CN103864225B - 一种禽畜粪污减量处理与利用方法 - Google Patents
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Abstract
一种禽畜粪污减量处理与利用方法。包括循环水处理塘处理废水和生物床处理固态粪便,通过人工建造一个小型生态圈,优选水蚯蚓、鲫鱼、鲢鱼、鳙鱼、青鱼、草鱼、硝化细菌、空心菜几种本土存在的水生动植物和微生物,投入到这个生物圈内,依各种生物的不同习性,创造在小生境下适宜于各种不同的生物生存的优良环境,建立起生物循环系统,将禽畜粪尿在这个系统中完全消解,杜绝了引进生物的生态风险,减少了对空气的污染,分散移除了饲料添加剂型重金属污染隐患,优选生物生产出的产品所获得的销售收入能够为本系统提供费用支撑,保证本系统的长期运行。
Description
技术领域
一种禽畜粪污减量处理与利用方法,应用于禽畜水产养殖与环保领域。
背景技术
禽畜养殖业由以往的一家一户分散饲养到现在的规模养殖场、养殖小区、养殖基地,规模化程度越来越高,畜禽粪污对环境的污染由以往土地的自我消纳到现在成为农村环境污染的首要因素,禽畜粪便对环境的污染主要是臭气和过肥的负面作用,臭气是因为禽畜粪和尿液中含有蛋白质和尿素,它们在微生物的作用下,产生氨气、硫化物及其衍生物等臭味物质进入空气而使空气质量降低,禽畜粪便过量施到农田不能被农作物利用,使农作物徒长、倒伏、晚熟,造成减产甚至毒害并渗透进入地下水,还有饲料中添加的铜锌本是生命必需的微量元素之一,饲料中有添加,禽畜排泄的粪便在局部积累时,就呈现出添加剂型重金属污染国,因此,大规模的养殖场和养殖小区对所在地的空气、饮用水等污染越来越严重。我国现在年出栏5.6亿头猪,以1头猪每年约生产700kg鲜粪尿计,可产生鲜粪尿为3.9~4.0亿吨,猪粪污排放对环境造成巨大的污染,长江入海口造成杭州湾水体污染,以有机氮为例,化肥污染占40%,而禽畜粪污污染占35%,禽畜粪污成为环境非点源污染的主要污染源之一,不利用好,也是对资源的巨大浪费。
在禽畜养殖业逐步集中过程中,禽畜粪污处理技术也在不断发展,目前,对禽畜粪污的处理主要方式有还田法,堆肥发酵法、工业法有机肥生产、沼气化处理、农牧林种养结合等多种形式,目的是为了利用禽畜粪污为有用的材料。禽畜粪污堆肥发酵下农田曾是我国传统的处理方法,它是农业生态链的一个重要的环节,是一种重要的资源,适合于家庭小型养殖模式,但已经不适合于现代的大型养殖企业处理禽畜粪污;有机肥生产法就是利用这些粪污制造成有机肥料,这种技术需要大型制造设备,如粪污的干湿分离设备等,与化肥相比,直接制肥经济效益并不显著,因而一直不能成为禽畜粪污处理主流方法;沼气化处理法是近年发展最快的处理技术,小型禽畜养殖场用小型沼气池,大型养殖场用大型沼气池结合发电技术,沼气生产是以产能(甲烷)为主,粪、尿污水全部进入沼气池,但要加入多倍的水,增加了沼液的处理量,易造成二次污染,即使发电,发电不稳定,投资大,成本相对较高,因而需要政府补助;农牧林种养结合方式是最早就有,现在也最为推崇的方式,但这种处理方式需要妥善解决养殖场养殖规模与种植面积配套问题,据有关研究测算,农牧结合法的成本要以养殖场为中心,超过13公里范围,运输成本超过粪肥本身价值,一个万头猪养殖场,一年产生粪尿即达到7000吨,需要1万亩以上农田才能无害消纳这些粪污,并且劳动力不能计入成本,因此在我国家庭承包土地这种土地所有制条件下,要协调这么多的农地作为粪污消纳地,对养殖场来说是无法完成的任务,牧渔结合为目前农业消纳禽畜粪污最有效的途径之一,但是,也仍然受到消纳能力的限制,一亩鱼塘,接纳超过2头猪的粪污,便会泛塘死鱼,也有用蚯蚓来处理粪污的,但由于没有引入好的蚯蚓品种,禽畜粪污减量不明显,而且,由于没有对氨的处理措施,蚯蚓养殖场对空气的污染非常严重的。综上所述,这些处理方式,无论是哪种,污染最后都会直接进入环境中,当养殖产业呈现更大规模时,这些处理方法均不足以处理这些粪污。因此,我们可以看到,在一些禽畜养殖业发展的大县,无论上了多么先进的处理设备,其粪污仍在严重影响当地环境。因此,凡属是经济发达一点的县区和城郊,都出台了禽畜养殖业退出当地的政策。
