CN111268855A - 一种养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，属于粪尿废水处理及循环利用领域，所述方法包括以下步骤：a)在猪圈导入猪前，先将枯草芽孢杆菌活化菌液加入至尿泡粪池中，对猪粪尿进行除臭及硝化反应预处理，预处理期间保持尿泡粪池内的溶氧不低于0.5ppm；b)将步骤a)处理后的粪尿液一次性导入好氧池进行好氧曝气处理，出水进行厌氧脱氮处理，处理出水进行高级氧化处理后达标排放；c)定期将厌氧脱氮处理产生的生化污泥导入液肥制造池，所述液肥制造池采用好氧曝气的方式培养枯草芽孢杆菌，所述液肥制造池用于产生液肥。系统运行稳定后，可根据周边的种植业肥料需求取出液肥制造池中的液肥作为复合微生物肥料使用。

Description

一种养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法

技术领域

本发明属于粪尿废水处理技术领域，具体的，涉及一种养猪场尿泡粪废水的液肥化处理 方法。

背景技术

随着我国畜牧业的发展，产业竞争的日趋激烈，畜牧业的规模化、集约化发展已成为一 必然趋势，规模化养猪场具有较高的畜禽饲养技术，统一的管理，降低了成本，提高了经济 效益，但由于大量集中的粪便污水排放引起的环境污染问题也越来越严重，养殖业的粪尿排 泄物及废水中含有大量有机物、氮、磷、悬浮物及致病菌并产生恶臭，对环境质量造成极大 影响，急需治理。

尿泡粪工艺(改进后的水泡粪)是在猪舍的排粪沟中保持一定深度的水，粪尿冲洗和饲养 管理用水一并通过漏缝地板流入粪沟中。粪便在粪沟内漫泡稀释成粪液，储存一定时间后， 打开排污塞子，将沟中粪水排出。粪水顺粪沟流入粪便主干沟，进入贮粪池。该工艺的主要 目的是定时、有效地清除畜舍内的粪便、尿液，减少粪污清理过程中的劳动力投入，减少冲 洗用水，提高养殖场自动化管理水平。其优点是利用及时有效的清除粪尿，有效保持猪舍的 清洁。缺点是：1)耗水量大，造成水资源的大量消耗；2)由于粪便长时间在猪舍中停留，形 成厌氧发酵，产生一定量如“硫化氢”、“甲烷”等有害气体，需要配套科学的通风换气系统， 为猪舍提供良好的环境；3)猪粪尿会发出刺鼻的恶臭，且容易滋生蚊蝇，严重影响周围环境。

为了解决上述问题，现有技术中公开了相关的申请案，如中国专利申请号为2013101265819，公开日期为2015年8月15日的申请案公开了一种养猪场粪便处理方法， 其将猪的排泄物分离成干粪和粪水，干粪作发酵处理后分别作为生产有机复合肥的原料和鱼饲料，所述粪水分为两部分处理，一部分粪水排入沼气池用于生产沼气，另一部分粪水送入沉淀池用于沉淀消毒，所述沉淀池分为第一自然沉淀池、第二高温消毒沉淀池和第三冷却沉 淀池，第三冷却沉淀池设置在第二高温消毒沉淀池下方，第二高温消毒沉淀池设置在第一自 然沉淀池的下方，第一自然沉淀池用于对粪水自然沉淀，自然沉淀时间为1-3天，第二高温 消毒沉淀池采用电磁加热的方式对经过自然沉淀后的粪水消毒，高温消毒后的热水首先用于 仔猪供暖，经供暖后的热水再输送至第三冷却池，冷却后的水用于清洗猪舍。上述申请案的 方法工艺复杂，成本和土地占用量较大，不利于广泛使用。基于对现有技术的改进，中国专 利申请号为201810540875.9，公开日期为2018年11月13日的申请案公开了一种养猪场尿泡 粪废液的快速处理方法，包括：1)向尿泡粪原液中加入生物絮凝剂，搅拌均匀，静置后进行 固液分离；2)将固液分离得到的上清液进行厌氧发酵后得到的发酵液用作液体肥的原料或用 于生产生物絮凝剂；将固液分离得到的固体粪便经好氧发酵处理后作为生产有机复合肥的原 料。该申请案的方法虽然能够快速处理尿泡粪废液，然而其也具有不可避免的缺陷：1)需要 将粪尿进行固液分离，固体粪便采用好氧发酵，上清液采用厌氧发酵的方式增加了操作的复 杂性；2)尿泡粪工艺中通常情况下粪便在尿液中已浸泡较长时间，难以进行固液分离。3) 该方法仅将固液分离后上清液的厌氧发酵产物作为液肥，并未利用大量的固体粪便进行转化， 其液肥的营养成分含量相对较低。

