CN108935138A - 一种畜禽粪便闭环式生物循环利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种畜禽粪便闭环式生物循环利用系统，包括畜禽养殖场、粪便处理场、叶面肥制作池、黑水虻养殖场、牧草培育种植场；畜禽养殖场产生的粪便进入粪便处理场进行液渣分离处理，液体部分用于制作叶面肥，粪渣全部发酵后用于黑水虻养殖，黑水虻养殖剩余虫沙和上述制作的叶面肥均可用于牧草的培育种植，牧草用于畜禽养殖。该系统对排泄粪污实现了全部的循环利用，形成了真正意义上零污染排放，还可降低至少30%以上的饲料使用，直接降低养殖成本，减少药物使用，增加养殖经济效益。
Description
技术领域
本发明属于养殖业技术领域。更具体地，涉及一种畜禽粪便闭环式生物循环利用系统。
背景技术
随着畜禽养殖规模越来越大，生产集约化程度越来越高，并与种植业日益脱节，产生的畜禽粪污、饲料残渣等在一定的时空范围内没有足够的土地消纳，出现处理的问题，大量堆放对大气、土壤和水环境造成严重的污染。
而畜禽粪便一直被人们当作土壤肥料的重要来源，动物排泄物中含有丰富的有机物和氮、磷、钾等养分，同时也能供给作物所需的钙、镁、硫等多种矿物质及微量元素。
国内外治理畜禽粪便的方法主要分为产前、产中和产后治理。产前制定相关政策，规划布局，优化畜牧场设计方案、饲料科学配方，加入添加剂控制畜禽氮、磷、钾的排放量，减少猪粪发酵中氨与硫化氢的挥发，减轻氮素损失与猪粪的恶臭；产中强化管理，建立畜禽业污染信息系统，控制畜禽饲养环境，防治畜禽粪尿及冲洗水流失；产后对畜禽粪尿进行资源化、无害化处理。目前更多的是对各种畜禽粪尿进行产后处理。但是并未实现真正意义上的充分利用和零污染排放。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有养殖业畜禽粪便处理利用技术的缺陷和不足，提供一种畜禽粪便闭环式生物循环利用系统，形成了畜禽粪便真正意义上的充分利用和零污染排放，具有重要的经济和环保价值。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种畜禽粪便闭环式生物循环利用系统，包括畜禽养殖场、粪便处理场、叶面肥制作池、黑水虻养殖场、牧草培育种植场；畜禽养殖场产生的粪便进入粪便处理场进行液渣分离处理，液体部分用于制作叶面肥，粪渣部分发酵后用于黑水虻养殖，黑水虻养殖剩余虫沙和上述制作的叶面肥均可用于牧草的培育种植，牧草用于畜禽养殖。
具体地，畜禽养殖场、粪便处理场和叶面肥制作池依次通过物料输送道相连接，粪便处理场还通过物料输送道与黑水虻养殖场相连接。
更具体地，所述畜禽养殖场包括若干个畜禽舍，均设有一级粪道，且均与二级粪道相通，二级粪道再与三级粪道相通；所述粪便处理场包括依次相连通的初沉池、调节池1、调节池2、混凝沉淀池、发酵槽，混凝沉淀池又通过管道与叶面肥制作池连通，发酵槽和黑水虻养殖场连通。
当畜禽养殖场为养猪场时，包括6个猪舍，分别为种公猪舍、母猪妊娠舍、母猪分娩舍，母猪配种舍，仔猪保育猪舍、生长育肥猪舍。
进一步优选地，初沉池和调节池1之间设有隔栅，调节池1和调节池2之间设有筛网，混凝沉淀池和叶面肥制作池之间的管道上设有筛网。
优选地，若干个畜禽舍的水平高度依次降低，直到三级粪道的水平高度最低，且一级粪道和二级粪道均具有坡度。
更优选地，一级粪道和二级粪道上设有粪便助推组件。如刮板等等。
优选地，各级粪道上方均设有顶盖。防场地异味和外界雨水等的污染。
另外，优选地，本发明的畜禽粪便闭环式生物循环利用系统还包括蝗虫养殖场、蚯蚓养殖场和三虫粉制作场；蝗虫粪便用于蚯蚓养殖，所得黑水虻、蝗虫、蚯蚓用于制作三虫粉，三虫粉作为饲料添加剂用于畜禽养殖，进一步提升养殖效益。