发明内容
本发明技术是针对背景技术中存在的缺点和问题,加以改进和创新,提供一种可以大量处理禽畜粪污的、经济效益更高的禽畜粪污处理利用方法。
本发明的利用技术方案是:本发明通过人工建造一个小型生态圈,优选水蚯蚓、鲫鱼、鲢鱼、鳙鱼、青鱼、草鱼、硝化细菌、空心菜几种本土存在的水生动植物和微生物,投入到这个生物圈内,依各种生物的不同习性,创造在小生境下适宜于各种不同的生物生存的优良环境,建立起生物循环系统,将禽畜粪尿在这个系统中完全消解,杜绝了引进生物的态风险;本发明优选水蚯蚓作为生物床生物参与循环处理利用固态粪便,能迅速大量消解固态粪便,大量生长出来的水蚯蚓能作为高档鱼的首选饵料,优选的其他动植物及微生物参与废水处理循环,能生产出大量的水产品和蔬菜;其循环流程是:养殖场将粪污简单分离为固态粪便和含粪便和尿液及冲洗水的废水,固态粪便直接投放到生物床,由被优选的水蚯蚓直接摄食;废水收纳入循环水处理塘中,通过充入氧气,抑制厌氧微生物作用,使之不产生硫化物和氨气,加入人工培育的于本土池塘中存在的硝化细菌、芽胞杆菌、浮游动植物,促进废水中的尿素及使水富营养化的其他氮磷等元素被浮游动植物吸收利用,过量生长的浮游动植物及细菌团被鱼类摄食;水上蔬菜起着加强对水中营养元素提取利用的作用;经过处理的水作为生物床生产用水,使水资源得到循环利用。
本发明的有益效果是:
本发明除了能够将粪污在一个人工控制的环境内完全消解外,还同时获得以下效果:生产出来的水蚯蚓可作为高档水产品养殖的鲜活饵料被出售,水产品和蔬菜可作为无公害优质农产品的供出售,这些产品销售获得的收入因其可观利润可以形成一个独立运行的、核算的企业,从而解决了目前禽畜污物处理系统有钱建设无钱运行的困境;由于控制了厌氧发酵,加强了需氧微生物种群,保进氨氮向硝态氮的转化,抑制了产生氨气、硫化氢等臭味气体的生物进程,这些臭味气体就大大减少,空气质量亦得到改善;通过出售产品,将铜锌类重金属以营养型微量元素方式向其他物种分散转移,也使饲料添加剂型重金属污染隐患得以排除。
附图说明
图1是本发明构建的生态圈工程设计示意图
图中1-禽畜养殖场,2-养殖场中的粪尿水液出污口,3-从循环水初级处理池塘向生物床提水的水泵,4-循环水初级处理池塘,5-循环水初级处理塘中的浮式微生物培养罐,6-循环水次级处理塘与初级处理塘之间的水闸,7-水蚯蚓漂洗保存槽,8-为养殖场提供冲洗水和为漂洗保存槽提供循环水的水泵,9-循环水次级处理塘,10-循环水次级处理塘中的浮式微生物培养罐,11-生物床向循环水次级处理塘的排水管口,12-生物床,13-水的流向示意,14-生物床的排水渠,15-生物床的进水渠,16-运输车路。
具体实施方式
由图1可知,本发明包括循环水处理塘设施和生物床设施,循环水处理塘设施负责对废水的处理利用,生物床设施负责对固态粪便处理利用,两者同时作为一个整体协同作用,以实现对禽畜粪尿的消解,其中:
循环水处理塘处理废水包括循环水处理塘的配套建设,配套装备、生物物种优选投放、对装备使用方法的优化,以实现对废水的处理,获得生物产品;
生物床处理固态粪便包括生物床的建设、生物床的营养基敷设与保养,生物物种优选与引种及优选生物的采收提取和漂洗、保存运输和低温保存运输的方法优化,以实现对固态粪便减量处理,获得生物产品。