基于现有技术的缺陷，继续发明一种新的针对于养猪厂尿泡粪废水的处理工艺。

发明内容

1.要解决的问题

针对于现有技术中尿泡粪废水处理过程中存在的工艺复杂、液肥的转化率不高的缺陷， 本发明通过在猪圈下方的尿泡粪池中预先添加枯草芽孢杆菌活化菌，首先在低溶氧条件下进 行硝化处理，再导入至好氧池中使枯草芽孢杆菌迅速增殖进行好氧处理，再经过厌氧、高级 氧化处理使废水达标排放，同时本发明将厌氧处理中产生的污泥来培养好氧菌，产生高转化 率的液肥。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，包括以下步骤：

a)在猪圈导入猪前，先将枯草芽孢杆菌活化菌液加入至尿泡粪池中，使其对尿泡粪池中 的猪粪尿进行除臭及硝化反应预处理，预处理期间保持尿泡粪池内的溶氧不低于0.5ppm；本 发明利用尿泡粪池设计上尿泡粪液深度一般不超过55厘米的特点，使用枯草芽孢杆菌对尿泡 粪池中的猪粪尿进行硝化反应预处理；

步骤a)中利用枯草芽孢杆菌在低溶氧条件下的有效地对氨氮成分进行硝化反应，分解氨 氮，去除尿泡粪池内的臭气，同时枯草芽孢杆菌具有抑制杂菌的作用，可以有效抑制厌氧菌 分解有机物产生大量恶臭，防止有机物被大量分解的目的还在于在后续处理过程中实现高效 的液肥转化率。

在养猪的过程中，在尿粪不断产生的过程中硝化反应一直进行，因此该处理可以有效去 除猪圈内的臭气，待猪粪尿积累到一定程度，一次性将产物导出，进入好氧处理。

b)将步骤a)处理后的粪尿液(一般按照尿泡粪处理工艺，粪尿也会在尿泡粪池中停留 6-8周)一次性导入好氧池进行好氧曝气处理，出水进行厌氧脱氮处理，处理出水进行高级氧 化处理后达标排放；

该步骤中将粪尿液一次导入后好氧池后，粪尿液中的枯草芽孢杆菌在好氧曝气条件下迅 速进行增殖，发挥其分解有机物的功能，经过处理的污水继续进行厌氧脱氮处理，因此大量 的枯草芽孢杆菌也进入厌氧脱氮池，在兼氧-厌氧的环境下多数转化成死菌，成为厌氧菌的营 养，该过程主要通过厌氧微生物的厌氧反应分解有机物。

c)定期将厌氧脱氮处理产生的生化污泥导入液肥制造池，所述液肥制造池采用好氧曝气 的方式培养枯草芽孢杆菌，所述液肥制造池用于产生液肥。

导入生化污泥之前，所述的液肥制造池含有一定量的枯草芽孢杆菌活菌数，所述的液肥 制造池中进行好氧曝气处理，所述生化污泥为菌体培养提供营养成分。

作为本发明更进一步的改进，所述步骤a)中的枯草芽孢杆菌菌株为Bacillussubtilis QS1， 该菌株保藏于CGMCC-中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；保藏编号为 CGMCCNO.17314；保藏单位地址：中国北京，保藏日期为：2019年3月08日。分类命名为： Bacillus subtilis。

作为本发明更进一步的改进，所述步骤a)中枯草芽孢杆菌Bacillus subtilisQS1活化菌液 的投加体积为尿泡粪池容积的1～2％，以Bacillus subtilis QS1在尿泡粪池内活菌数不低于1亿 cfu/g以上范围时计。

作为本发明更进一步的改进，所述将生化污泥导入前的液肥制造池中的Bacillussubtilis QS1的活菌数不低于1000万cfu/g。

作为本发明更进一步的改进，所述步骤c)中所述生化污泥通过污泥回流泵抽吸进入液肥 制造池，以保障液肥制造池有足够营养持续供给。

作为本发明更进一步的改进，所述方法还包括步骤d)：系统运行稳定后，定期将液肥 制造池中的液肥导入好氧池，以维持好氧池的活菌数量稳定。

作为本发明更进一步的改进，所述厌氧脱氮反应池内进行厌氧反应的微生物包括兼性厌 氧细菌，如屎肠球菌，酵母菌等。

作为本发明更进一步的改进，所述好氧曝气处理过程中利用微纳米曝气方式进行曝气， 以好氧池体积为2500吨计，控制微纳米曝气装置的流量大于800L/min，设两台微纳米曝气 装置。

