CN107698100B - 家畜养殖污水循环处理系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开家畜养殖污水循环处理系统及其处理方法，针对现有技术中的缺陷，设计了一整套污水循环处理系统，主要由发酵分离池、絮凝池及组成序批式反应器，发酵分离池以过滤方式分离污水与粪便，并将粪便堆积后做发酵处理，制成肥料，肥料用于供养庄稼；分离后的污水在絮凝池中絮凝沉淀，去除污水中悬浮颗粒；最后由序批式反应器实现对污水的生物净化，去除了污水中的氮磷元素与重金属元素。上述污水处理方法实现了对废物与污水的回收利用，具有节能环保的优点。

Description

家畜养殖污水循环处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理方法，尤其是涉及家畜养殖污水循环处理系统及其处理方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，对牛羊猪肉的需求量也不断增加，加之农村生活条件的提高以及农业生产机械化的发展，牛羊猪也逐渐退出了家庭养殖。现在的牛羊养殖主要是一些规模化、专门化的养殖场，但受多方面的影响，短时间内牛羊生产数量还满足不了国内市场需求。我们肉牛肉羊肉猪良种化程度较低，所以呈现出养殖数量大但产量较低，且质量差。同时，家畜养殖带来的环境问题也日益严重，成为农业面源污染的主要因素之一，主要表现为：

1、养殖污水没有行之有效的处理有段，污水随意排放，严重影响周边水质；

2、家畜粪便不能及时处理，导致粪便臭味随意飘散，严重影响周边空气质量。

3、养殖污水及粪便无法回收利用，造成资源浪费的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供家畜养殖污水循环处理系统及其处理方法，针对现有技术中的缺陷，设计了一整套污水循环处理系统，主要由发酵分离池、絮凝池及组成序批式反应器，发酵分离池以过滤方式分离污水与粪便，并将粪便堆积后做发酵处理，制成肥料，肥料用于供养庄稼；分离后的污水在絮凝池中絮凝沉淀，去除污水中悬浮颗粒；最后由序批式反应器实现对污水的生物净化，去除了污水中的氮磷元素与重金属元素。上述污水处理方法实现了对废物与污水的回收利用，具有节能环保的优点。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

家畜养殖污水循环处理系统，包括集中控制器、发酵分离池、絮凝池、序批式反应器及蓄水池，其特征在于：发酵分离池上连接有进料管，进料管上连接有污水泵，污水泵由集中控制器控制，发酵分离池内设有一级发酵室、二级发酵室及储水室，一级发酵室与二级发酵室之间设有一级生物过滤膜，二级发酵室与储水室之间设有二级生物过滤膜，一级发酵室与二级发酵室上连接有发酵辅料进料器及肥料输送器，发酵辅料进料器与肥料输送器均由集中控制器控制；发酵分离池与絮凝池之间连接有第一导管，第一导管上连接有第一抽水泵，第一抽水泵由集中控制器控制；絮凝池的上端设有絮凝包推送器，絮凝包推送器由集中控制器控制，絮凝池与序批式反应器之间连接有第二导管，第二导管上连接有第二抽水泵，第二抽水泵由集中控制器控制；序批式反应器与蓄水池之间连接有第三导管，第三导管上连接有第三抽水泵，蓄水池上连接有出水管，出水管上连接有第四抽水泵，第三抽水泵与第四抽水泵均由集中控制器控制。

进一步，一级发酵室与所二级发酵室上连接有散气管，散气管上连接有单向阀。发酵后，一级发酵室与二级发酵室内弥漫有发酵气体，通过散气管将该发酵气体导出，即可回收利用，又可无害排放；单向阀用于防止气体回流，使得气体能够定向快速排放，结构简单，实用性强。