所述的循环水处理塘的配套建设包括池塘大小以养猪场最大存栏猪头数配套计算,每头猪配套初级处理塘1-2平方米,次级处理塘1-2平方米,循环水初级处理塘(图示4)和循环水次级处理塘(图示9)二个塘建成长方形,塘深2-3米,蓄水深1.5-2.5米,塘壁用三合土夯实或水泥硬化,塘底用三合土夯实,池塘的长度与二组生物床宽度一致,使循环水初级处理塘能向生物床供水,循环水次级处理塘能接纳生物床排出的水。
所述的循环水处理塘的装备包括每1000平方米安装30-50升浮水式微生物培养罐(图示5、10)一个,每个塘安装微孔式增氧机一台,每100-200平方米安装圆盘式曝气管1个,曝气管固定在离塘底泥10-20厘米处,每个塘安装远程溶氧检测控制仪一台,控制曝气式增氧机的开关,每个池塘按照水面10-20%安装水上蔬菜浮床;在二个池塘之间建立一水闸(图示6),以控制水的流通,初级处理池塘进污口与禽畜养殖场的排污口(图示2)相接,生物床的进水口与初级处理塘的排水口水泵(图示3)相接,生物床的排水口(图示11)与次级处理塘相接,次级处理塘安装水泵(图示8)抽水到禽畜养殖场。
所述的循环水处理塘的优选生物物种及投放标准是:二个池塘中优选鱼种,鱼种为鲫鱼、鲤鱼、白鲢、鳙鱼、青鱼、草鱼,每666平方米投放密度为鲫鱼或鲤鱼500-2000尾,白鲢300-500尾,鳙鱼50-100尾,黄颡鱼500-1500尾,青鱼10-50尾,草鱼20-50尾,鱼规格大小30-100克/尾;水上蔬菜的优选种植品种是空心菜。
所述的循环水处理塘的对装备的优化管理包括对自动化设备设定,以抑制厌氧微生物,获得需氧微生物生长环境;设定溶氧自动控制仪,当水体中溶解氧含量降到3.5毫克/升时,自动启动增氧机,达到5毫克/升时,自动关闭增氧机;给微生物培养罐接种需氧益生细菌,装填提供需氧益生细菌培养基和附着生物膜基,当这些设定好后,需要每天检查设备运行状况,保证正常自动运行。
所述生物床的建设包括以养猪场最大存栏猪头数配套计算,每头猪配备生物床6-10平方米,用塘边农田改造成生物床(图示12),每个生物床40-300平方米,长方形,每个长度相同10-75米,宽度2-6米,周边筑成10-20cm宽土埂或水泥埂,不漏水,不被雨水冲垮,方便人工或机械作业;一端为进水口,另一端为出水口,从进水口到出水口有0.5%-1%的坡度,在进、排水口处设置栏栅,以防鱼、虾等敌害生物进入;生物床内沿埂边缘开挖一环形沟,以便生物床中的水能排放完;30-40个生物床为一组,平行排列,二组为一个完整的生物床单元。
所述生物床的营养基敷设与保养包括生物床培养基的装填,装填程序是,先铺一层桔杆或各种农作物渣,厚度5-10厘米,在表面放入畜禽粪每次每平方米5-10千克,并将表面耙平;保养方法是,在接种水蚯蚓后,每隔3天泼洒禽畜粪浆,每次每平方米投粪浆0.5-1千克,兑水搅成糊状全池泼洒,投前至投后半小时停水,避免流失;每隔10-15天将生物床内的培养基仔细翻动一次,具体做法是排干生物床内积水后用“丁”形木耙将生物床内的培养基搅动,并把青苔、杂草等翻入泥中或将杂草拔除,在晴天的时候,排干床内积水,使培养基在太阳底下曝晒几天,气温高时,晒3-4天,气温低时可适当处长时间;水的管理方法是,水深调控在3厘米左右,水取自循环水初级处理塘,早春的晴好天气,白天水浅些,以利水温升高,夜晚则适当加深,以利保温和防冻,每666平方米生物床每秒钟有5-10升水的流量,翻动生物床时待水略清后再排放;水蚯蚓被提取后,重新按上述程序将生物床装填营养基,进入下一轮保养管理。