所述高级氧化处理利用微纳米曝气方式进行曝气，控制微纳米曝气的气泡粒度在300nm～50μm之间，同时向处理水体中通入臭氧，以达到深度降解COD、氨氮，并可脱色和 灭菌以达到最终达标排放。

作为本发明更进一步的改进，本发明提供了一种复合微生物液肥，所述复合微生物液肥 通过所述的养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法得到。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，首先将枯草芽孢杆菌活化菌液加入 至尿泡粪池中，利用枯草芽孢杆菌虽为好氧菌，但在低溶氧条件下仍可进行硝化反应，使其 在低溶氧条件下的有效地对氨氮成分进行硝化反应，分解氨氮，去除尿泡粪池内的臭气，同 时枯草芽孢杆菌具有抑制杂菌的作用，可以有效抑制厌氧菌分解有机物产生大量恶臭，防止 有机物被大量分解，以在后续处理过程中实现高效的液肥转化率。

(2)本发明的养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，定期将厌氧脱氮反应的生化污泥用 于培养好氧微生物产生液肥，以生化污泥中的死菌作为好氧活菌的营养物质，由于厌氧脱氮 反应池除含有大量的厌氧微生物死菌之外，还含有大量的枯草芽孢杆菌的死菌体，因此生化 污泥中的死菌成分以及代谢产物更丰富，有利于好氧活菌的增殖，本发明的液肥制造池相当 于活菌的培养池，通过好氧曝气的方式促进枯草芽孢杆菌增殖，产生具有枯草芽孢杆菌有效 活菌数更高的液肥，同时通过其对杂菌的抑制作用将杂菌控制较低的水平，使液肥的有效活 菌数和杂菌数均能够达到国家对微生物复合肥的要求标准。

(3)本发明的养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，在系统运行稳定后，定期将液肥 制造池中的水体导入至好氧池，其目的在于：液肥制造池中含有大量的枯草芽孢杆菌，通过 将液肥制造池的水体导入好氧池可以维持好氧池内的活菌数的平衡，从而有效保持高效的好 氧生化反应效率。

(4)本发明的养猪场尿泡粪废水的液肥中不仅含有大量的有效活菌，还含有枯草芽孢杆 菌及其代谢物生产各种有用的酶和氨基酸，所述酶和氨基酸可用作微生物液态肥料。

附图说明

图1为本发明的养猪厂尿泡粪废水的液肥化的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

本实施例的处理对象为湖南省永州庭丰大型猪场产生的猪粪污，针对尿泡粪工艺产生的 废水的处理方法包括以下步骤，工艺路线图如图1所示：

a)在养猪之前，将枯草芽孢杆菌活化菌液加入至猪圈下面的尿泡粪池中，所述尿泡粪 池内的溶氧为0.05ppm，所述枯草芽孢杆菌菌株为Bacillus subtilis QS1，该菌株保藏于中国 微生物菌种保藏委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNO.17314。表1为枯草芽孢杆 菌QS1的细胞形态和理化检验结果，表2为枯草芽孢杆菌QS1的16S rRNA基因序列测定 结果，表3枯草芽孢杆菌QS1的gyrB基因序列测定结果。

表1枯草芽孢杆菌QS1的细胞形态和理化检验结果

表2枯草芽孢杆菌QS1的16S rRNA基因序列测定结果

表3枯草芽孢杆菌QS1的gyrB基因序列测定结果

该枯草芽孢杆菌在低溶氧条件下对尿泡粪池中的猪粪尿进行硝化反应处理，随着养猪的 过程中猪粪尿不断产生，尿泡粪池内的猪粪尿逐渐增多，处理6-8周，在该过程中池体的一 直可以保持一定的低溶氧，利用枯草芽孢杆菌有效除臭，同时进行硝化处理；该步骤枯草芽 孢杆菌活化菌液的投加体积为尿泡粪池容积的1～2％，以Bacillus subtilisQS1在尿泡粪池内活 菌数不低于1亿cfu/g以上范围时计。

b)将步骤a)处理后的粪尿液一次性导入好氧池，采用微纳米曝气方式进行好氧曝气处 理，控制微纳米曝气的气泡粒度在50nm～50μm之间；以好氧池体积为2500吨计，控制微纳 米曝气的流量大于1600L/min，共需两台微纳米曝气装置。