进一步，絮凝包推送器包括推料通道、第一电机、第二电机、第一推料辊与第二推料辊，推料通道的两侧设有第一推料辊与第二推料辊，第一推料辊与第二推料辊相互配合，第一推料辊连接第一电机，第二推料辊连接第二电机，第一电机与第二电机均由集中控制器控制。絮凝包推送器用于有序推送絮凝包，其工作原理为：絮凝包有序堆叠于推料通道内，首先启动第一电机与第二电机，第一电机与第二电机分别带动第一推料辊与第二推料辊向内侧旋转，旋转过程中夹带絮凝包向下运动，最终投放至絮凝池内；实现自动投放功能，无需人为投放，省时省力。

进一步，肥料输送器包括肥料输送管、粪便泵及开关阀，肥料输送管连接于一级发酵室与二级发酵室的下端，肥料输送管上连接粪便泵与开关阀，粪便泵与开关阀均由集中控制器控制。粪便泵提供抽动力，保证肥料能够输送至肥料输送管的另一端；开关阀控制肥料输送管开启与关闭，从而防止水流入肥料输送管内。

进一步，开关阀包括阀腔、电动缸及阀板，电动缸上连接有阀杆，阀杆连接阀板，阀杆带动阀板运动，阀板与阀腔的内径相同。开关阀用于控制肥料输送管开启与关闭，其工作原理为：启动电动缸，电动缸带动阀板向阀腔运动直至完全封堵阀腔，达到关闭肥料输送管的目的；关闭电动缸后，阀板远离阀腔，阀腔打开，达到打开肥料输送管的目的。结构简单，实用性强。

进一步，序批式反应器上连接有溶解氧控制器、PH控制器及搅拌器，溶解氧控制器与PH控制器均安装于序批式反应器的侧边位置，搅拌器安装于序批式反应器的上端，溶解氧控制器、PH控制器及搅拌器均由集中控制器控制；序批式反应器内安装有曝气头，曝气头连接空压机，空压机由集中控制器控制。溶解氧控制器用于控制污水中的溶解氧含量，使其维持于好氧状态，PH控制器控制污水的PH值，搅拌器搅拌污水进一步增加污水中的溶解氧；上述三个部件用于控制序批式反应器的内部环境条件，使其符合生物净化要求，提高生物净化效率。

絮凝池上安装有微波振荡器，微波振荡器由集中控制器控制。

家畜养殖污水循环处理方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)絮凝包制备：借助秸秆制备秸秆粉，再将秸秆粉包裹成絮凝包，将絮凝包放入絮凝包推送器内；

(2)发酵分离：首先将饲养家畜产生的污水抽入发酵分离池，污水由一级发酵室流入二级发酵室，经一级生物过滤膜过滤污水中的家畜粪便；再由二级发酵室流入储水室，经二级生物过滤膜过滤污水中的有机物杂质；启动第一抽水泵，将分离后的污水抽入絮凝池内；

分离后关闭污水泵，将粪便及有机物杂质进行发酵处理；发酵完毕后生成肥料，打开粪便泵及开关阀，将肥料导出并保存；

(3)絮凝沉淀：待污水完全抽入絮凝池后，启动絮凝包推送器，絮凝包推送器以挤压推送方式向污水中投放一个絮凝包；挤压后的絮凝包在污水中散开，随之启动微波振荡器，定时震荡5min，然后静置1.5-2h；待污水中无明显絮状颗粒后，启动第二抽水泵，将净化后的污水导入序批式反应器；

(4)生物净化：首先启动溶解氧控制器、PH控制器及空压机，控制污水中的溶解氧为3.3-3.8mg/L，PH值为4.5-5.8；达到上述条件后，启动搅拌器，搅拌2.5h，并静置8-10h；静置后获得净水，启动第三抽水泵，将净水储存于蓄水池中，供养殖家畜用。

优选后，步骤(1)中秸秆粉的制备工艺为：将秸秆加入到秸秆粉碎机中，经粉碎后获得秸秆碎料，然后将秸秆碎料加入到碾磨机中，得到秸秆粉；然后将秸秆粉在水中浸泡40-50min，浸泡后以挤压方式去水，去水后的秸秆粉包裹成絮凝包。

