COD等有良好效果；六次废水进入消毒回用池后，经消毒和净化变为净水，该净水用于冲洗养殖场；另外，整个处理过程中，厌氧塔污泥、厌氧池污泥和二沉池污泥会被返回至干湿分离机中并由该干湿分离机进行分离干化。由此可知，本发明所述养殖场废水零排放系统根据养殖场废水有机污染物含量高等特点，采用强化的组合生物处理技术，用低廉的成本最大限度地去除废水中的COD和BOD，处理效果好，处理过程中不加任何化学药剂，投资少，运行成本低，不外排废水，不产生二次污染，且处理过程产生的干物质变为优良的商品有机肥，处理后得到的净水被用于养殖场冲洗和浇灌农作物，是一个绿色处理过程。

在利用本发明所述养殖场废水零排放系统进行处理的整个过程中，所述养殖场废水零排放系统自动运行，操作简便，大大降低了对操作人员的技术要求。除此之外，在整个处理过程中产生的污泥，比如厌氧塔污泥、厌氧池污泥和二沉池污泥，均会被输送至干湿分离机进行干化脱水后作为商品有机肥，同时对整个处理过程中产生的污泥做到资源化利用。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，厌氧塔为上流式厌氧污泥床反应器或完全混合式厌氧反应器。上流式厌氧污泥床反应器的污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20-30g/L；上流式厌氧污泥床反应器的容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达10kgCOD/(m³d)左右，甚至能够高达15-40kgCOD/(m³d)，废水在该反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小；除此之外，该上流式厌氧污泥床反应器结构简单，运行方便，无需设置沉淀池和污泥回流装置，不需要充填填料，也无需在反应区内设置机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。而完全混合式厌氧反应器从某种意义上来说，是一个大的缓冲器和均匀池，它不仅能缓和有机负荷的冲击，也能减少有毒物质的影响，适用于处理浓度较高的废水；另外，污水在完全混合式厌氧反应器内分布均匀，各部位的水质相同，F:M值相等，微生物群体的组成和数量几乎一致，生活环境也基本相同，各部位有机污染物降解工况相同，因此，有可能通过对F:M值的调整，将整个反应器的工况控制在最佳条件，此时工作点处于微生物增殖曲线上的一个点上，是的活性污泥的净化功能得到良好发挥。

在本发明所述技术方案中，厌氧塔外壁须保温，从而保证厌氧塔内厌氧菌的活性。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，厌氧池为地下厌氧池。采用地下厌氧池，方便利用地温保障厌氧菌在冬天也有良好的生物活性。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，厌氧池为密封曲式回廊结构厌氧池；密封曲式回廊结构厌氧池包括多个依次连通的隔室，且隔室均设有进水孔和出水孔。二次废水通过进水孔和出水孔在三维空间内形成扰动，增加了二次废水和厌氧菌的接触几率；另外，二次废水流经上述隔室，促进了各隔室的不同的厌氧菌群繁殖生长，从而对二次废水中的有机污染物进行有效降解。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，进水孔和出水孔高低差位。进水孔和出水孔高低差位，便于二次废水再三维空间内形成扰动。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，好氧池内设射流曝气机和潜水搅拌机。射流曝气机具有结构紧凑、占地面积小、安装方便且方便维护等特点，克服了传统曝气头安装困难、难于维护等问题；除此之外，射流曝气机具有高速的射流流态，液气混合充分，氧吸收率高，动力效率高，其与潜水搅拌机的配合，保证了好氧池具有比较好的处理效果。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，二沉池池底设有多个倒置的金字塔结构，且倒置的金字塔结构的锥面贴有磁砖。二沉池池底倒置金字塔结构的设置进一步保证了二沉池具有优良的污泥分离性能；另外，倒置的金字塔结构的锥面设置的磁砖能对金字塔结构的锥面起到保护作用。在本发明所述技术方案中，倒置的金字塔结构的锥面的锥度为60度。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，二沉池中心悬挂有镇流罩。镇流罩的设置主要用于四次废水与二沉池污泥的分离。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，滤池内装满直径为50-80mm的吸附填料。如若吸附填料的直径超过80mm，则吸附填料的空隙过大，会导致其过滤吸附效果严重减弱；如若吸附填料的直径小于50mm，则吸附填料的间隙太小，水流阻力增大，导致吸附填料易堵塞。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，吸附填料为磷酸铵镁石和凹凸棒土。通过磷酸铵镁石和凹凸棒土的物理吸附和表面化学作用，可有效降低五次废水中的悬浮物、铵、氮等污染物。