所述生物床的生物物种优选与引种,优选的生物物种是水蚯蚓,水蚯蚓引种方法是,引种前切断生物床的进水和出水,生物床内保持2-3厘米的水,将采回的蚓种均匀洒在培养基表面,每平方米接种500克左右,一小时后,待水蚯蚓钻入泥中后恢复流水。所述生物床的水蚯蚓采收提取和漂洗方法是,生物床中生长60-80天的水蚯蚓时采收,每天采收一个生物床的蚯蚓,雨天不采收,采收的头一天晚上断水或减少水流量,造成生物床缺氧,第二天早上天空开始微亮时用聚乙稀网片做成的小抄网舀取水中蚓团,每次的采收量以捞光培养基面的蚓团为准,采收完后,生物床即进入下一轮培养基装填与保养;为了提纯漂洗水蚯蚓,可把带泥的水蚯蚓倒入滤布中在水中淘洗,除去大部分泥沙后再倒入大盆内摊平,使其厚度不超过10厘米,表面铺上一块纱布,淹水2-3厘米,在弱光下约过1-2小时后,水蚯蚓会从纱布眼里钻出来。提起纱布四角,即可得到与泥沙完全分离的纯蚯蚓,重复1-2次,把残渣里的水蚯蚓再提些出来,放到漂洗槽中,待售或自用养鱼,然后把剩下的残渣倒回生物床中。
所述生物床的水蚯蚓的活体保存方法是:经提纯的水蚯蚓需要短时间保存待售或待用,保存用漂洗保存槽,漂洗保存槽为长条形,混凝土结构,宽1米左右,长5-10米,高0.15米。每平方米池面漂洗保存10-20千克水蚯蚓,保持一定的水流,漂洗保存2天以内,每天翻动两次,防底层污物淤积和蚓体缺氧死亡;高温天气较长时间保存,用低温冷柜(或库),设置温度2-4℃,制作适合长和宽与冷柜(或库)内空间大小相适应,深度2厘米的木盒,将活水蚯蚓平摊在木盒内,厚度0.5厘米以内,保持湿润,不充氧冷藏四天内出售后,充氧冷藏8天内出售完。
所述生物床的水蚯蚓活体运输方法是,短途运输用盆或框等容器装水蚯蚓5-10厘米厚,运输时间以不超过3小时为宜,长途运输时,用充氧袋包装,每袋装水蚯蚓不超过10千克,充足氧气,气温高时还需加适量冰在包装隔层或包装袋内,确保安全运抵目的地,无氧气袋时,用大桶或水箱等工具,以水蚯蚓与水3:1的比例混装,在运输途中不间断用氧气瓶和气石充氧,保证水蚯蚓不因缺氧死亡。
实施实例:
以存栏3000头猪的猪场粪便处理为例:
存栏猪3000头,据经验测算,每天产生粪便6.6吨,尿10.8吨,每天需要冲洗用水65吨,洁净饮用水15吨,排出废水54吨,其处理设施建设和管理运行方法是:
建设池塘两个,每个3000平方米,深度2米,可关水深度1.7米,按技术方案要求夯实,两个池塘串排,中间建一水闸,两池塘之间堤埂上建一个漂洗保存槽,按照要求安装好增氧机、增氧机控制仪、微生物培养罐、蔬菜浮床及投放鱼种,开始自动控制设备;按照生物床建设技术要求建好生物床,生物床300平方米一个,规格为75米×4米/个,三十个成一组,并成一排,建设二排,共60个,共用进排水口,按技术要求装填好培养基,引入蚓种,按用水技术要求适时开启水泵、每天按生物床日常管理要求进行泼施粪浆,60天后,按技术要求开始第一次的第一个生物床的蚓采收、漂洗、存储与出售,并将生物床再次填装营养基,不再投放蚓种,以后每天进行一个生物床的蚓采收、漂洗、存储与销售并将已清空的生物床重新按技术要求填装营养基,同时,按技术要求照料其他的生物床,水上蔬菜浮床种植空心菜,按照种植技术要求种植管理和采收空心菜。整个粪污处理单元,除完全消解这3000头猪产生的粪污外,可生产水蚯蚓40-60吨、鲜鱼15-20吨、空心菜10吨。
本发明仅列举1种实例方法,本发明在实际应用中,可依据本原理对初级循环水处理塘、次级循环水处理塘、生物床整体个数及大小、池塘养殖品种等进行适应性调整,例如南方地区,可以以罗非鱼代替鲫鱼,以适应本土市场需求,如可以根据进排水渠宽度和水深条件,增加水上蔬菜浮床设置,以增加对水的磷氮等成分的利用能力,并增加蔬菜产量,如本实及说明书以猪产粪便为代表说明,其他禽畜养殖场粪污处理可依禽畜排污与猪排污的基本系数计算出相应设施建设规模,这些很容易推测到变化的均应在本发明专利保护范围内。