优选后，步骤(2)中的发酵处理工艺为：首先启动发酵辅料进料器进料器，向一级发酵室与二级发酵室中投放杂草、湿土及油渣，然后打开散气管，将粪便及有机物杂质在一级发酵室与二级发酵室中发酵7-9天。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明为家畜养殖污水循环处理系统及其处理方法，针对现有技术中的缺陷，设计了一整套污水循环处理系统，主要由发酵分离池、絮凝池及组成序批式反应器，发酵分离池以过滤方式分离污水与粪便，并将粪便堆积后做发酵处理，制成肥料，肥料用于供养庄稼；分离后的污水在絮凝池中絮凝沉淀，去除污水中悬浮颗粒；最后由序批式反应器实现对污水的生物净化，去除了污水中的氮磷元素与重金属元素。上述污水处理方法实现了对废物与污水的回收利用，具有节能环保的优点。其有益效果具体表现为以下几点：

1、发酵分离池包括一级发酵室、二级发酵室、一级生物过滤膜、二级生物过滤膜及储水室，用于分离污水及发酵粪便，其工作原理为：污水夹带粪便进入发酵分离池，首先由一级发酵室流入二级发酵室，经一级生物过滤膜过滤后剔除了污水中的粪便，将其残留于一级发酵室内；然后污水夹带有机物杂质进入二级过滤室，再由二级过滤室流入储水室；经二级生物过滤膜过滤后除去了污水中的有机物杂质，将其残留于二级发酵室内，而分离后的污水流入储水室中，导出污水至絮凝池内。随后开始发酵，打开发酵辅料进料器与散气管，向一级发酵室与二级发酵室投放发酵辅料，发酵粪便和有机物杂质后产生肥料残留于发酵分离池内，气体通过散气管排出，肥料用于供氧庄稼，具有一举两得的功效，实现粪便回收利用，避免了粪便臭味随意飘散，确保周边环境不受其影响。

2、絮凝池借助絮凝剂吸附污水中的悬浮杂质颗粒，吸附后产生沉淀，从而达到分离的目的，分离原理简单，分离效果显著，成本低廉。

3、本发明采用秸秆粉作为絮凝剂，其絮凝吸附作用高效，实现了秸秆粉的回收利用，减少了资源浪费与污染。

4、序批式反应器用于污水生物净化，使得生物在好氧条件下滋生，滋生的生物处理溶于污水中的氮磷元素；处理成本低、效果好，对于重金属物质具有较好的吸收降解效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为家畜养殖污水循环处理系统的结构示意图；

图2为发酵分离池的结构示意图；

图3为开关阀的结构示意图；

图4为絮凝包推送器的机构示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示，家畜养殖污水循环处理系统，包括集中控制器1、发酵分离池2、絮凝池12、序批式反应器19及蓄水池26，发酵分离池2上连接有进料管3，进料上管连接有污水泵4；污水泵4启动后，家畜养殖污水由进料管3进入发酵分离池2内；发酵分离池2内设有一级发酵室29、二级发酵室31及储水室33，一级发酵室29与二级发酵室31之间设有一级生物过滤膜30，二级发酵室31与储水室33之间设有二级生物过滤膜32；一级发酵室29与二级发酵室31的上端均连接有发酵辅料进料器5及散气管6，发酵辅料进料器5外端连接辅料储存装置，可将发酵辅料投放至一级发酵室29与二级发酵室31内，发酵辅料进料器5由集中控制器1控制。散气管6上连接有单向阀7，发酵后，一级发酵室29与二级发酵室31内弥漫有发酵气体，通过散气管6将该发酵气体导出，即可回收利用，又可无害排放；单向阀7用于防止气体回流，使得气体能够定向快速排放，结构简单，实用性强。