另外，在本发明的畜禽粪便闭环式生物循环利用系统中，粪便液渣分离后，粪渣全部发酵处理后用于黑水虻养殖，粪渣的发酵处理方法为：控制粪便渣含水量小于60%，加入复合菌剂进行厌氧发酵，控制发酵湿度60～65℃，发酵温度60～65℃，发酵时间10～20h。
优选地，所述复合菌剂由如下比例的各菌种组成：枯草芽孢杆菌：高温放线菌：丁酸梭菌：酵母菌：乳酸菌：链霉菌：蜡样芽孢杆菌，小多孢菌=2～5：3～8：2～7：1～4：1～6：2～5：1～3：1～4，有效活菌数均为1.0×109 cfu/mL。
更优选地，所述复合菌剂由如下比例的各菌种组成：枯草芽孢杆菌：高温放线菌：丁酸梭菌：酵母菌：乳酸菌：链霉菌：蜡样芽孢杆菌，小多孢菌=4：5：4：3：3：3：2：3。
而粪便液渣分离后的液体部分用于制作叶面肥，叶面肥的制作方法为：粪便液渣分离后的液体部分经初沉淀除去大颗粒废物，再向加入聚合氯化铝和聚合硫酸铁，快速搅拌，然后加入重碳酸盐进行混凝沉淀，最后再进行厌氧发酵，发酵菌同上。
优选地，所述尿液、聚合氯化铝、聚合硫酸铁和重碳酸盐的质量体积比为100L：8～15g：25～40g：1～3g。
优选地，所述尿液、聚合氯化铝、聚合硫酸铁和重碳酸盐的质量体积比为100L：10g：30g：2g。
优选地，所述絮凝沉淀的盐基度控制在45%～85%。
上述粪便处理方法，尿液经过无机物絮凝沉淀和微生物厌氧发酵后含有的有机物大部分被分解，可更好的被作物吸收。本发明通过多种菌种的有机组合来对粪渣进行厌氧发酵，不需要氧气供给，粪渣经过复合菌剂发酵处理，复合菌剂中微生物之间的相互作用再配合高温，可有效祛除粪便虫卵、有害细菌及各种真菌；本发明所用的微生物菌种均是经过大量筛选获得的，经过有机组合，通过不同代谢能力的组合，能够完成单个菌种难以完成的复杂代谢作用，可大大提高除臭效果，有效降低畜禽养殖场恶臭气体的释放量，同时粪便中的有机物质被分解，更利于吸收，且处理过后的粪渣中且富含大量的有益菌，可以给作物带来特定的肥效，且发酵所需时间大大降低，仅需10～20h。
本发明具有以下有益效果：
本发明的畜禽粪便闭环式生物循环利用系统中，畜禽养殖场产生的粪便进入粪便处理场进行液渣分离处理，液体部分用于制作叶面肥，粪渣部分发酵后用于黑水虻养殖，黑水虻养殖剩余虫沙和上述制作的叶面肥均可用于牧草的培育种植，牧草又返用于畜禽、蝗虫养殖，蝗虫粪便用于养殖蚯蚓，养殖；所到的黑水虻蛋白，蝗虫蛋白，蚯蚓蛋白生产三虫粉用于畜禽水产替代养殖饲料中的鱼粉蛋白。该系统对排泄粪污实现了全部的循环利用，形成了真正意义上零污染排放，还可降低至少30%以上的饲料养殖成本，减少药物使用，增加养殖经济效益。
附图说明
图1为本发明畜禽粪便闭环式生物循环利用系统的示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1 畜禽粪便闭环式生物循环利用系统
一种畜禽粪便闭环式生物循环利用系统，如图1，包括畜禽养殖场、粪便处理场、叶面肥制作池、黑水虻养殖场、牧草培育种植场；畜禽养殖场产生的粪便进入粪便处理场进行液渣分离处理，液体部分用于制作叶面肥，粪渣部分发酵后用于黑水虻养殖，黑水虻养殖剩余虫沙和上述制作的叶面肥均可用于牧草的培育种植，牧草用于畜禽养殖。其中，畜禽养殖场、粪便处理场和叶面肥制作池依次通过物料输送道相连接，粪便处理场还通过物料输送道与黑水虻养殖场相连接。
该系统对排泄粪污实现了全部的循环利用，形成了真正意义上零污染排放，还可降低至少30%以上的饲料养殖成本，减少药物使用，增加养殖经济效益。
同时，该系统还可包括蝗虫养殖场、蚯蚓养殖场和三虫粉制作场；蝗虫粪便用于蚯蚓养殖，所得黑水虻、蝗虫、蚯蚓用于制作三虫粉，三虫粉作为饲料添加剂用于畜禽养殖，进一步提升养殖效益。