在本发明所述技术方案中，在沼气罐与沼气发电机之间还设有净化器，用于对沼气进行净化。

另外，在本发明所述技术方案中，消毒回用池采用氧化钙进行消毒。除此之外，凡未作特别说明的，均可通过采用本领域中的常规手段来实现本技术方案。

因此，本发明的有益效果是提供了一种养殖场废水零排放系统，该系统占地少，对废水的处理效果好，投资少，运行成本低，不外排废水，不产生二次污染，且该系统自动运行，操作简便，降低了对操作人员的技术要求，还能使得处理过程中产生的污泥得到资源化利用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明养殖场废水零排放系统的结构示意图；

图2是密封曲式回廊结构厌氧池的结构示意图；

附图中，1为养殖场，2为养殖场废水，3为干湿分离机，4为有机肥，5为厌氧塔，6为沼气罐，7为沼气发电机，8为射流曝气机，9为养殖场照明、空调，10为厌氧池，11为好氧池，12为二沉池，13为滤池，14为生态一塘，15为生态二塘，16为消毒回用池，17为好氧菌，18为厌氧塔污泥，19为厌氧池污泥，20为二沉池污泥，21为农作物，22为隔室。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

一种养殖场废水零排放系统，包括依次连通的干湿分离机3、厌氧塔5、厌氧池10、好氧池11、二沉池12、滤池13、生态一塘14、生态二塘15和消毒回用池16，且厌氧塔5还依次连接有沼气罐6和沼气发电机7；

干湿分离机3，用于分离来自养殖场1的养殖场废水2并获得干物质和一次废水；

厌氧塔5，用于处理一次废水并获得沼气、二次废水和厌氧塔污泥18；

厌氧池10，用于二次废水的处理并获得三次废水和厌氧池污泥19；

好氧池11，用于处理三次废水并获得四次废水；

二沉池12，用于处理四次废水并获得五次废水和二沉池污泥20；

滤池13，用于过滤五次废水，且五次废水依次经生态一塘14和生态二塘15进行处理并获得六次废水；该六次废水的一部分直接用于浇灌农作物21，另一部分进入消毒回用池16进行消毒和净化并获得净水，而该净水用于冲洗养殖场1；

沼气罐6，用于储存沼气；

沼气发电机7，利用沼气罐6内储存的沼气发电，并将产生的电能的一部分用于养殖场照明、空调9，且其产生的电能的另一部分用于为好氧池11供电。

在本实施例中，可选择上流式厌氧污泥床反应器或完全混合式厌氧反应器作为厌氧塔5；厌氧池10为地下厌氧池，且如图2所示，该厌氧池10设计为密封曲式回廊结构，且该结构的厌氧池10包括多个依次连通的隔室22，而这多个隔室22均设有高低差位的进水孔和出水孔，二次废水通过进水孔和出水孔，在三维空间内形成扰动；好氧池11内设有射流曝气机8和潜水搅拌机；二沉池12池底设有多个倒置的金字塔结构，每个倒置的金字塔结构的锥度均为60度，且每个倒置的金字塔结构的锥面均贴有磁砖，另外，该二沉池12中心悬挂有镇流罩；滤池13内装满直径为50-80mm的吸附填料，而该吸附填料可选择磷酸铵镁石和凹凸棒土，通过这两种矿石的物理吸附和表面化学作用，可有效降低四次废水中的悬浮物、铵、氮等污染物；生态一塘14深1.5m，主要起到兼氧反应的作用，生态二塘15深0.7m，且生态一塘14和生态二塘15内均放满水生植物，比如说蕹菜、水葫芦、美人蕉、风车或香根草等，这些水生植物对去氮、磷、COD等有良好效果；消毒回用池16采用氧化钙进行消毒净化。