一级发酵室29与二级发酵室31上连接有肥料输送器，肥料输送器均由集中控制器1控制，肥料输送器包括肥料输送管8、粪便泵15及开关阀9，肥料输送管8连接于一级发酵室29与二级发酵室31的下端，肥料输送管8上连接粪便泵15与开关阀9，粪便泵15与开关阀9均由集中控制器1控制。粪便泵15提供抽动力，保证肥料能够输送至肥料输送管8的另一端；开关阀9控制肥料输送管8开启与关闭，从而防止水流入肥料输送管8内。开关阀9包括阀腔34、电动缸35及阀板37，电动缸35上连接有阀杆36，阀杆36连接阀板37，阀杆36带动阀板37运动，阀板37与阀腔34的内径相同。开关阀9用于控制肥料输送管8开启与关闭，其工作原理为：启动电动缸35，电动缸35带动阀板37向阀腔34运动直至完全封堵阀腔34，达到关闭肥料输送管8的目的；关闭电动缸35后，阀板37远离阀腔34，阀腔34打开，达到打开肥料输送管8的目的。结构简单，实用性强。

发酵分离池2用于分离污水及发酵粪便，其工作原理为：污水夹带粪便进入发酵分离池2，首先由一级发酵室29流入二级发酵室31，经一级生物过滤膜30过滤后剔除了污水中的粪便，将其残留于一级发酵室29内；然后污水夹带有机物杂质进入二级过滤室，再由二级过滤室流入储水室33；经二级生物过滤膜32过滤后除去了污水中的有机物杂质，将其残留于二级发酵室31内，而分离后的污水流入储水室33中，导出污水至絮凝池12内。随后开始发酵，打开发酵辅料进料器5与散气管6，向一级发酵室29与二级发酵室31投放发酵辅料，发酵粪便和有机物杂质后产生肥料残留于发酵分离池2内，气体通过散气管6排出，肥料用于供氧庄稼，具有一举两得的功效，实现粪便回收利用，避免了粪便臭味随意飘散，确保周边环境不受其影响。

发酵分离池2与絮凝池12之间连接有第一导管10，第一导管10上连接有第一抽水泵11，第一抽水泵11由集中控制器1控制；絮凝池12的上端设有絮凝包推送器14，絮凝包推送器14包括推料通道38、第一电机39、第二电机41、第一推料辊40与第二推料辊42，推料通道38的两侧设有第一推料辊40与第二推料辊42，第一推料辊40与第二推料辊42相互配合，第一推料辊40连接第一电机39，第二推料辊42连接第二电机41，第一电机39与第二电机41均由集中控制器1控制。絮凝包推送器14用于有序推送絮凝包，其工作原理为：絮凝包有序堆叠于推料通道38内，首先启动第一电机39与第二电机41，第一电机39与第二电机41分别带动第一推料辊40与第二推料辊42向内侧旋转，旋转过程中夹带絮凝包向下运动，最终投放至絮凝池12内；实现自动投放功能，无需人为投放，省时省力。絮凝池12借助絮凝剂吸附污水中的悬浮杂质颗粒，吸附后产生沉淀，从而达到分离的目的，分离原理简单，分离效果显著，成本低廉。

絮凝池12上安装有微波振荡器13，微波振荡器13由集中控制器1控制，微波振荡器13工作时，促使絮凝剂与悬浮颗粒频繁碰撞，从而提升了絮凝效果，绝大部分悬浮颗粒均被絮凝剂吸附而沉淀。

絮凝池12与序批式反应器19之间连接有第二导管16，第二导管16上连接有第二抽水泵17，第二抽水泵17由集中控制器1控制，序批式反应器19上连接有溶解氧控制器22、PH控制器23及搅拌器18，溶解氧控制器22与PH控制器23均安装于序批式反应器19的侧边位置，搅拌器18安装于序批式反应器19的上端，溶解氧控制器22、PH控制器23及搅拌器18均由集中控制器1控制；序批式反应器19内安装有曝气头20，曝气头20连接空压机21，空压机21由集中控制器1控制。溶解氧控制器22用于控制污水中的溶解氧含量，使其维持于好氧状态，PH控制器23控制污水的PH值，搅拌器18搅拌污水进一步增加污水中的溶解氧；上述三个部件用于控制序批式反应器19的内部环境条件，使其符合生物净化要求，提高生物净化效率。序批式反应器19用于污水生物净化，使得生物在好氧条件下滋生，滋生的生物处理溶于污水中的氮磷元素；处理成本低、效果好，对于重金属物质具有较好的吸收降解效果。