具体地，所述畜禽养殖场包括若干个畜禽舍，均设有一级粪道，且均与二级粪道相通，二级粪道再与三级粪道相通；所述粪便处理场包括依次相连通的初沉池、调节池1、调节池2、混凝沉淀池、发酵槽，混凝沉淀池又通过管道与叶面肥制作池连通，发酵槽和黑水虻养殖场连通。
若干个畜禽舍的水平高度依次降低，直到三级粪道的水平高度最低，且一级粪道和二级粪道均具有坡度，一级粪道和二级粪道上还设有粪便助推组件。如刮板等等。各级粪道上方均设有顶盖。防场地异味和外界雨水等的污染。
当畜禽养殖场为养猪场时，包括5个猪舍，分别为种猪舍、母猪舍、哺乳猪舍、仔猪保育猪舍、生长育肥猪舍。
初沉池和调节池1之间设有隔栅，调节池1和调节池2之间设有筛网，混凝沉淀池和叶面肥制作池之间的管道上设有筛网。
另外，在本发明的畜禽粪便闭环式生物循环利用系统中，粪便液渣分离后，粪渣部分发酵处理后用于黑水虻养殖，粪渣的发酵处理方法为：控制粪便渣含水量小于60%，加入复合菌剂进行厌氧发酵，控制发酵湿度60～65℃，发酵温度60～65℃，发酵时间10～20h。
优选地，所述复合菌剂由如下比例的各菌种组成：枯草芽孢杆菌：高温放线菌：丁酸梭菌：酵母菌：乳酸菌：链霉菌：蜡样芽孢杆菌，小多孢菌=4：5：4：3：3：3：2：3，有效活菌数均为1.0×109 cfu/mL。
而粪便液渣分离后的液体部分用于制作叶面肥，叶面肥的制作方法为：粪便液渣分离后的液体部分经初沉淀除去大颗粒废物，再向加入聚合氯化铝和聚合硫酸铁，快速搅拌，然后加入重碳酸盐进行混凝沉淀，最后再进行厌氧发酵，发酵菌同上。
所述尿液、聚合氯化铝、聚合硫酸铁和重碳酸盐的质量体积比为100L：10g：30g：2g。所述絮凝沉淀的盐基度控制在45%～85%。
实施例2系统中畜禽粪便处理工艺
1、实验组：
（1）在粪便固液分离机中对猪排泄物进行液渣分离，分别得到尿液和粪渣。
（2）将分离后的尿液经初沉淀除去大颗粒废物，再向初沉淀后的尿液中加入聚合氯化铝和聚合硫酸铁，快速搅拌，然后加入重碳酸盐进行混凝沉淀，其盐基度控制在65%，最后再将混凝沉淀后的尿液进行自然厌氧发酵6天；其中，每100L尿液中添加有聚合氯化铝10g，聚合硫酸铁30g，重碳酸盐2g。
（3）控制分离后的粪渣含水量小于60%，然后按照每1kg粪渣中添加4g复合菌剂的比例加入复合菌剂进行厌氧发酵，控制发酵湿度65℃，发酵温度65℃，发酵时间20h；所述复合菌剂由如下比例的各菌种组成：枯草芽孢杆菌：红球菌：丁酸梭菌：啤酒酵母：嗜热链球菌：白色链霉菌：蜡样芽孢杆菌，短链小多孢菌=4：5：4：3：3：3：2：3，其有效活菌数均为1.0×109 cfu/mL。
2、对比组
对比组1：一种猪养殖排泄物的处理方法，与实施例1基本相同，不同之处在于步骤2中所述混凝沉淀时的盐基度为40%。
对比组2：一种猪养殖排泄物的处理方法，与实施例1基本相同，不同之处在于步骤2中所述混凝沉淀时的盐基度为90%。
对比组3：一种猪养殖排泄物的处理方法，与实施例1基本相同，不同之处在于复合菌剂中不含有丁酸梭菌。
对比组4：一种猪养殖排泄物的处理方法，与实施例1基本相同，不同之处在于复合菌剂中不含有短链小多孢菌。
对比组5：一种猪养殖排泄物的处理方法，与实施例1基本相同，不同之处在于复合菌剂中不含有红球菌。
对比组6：一种猪养殖排泄物的处理方法，与实施例1基本相同，不同之处在于将复合菌剂中的枯草芽孢杆菌替换成地衣芽孢杆菌。
对比组7：一种猪养殖排泄物的处理方法，与实施例1基本相同，不同之处在于复合菌剂中不含有嗜热链球菌。
对比组8：一种猪养殖排泄物的处理方法，与实施例1基本相同，复合菌剂由如下比例的各菌种组成：枯草芽孢杆菌：红球菌：丁酸梭菌：啤酒酵母：嗜热链球菌：白色链霉菌：蜡样芽孢杆菌，短链小多孢菌=6：2：8：0.5：7：1：4：0.5，其有效活菌数均为1.0×109 cfu/mL。