本发明所述的实施实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述,并非对本发明构思和范围进行限定,在不脱离本发明设计思想的前提下,本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进,均应落入本发明的保护范围,本发明请求保护的技术内容,已经全部记载在权利要求书中。
Claims (1)
1.一种禽畜粪污减量处理与利用方法,其特征在于包括循环水处理塘处理废水和生物床处理固态粪便,其中:
循环水处理塘处理废水包括循环水处理塘的配套建设,配套装备、生物物种优选投放、对装备使用方法的优化,以实现对废水的处理,获得生物产品;所述的循环水处理塘处理废水的配套建设包括,池塘大小以养猪场猪最大存栏头数配套计算,每头猪配套初级处理塘1-2平方米,次级处理塘1-2平方米,循环水初级处理塘和循环水次级处理塘二个塘建成长方形,塘深2-3米,蓄水深1.5-2.5米,塘壁用三合土夯实或水泥硬化,塘底用三合土夯实,池塘的长度与二组生物床宽度一致,使循环水初级处理塘能向生物床供水,循环水次级处理塘能接纳生物床排出的水;所述的循环水处理塘的装备包括每1000平方米安装30-50升浮水式微生物培养罐一个,每个塘安装微孔式增氧机一台,每100-200平方米安装圆盘式曝气管1个,曝气管固定在离水底10-20厘米处,每个塘安装远程溶氧检测控制仪一台,控制曝气式增氧机的开关,每个池塘按照水面10-20%安装水上蔬菜浮床;在二个池塘之间建立一水闸,以控制水的流通,初级处理池塘进污口与禽畜养殖场的排污口相接,生物床的进水口与初级处理塘的排水口水泵相接,生物床的排水口与次级处理塘相接,次级处理塘安装水泵抽水到养殖场;所述的循环水处理塘的对装备的优化管理包括对自动化设备设定,以抑制厌氧微生物,获得需氧微生物;设定溶氧自动控制仪,当水体中最低溶解氧含量降到3.5毫克/升时,自动启动增氧机,达到5毫克/升时,自动关闭增氧机;给微生物培养罐接种需氧益生细菌,装填提供需氧益生细菌培养基和附着生物膜基,当这些设定好后,需要每天检查设备运行状况,保证正常自动运行;所述的循环水处理塘的生物物种及投放标准是:二个池塘中的投放鱼种为鲫鱼、白鲢、鳙鱼、青鱼、草鱼,每666平方米投放密度为鲫鱼500-2000尾,白鲢300-500尾,鳙鱼50-100尾,青鱼10-50尾,草鱼20-50尾;水上蔬菜的种植品种是空心菜;
生物床处理固态粪便包括生物床的建设、生物床的营养基敷设、水蚯蚓引种方法,以实现对固态粪便减量处理,获得水蚯蚓产品;所述生物床的建设包括以养猪场最大存栏猪头数配套计算,每头猪配套生物床6-10平方米,用塘边农田改造成生物床,每个生物床40-300平方米,长方形,每个长度相同10-75米,宽度2-6米,周边筑成10-20厘米宽土埂或水泥埂,不漏水,不被雨水冲垮,方便人工或机械作业;一端为进水口,另一端为出水口,从进水口到出水口有0.5%-1%的坡度,在进、排水口处设置栏栅,以防鱼、虾敌害生物进入;生物床内沿埂边缘开挖一环形沟,以便生物床中的水能排放完;三十个生物床为一组,平行排列,二组为一个完整的生物床单元;所述生物床营养基敷设方法包括生物床营养基的装填方法是,先铺一层秸杆或各种农作物渣,厚度5-10厘米,在表面放入畜禽粪,每次每平方米5-10千克,每隔3天添加0.5-1千克;所述水蚯蚓引种方法是,引种前切断生物床的进水和出水,生物床内保持2-3厘米的水,将采回的蚓种均匀洒在培养基表面,每平方米接种500克左右,一小时后,待水蚯蚓钻入泥中后恢复流水。
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Granted publication date: 20160120 Termination date: 20190227 |