序批式反应器19与蓄水池26之间连接有第三导管25，第三导管25上连接有第三抽水泵24，蓄水池26上连接有出水管27，出水管27上连接有第四抽水泵28，第三抽水泵24与第四抽水泵28均由集中控制器1控制。

进一步，家畜养殖污水循环处理方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)絮凝包制备：

借助秸秆制备秸秆粉，将秸秆加入到秸秆粉碎机中，经粉碎后获得秸秆碎料，然后将秸秆碎料加入到碾磨机中，得到秸秆粉；然后将秸秆粉在水中浸泡40-50min，浸泡后以挤压方式去水，去水后的秸秆粉包裹成絮凝包。将絮凝包放入絮凝包推送器14内；

秸秆粉作为絮凝剂，其絮凝吸附作用高效，实现了秸秆粉的回收利用，减少了资源浪费与污染。

(2)发酵分离：

首先将饲养家畜产生的污水抽入发酵分离池2，污水由一级发酵室29流入二级发酵室31，经一级生物过滤膜30过滤污水中的家畜粪便；再由二级发酵室31流入储水室33，经二级生物过滤膜32过滤污水中的有机物杂质；启动第一抽水泵11，将分离后的污水抽入絮凝池12内；

分离后关闭污水泵4，将粪便及有机物杂质进行发酵处理：启动发酵辅料进料器5进料器，向一级发酵室29与二级发酵室31中投放杂草、湿土及油渣，然后打开散气管6，将粪便及有机物杂质在一级发酵室29与二级发酵室31中发酵7-9天。发酵完毕后生成肥料，打开粪便泵15及开关阀9，将肥料输送至庄稼处，这些废料可用于供氧庄稼。

(3)絮凝沉淀：待污水完全抽入絮凝池12后，启动絮凝包推送器14，絮凝包推送器14以挤压推送方式向污水中投放一个絮凝包；挤压后的絮凝包在污水中散开，随之启动微波振荡器13，定时震荡5min，然后静置1.5-2h；待污水中无明显絮状颗粒后，启动第二抽水泵17，将净化后的污水导入序批式反应器19；

(4)生物净化：首先启动溶解氧控制器22、PH控制器23及空压机21，控制污水中的溶解氧为3.3-3.8mg/L，PH值为4.5-5.8；达到上述条件后，启动搅拌器18，搅拌2.5h，并静置8-10h；静置后获得净水，启动第三抽水泵24，将净水储存于蓄水池26中，供养殖家畜用。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.家畜养殖污水循环处理系统，包括集中控制器、发酵分离池、絮凝池、序批式反应器及蓄水池，其特征在于：所述发酵分离池上连接有进料管，所述进料管上连接有污水泵，所述污水泵由所述集中控制器控制，所述发酵分离池内设有一级发酵室、二级发酵室及储水室，所述一级发酵室与所述二级发酵室之间设有一级生物过滤膜，所述二级发酵室与所述储水室之间设有二级生物过滤膜，所述一级发酵室与所述二级发酵室上连接有发酵辅料进料器及肥料输送器，所述发酵辅料进料器与所述肥料输送器均由所述集中控制器控制；所述发酵分离池与所述絮凝池之间连接有第一导管，所述第一导管上连接有第一抽水泵，所述第一抽水泵由所述集中控制器控制；所述絮凝池的上端设有絮凝包推送器，所述絮凝包推送器由集中控制器控制，所述絮凝池与所述序批式反应器之间连接有第二导管，所述第二导管上连接有第二抽水泵，所述第二抽水泵由所述集中控制器控制；所述序批式反应器与所述蓄水池之间连接有第三导管，所述第三导管上连接有第三抽水泵，所述蓄水池上连接有出水管，所述出水管上连接有第四抽水泵，所述第三抽水泵与所述第四抽水泵均由所述集中控制器控制；其中，所述絮凝包推送器包括推料通道、第一电机、第二电机、第一推料辊与第二推料辊，所述推料通道的两侧设有第一推料辊与第二推料辊，所述第一推料辊与所述第二推料辊相互配合，所述第一推料辊连接所述第一电机，所述第二推料辊连接所述第二电机，所述第一电机与所述第二电机均由所述集中控制器控制。