如图1所示，来自养殖场1的养殖场废水2依次经过干湿分离机3、厌氧塔5、厌氧池10、好氧池11、二沉池12、滤池13、生态一塘14、生态二塘15和消毒回用池16处理，其中，养殖场废水2经干湿分离机3分离后获得的干物质作为外销的有机肥4，厌氧塔5在处理一次废水获得二次废水的同时也产生了沼气和厌氧塔污泥18，该沼气储存在沼气罐6中供沼气发电机7发电，发电产生的电能一部分用于养殖场照明、空调9，其另一部分用于为好氧池11中的射流曝气机8供电；在好氧池11的出水，即四次废水进入到二沉池12中后，可将四次废水中捎带的好氧菌17反向输送给好氧池11进行回收利用；在整个处理过程中，上述厌氧塔污泥18、厌氧池污泥19和二沉池污泥20返回至干湿分离机3并由干湿分离机3进行分离干化。

具体的工程案例如下：

某养猪场年产生猪1000头，场内已建立雨污分离、干清粪系统，日排高浓废水10m³。在本场建立了一种养殖场废水零排放系统后，试运行三个月后，该系统进入稳定运行状态。高浓废水初沉后用干湿分离机3分离，分离获得的干物质用作商品优质蘑菇培养基、优质盆栽肥料外销。分离的一次废水用泵泵入上流式厌氧污泥床反应器，该上流式厌氧污泥床反应器的有效容积为300m³，水力停留时间30天，且其生成的沼气输送到20KW沼气发电机7发电，电能可满足好氧池11中的射流曝气机8用电、猪场照明、风扇和生活用电等本场全部用电。上述上流式厌氧污泥床反应器出水，即二次废水进入厌氧池10，厌氧池10的容积为300m³，埋于地下，厌氧菌获得良好的保温环境，水力停留时间30天。厌氧池10的出水，即三次废水再进入好氧池11，好氧池11的容积为20m³，水力停留时间2天。好氧池11的出水，即四次废水经二沉池12再依次进入滤池13、生态一塘14和生态二塘15处理获得六次废水，该滤池13的容积为10m³，内放置磷酸铵镁石和凹凸棒土，生态一塘14和生态二塘15的容积均为6000m³，且生态一塘14和生态二塘15四周均种满挺水植物芦苇，塘面四分之一养水葫芦。六次废水再进入消毒回用池16，该消毒回用池16的容积为5m³，内放氧化钙。厌氧塔污泥18、厌氧池污泥19和二沉池污泥20被回送到干湿分离机3分离干化。运行三个月后，生态二塘15出水明显变清，开始用于养猪场冲洗，一部分生态二塘15出水用于喷灌本场茶叶地40亩，并停止使用化肥，不再向外排放任何废水。运行一年后，原来是臭水塘已变为水质透明的生态塘，水生植物长势良好，塘中出现鱼蛙等小动物，芦苇里新定居了20多只野鸭，小生态环境得到彻底改变。茶叶茁壮成长，茶叶不施化肥，不长虫子，不施农药，为有机茶叶。原来养猪场废水外流，周围50亩农田受严重污染被废弃多年，现在这50亩农田重新焕发生机，且直接用该养猪场生态出水浇灌，稻田获得高产。一种养殖场废水零排放系统已成为当地政府肯定的典型生态养猪示范工程。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，唯一区别在于：本实施例在沼气罐6与沼气发电机7之间设置一净化器，用于净化沼气罐6内储存的沼气。