对比组9：一种猪养殖排泄物的处理方法，与实施例1基本相同，复合菌剂由如下比例的各菌种组成：枯草芽孢杆菌：红球菌：丁酸梭菌：啤酒酵母：嗜热链球菌：白色链霉菌：蜡样芽孢杆菌，短链小多孢菌=1：9：1：5：3：2：1：4，其有效活菌数均为1.0×109 cfu/mL。
对比组10：一种猪养殖排泄物的处理方法，与实施例1基本相同，不同之处在于粪渣为自然发酵，不采用本发明所述复合菌剂。
上述各实施方式处理结果显示，实验组处理后的尿液中NH3和H2S释放量分别下降75%和40%，基本无异味，经厌氧发酵后后的尿液可直接做叶面肥进行喷施，而粪渣经过复合菌剂厌氧发酵处理后，粪便中NH3和H2S释放量分别下降75～85%，其中实验组效果最佳，粪便中NH3和H2S释放量分别下降85%和80%，粪渣中残留重金属离子，即铬、汞、砷、镉和铅均降低40～50%，同时，粪便病原菌检测发现，均未分离到相关致病菌，说明实验组能达到无害化效果，病原微生物杀灭效果有保证。而对比组1～2中，尿液中释放量仅下降30%和15%，有比较明显的臭味；对比组3～10的结果显示，粪便中NH3和H2S释放量分别下降30～40%，留重金属离子浓度降低8～10%，粪渣中残留有少量的致病微生物。
另外，以实验组和对比组1～10中处理后猪粪为原料，种植小白菜，比较应用效果；结果显示，同等条件下，施用实验组的粪渣可增产20%～30%，且小白菜粗壮、嫩、绿、脆；而施用对比组3～10的粪渣仅可增产5%～10%，且小白菜普遍长势不够好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种畜禽粪便闭环式生物循环利用系统，其特征在于，包括畜禽养殖场、粪便处理场、叶面肥制作池、黑水虻养殖场、牧草培育种植场；畜禽养殖场产生的粪便进入粪便处理场进行液渣分离处理，液体部分用于制作叶面肥，粪渣发酵后用于黑水虻养殖，黑水虻养殖剩余虫沙和上述制作的叶面肥均可用于牧草的培育种植，牧草用于畜禽、蝗虫养殖。
2.根据权利要求1所述的畜禽粪便闭环式生物循环利用系统，其特征在于，畜禽养殖场、粪便处理场和叶面肥制作池依次通过物料输送道相连接，粪便处理场还通过物料输送道与黑水虻养殖场相连接。
3.根据权利要求1所述的畜禽粪便闭环式生物循环利用系统，其特征在于，所述畜禽养殖场包括若干个畜禽舍，均设有一级粪道，且均与二级粪道相通，二级粪道再与三级粪道相通；所述粪便处理场包括依次相连通的初沉池、调节池1、调节池2、混凝沉淀池、发酵槽，混凝沉淀池又通过管道与叶面肥制作池连通，发酵槽和黑水虻养殖场连通。
4.根据权利要求3所述的畜禽粪便闭环式生物循环利用系统，其特征在于，初沉池和调节池1之间设有隔栅，调节池1和调节池2之间设有筛网，混凝沉淀池和叶面肥制作池之间的管道上设有筛网。
5.根据权利要求1-4任一所述的畜禽粪便闭环式生物循环利用系统，其特征在于，还包括蝗虫养殖场、蚯蚓养殖场和三虫粉制作场；蝗虫粪便用于蚯蚓养殖，所得黑水虻、蝗虫、蚯蚓用于制作三虫粉，三虫粉作为饲料添加剂用于畜禽养殖。
6.根据权利要求3所述的畜禽粪便闭环式生物循环利用系统，其特征在于，畜禽养殖场为养猪场时，包括6个猪舍，分别为种公猪舍、母猪妊娠舍、母猪分娩舍，母猪配种舍，仔猪保育猪舍、生长育肥猪舍。
7.根据权利要求3所述的畜禽粪便闭环式生物循环利用系统，其特征在于，若干个畜禽舍的水平高度依次降低，直到三级粪道的水平高度最低，且一级粪道和二级粪道均具有坡度。
8.根据权利要求3所述的畜禽粪便闭环式生物循环利用系统，其特征在于，一级粪道和二级粪道上设有粪便助推组件。
9.根据权利要求3所述的畜禽粪便闭环式生物循环利用系统，其特征在于，各级粪道上方均设有顶盖。
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