2.根据权利要求1所述家畜养殖污水循环处理系统，其特征在于：所述一级发酵室与所二级发酵室上连接有散气管，所述散气管上连接有单向阀。

3.根据权利要求1所述家畜养殖污水循环处理系统，其特征在于：所述肥料输送器包括肥料输送管、粪便泵及开关阀，所述肥料输送管连接于所述一级发酵室与所述二级发酵室的下端，所述肥料输送管上连接所述粪便泵与所述开关阀，所述粪便泵与所述开关阀均由所述集中控制器控制。

4.根据权利要求3所述家畜养殖污水循环处理系统，其特征在于：所述开关阀包括阀腔、电动缸及阀板，所述电动缸上连接有阀杆，所述阀杆连接所述阀板，所述阀杆带动所述阀板运动，所述阀板与所述阀腔的内径相同。

5.根据权利要求1所述家畜养殖污水循环处理系统，其特征在于：所述序批式反应器上连接有溶解氧控制器、pH控制器及搅拌器，所述溶解氧控制器与所述pH控制器均安装于所述序批式反应器的侧边位置，所述搅拌器安装于所述序批式反应器的上端，所述溶解氧控制器、所述pH控制器及所述搅拌器均由所述集中控制器控制；所述序批式反应器内安装有曝气头，所述曝气头连接空压机，所述空压机由所述集中控制器控制。

6.根据权利要求1所述家畜养殖污水循环处理系统，其特征在于：所述絮凝池上安装有微波振荡器，所述微波振荡器由所述集中控制器控制。

7.根据权利要求1-6任意一项所述家畜养殖污水循环处理系统的处理方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）絮凝包制备：借助秸秆制备秸秆粉，再将秸秆粉包裹成絮凝包，将絮凝包放入絮凝包推送器内；秸秆粉的制备工艺为：将秸秆加入到秸秆粉碎机中，经粉碎后获得秸秆碎料，然后将秸秆碎料加入到碾磨机中，得到秸秆粉；然后将秸秆粉在水中浸泡40-50min，浸泡后以挤压方式去水，去水后的秸秆粉包裹成絮凝包；

（2）发酵分离：首先将饲养家畜产生的污水抽入发酵分离池，污水由一级发酵室流入二级发酵室，经一级生物过滤膜过滤污水中的家畜粪便；再由二级发酵室流入储水室，经二级生物过滤膜过滤污水中的有机物杂质；启动第一抽水泵，将分离后的污水抽入絮凝池内；分离后关闭污水泵，将粪便及有机物杂质进行发酵处理；发酵完毕后生成肥料，打开粪便泵及开关阀，将肥料导出并保存；

（3）絮凝沉淀：待污水完全抽入絮凝池后，启动絮凝包推送器，絮凝包推送器以挤压推送方式向污水中投放一个絮凝包；挤压后的絮凝包在污水中散开，随之启动微波振荡器，定时震荡5min，然后静置1.5-2h；待污水中无明显絮状颗粒后，启动第二抽水泵，将净化后的污水导入序批式反应器；

（4）生物净化：首先启动溶解氧控制器、pH控制器及空压机，控制污水中的溶解氧为3.3-3.8mg/L，pH值为4.5-5.8；达到上述条件后，启动搅拌器，搅拌2.5h，并静置8-10h；静置后获得净水，启动第三抽水泵，将净水储存于蓄水池中，供养殖家畜用。

8.根据权利要求7所述家畜养殖污水循环处理系统的处理方法，其特征在于：所述步骤（2）中的发酵处理工艺为：首先启动发酵辅料进料器，向一级发酵室与二级发酵室中投放杂草、湿土及油渣，然后打开散气管，将粪便及有机物杂质在一级发酵室与二级发酵室中发酵7-9天。

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