具体的工程案例如下：

某奶牛场年养荷斯坦奶牛1100头，场内已建立雨污分离、干清粪系统，日排高浓废水45m³。在本场已建立了一种养殖场废水零排放系统，高浓废水初沉后用干湿分离机3分离，分离获得的干物质用作商品优质蘑菇培养基、优质盆栽肥料外销。分离的一次废水用泵泵入上流式厌氧污泥床反应器，该上流式厌氧污泥床反应器的有效容积为1200m³，水力停留时间22天，且其生成的沼气输送到100KW沼气发电机7发电，电能满足好氧池11中的射流曝气机8用电、照明、牛场空调等。上述上流式厌氧污泥床反应器的出水，即二次废水进入厌氧池10，该厌氧池10的容积为1200m³，埋于地下，厌氧菌获得良好的保温环境，水力停留时间27天。上述厌氧池10的出水，即三次废水再进入好氧池11进行处理获得四次废水，该好氧池11的容积为110m³，水力停留时间2.5天。四次废水经二沉池12处理获得五次废水，五次废水再依次进入滤池13、生态一塘14和生态二塘15进行处理并获得六次废水，其中，该滤池13的容积为10m³，内放置磷酸铵镁石和凹凸棒土，生态一塘14的容积为2000m³，生态二塘15的容积为4000m³，且生态一塘14和生态二塘15的四周均种满挺水植物芦苇，塘面四分之一养水葫芦。上述六次废水再进入消毒回用池16，该消毒回用池16的容积为10m³，内放氧化钙进行消毒净化获得净水。80%的净水被用于冲洗牛舍，20%的净水被用于浇灌牛场农田饲料地。另外，厌氧塔污泥18、厌氧池污泥19和二沉池污泥20被回送到干湿分离机3进行分离，本系统正在调试运行中。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种养殖场废水零排放系统，其特征在于，包括依次连通的干湿分离机、厌氧塔、厌氧池、好氧池、二沉池、滤池、生态一塘、生态二塘和消毒回用池，且所述厌氧塔还依次连接有沼气罐和沼气发电机；

所述干湿分离机，用于分离来自养殖场的废水并获得干物质和一次废水；

所述厌氧塔，用于处理所述一次废水并获得沼气、二次废水和厌氧塔污泥；

所述厌氧池，用于所述二次废水的处理并获得三次废水和厌氧池污泥；

所述好氧池，用于处理所述三次废水并获得四次废水；

所述二沉池，用于处理所述四次废水并获得五次废水和二沉池污泥；

所述滤池，用于过滤所述五次废水，且所述五次废水依次经所述生态一塘和生态二塘进行处理并获得六次废水；所述六次废水的一部分直接用于浇灌农作物，另一部分进入所述消毒回用池进行消毒和净化并获得净水，而所述净水用于冲洗所述养殖场；

所述沼气罐，用于储存所述沼气；

所述沼气发电机，利用所述沼气罐内储存的沼气发电，并将产生的电能的一部分用于所述养殖场的照明和空调，且其产生的电能的另一部分用于为所述好氧池供电；

所述厌氧塔污泥、厌氧池污泥和二沉池污泥返回至所述干湿分离机并由干湿分离机进行分离干化；

所述厌氧池为密封曲式回廊结构厌氧池；所述密封曲式回廊结构厌氧池包括多个依次连通的隔室，且所述隔室均设有进水孔和出水孔；

所述二沉池池底设有多个倒置的金字塔结构，且所述倒置的金字塔结构的锥面贴有磁砖。

2.根据权利要求1所述的养殖场废水零排放系统，其特征在于，所述厌氧塔为上流式厌氧污泥床反应器或完全混合式厌氧反应器。

3.根据权利要求1所述的养殖场废水零排放系统，其特征在于，所述厌氧池为地下厌氧池。

4.根据权利要求1所述的养殖场废水零排放系统，其特征在于，所述进水孔和出水孔高低差位。

5.根据权利要求1所述的养殖场废水零排放系统，其特征在于，所述好氧池内设射流曝气机和潜水搅拌机。

6.根据权利要求1所述的养殖场废水零排放系统，其特征在于，所述滤池内装满直径为50-80mm的吸附填料。

7.根据权利要求6所述的养殖场废水零排放系统，其特征在于，所述吸附填料为磷酸铵镁石和凹凸棒土。