处理出水进入厌氧脱氮反应池进行厌氧脱氮处理，厌氧脱氮反应池内的微生物包括屎肠 球菌和酵母菌等兼性厌氧细菌，厌氧脱氮反应完成后再进入臭氧反应池进行高级氧化处理， 高级氧化处理过程按照中国专利申请号CN201910534307.2的申请案公开的方法进行：将臭 氧持续的通入微纳米曝气管道，所述微纳米曝气管道进行微纳米曝气的同时将臭氧释放至水 体，以臭氧反应池体积为300吨计，控制微纳米曝气装置的流量大于800L/min，需一台微纳 米曝气装置，同时控制臭氧的通入量不低于100g/h；控制微纳米曝气的气泡粒度在300nm～ 50μm之间，经过臭氧反应池处理后达标排放，尿泡粪废水的各处理阶段处理指标表4所示。

c)通过设置污泥回流泵定期将厌氧脱氮反应池内的生化污泥导入液肥制造池，所述将生 化污泥导入前的液肥制造池中的Bacillus subtilis QS1的活菌数不低于1000万cfu/g，采用好 氧曝气方式进行枯草芽孢杆菌的培养，来自厌氧脱氮池的死菌(生化污泥)可成为营养。系 统运行稳定后，取出液肥制造池中的水体作为复合微生物肥料使用，液肥制造池的液肥测试 结果如表5所示。

本发明的工艺运行后可以较好的配合养猪过程，大约6-8周养猪过程完成，将粪尿液一 次性处理，使废水达标排放，同时产生高活菌含量的液肥。

表4尿泡粪废水的各处理阶段处理指标

表5液肥制造池测试结果

实施例2

本实施例的针对尿泡粪工艺产生的废水的处理方法基本同实施例1，不同之处在于：

本发明的方法还包括步骤c)处理后的步骤d)系统运行稳定后，定期将液肥制造池中 的水体导入至好氧池。目的在于：利用液肥制造池中含有大量的枯草芽孢杆菌，通过导入好 氧池可以维持好氧池内的活菌数的平衡，从而有效保持高效的好氧生化反应效率。本实施例 尿泡粪废水的各处理阶段处理指标如表6所示，液肥制造池测试结果如表7所示。

表6尿泡粪废水的各处理阶段处理指标

表7液肥制造池测试结果

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所以，如 果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与 该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。

序列表

<110> 浙江亲水园生物科技有限公司

<120> 一种养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法

<160> 2

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 1377

<212> DNA

<213> 枯草芽孢杆菌16S rRNA 基因(Bacillus subtilis)

<400> 1

ctcaccgact tcgggtgtta caaactctcg tggtgtgacg ggcggtgtgt acaaggcccg 60

ggaacgtatt caccgcggca tgctgatccg cgattactag cgattccagc ttcacgcagt 120

cgagttgcag actgcgatcc gaactgagaa cagatttgtg ggattggctt aacctcgcgg 180

tttcgctgcc ctttgttctg tccattgtag cacgtgtgta gcccaggtca taaggggcat 240

gatgatttga cgtcatcccc accttcctcc ggtttgtcac cggcagtcac cttagagtgc 300

ccaactgaat gctggcaact aagatcaagg gttgcgctcg ttgcgggact taacccaaca 360

tctcacgaca cgagctgacg acaaccatgc accacctgtc actctgcccc cgaaggggac 420

gtcctatctc taggattgtc agaggatgtc aagacctggt aaggttcttc gcgttgcttc 480

gaattaaacc acatgctcca ccgcttgtgc gggcccccgt caattccttt gagtttcagt 540

cttgcgaccg tactccccag gcggagtgct taatgcgtta gctgcagcac taaggggcgg 600

aaacccccta acacttagca ctcatcgttt acggcgtgga ctaccagggt atctaatcct 660

gttcgctccc cacgctttcg ctcctcagcg tcagttacag accagagagt cgccttcgcc 720

actggtgttc ctccacatct ctacgcattt caccgctaca cgtggaattc cactctcctc 780

ttctgcactc aagttcccca gtttccaatg accctccccg gttgagccgg gggctttcac 840

atcagactta agaaaccgcc tgcgagccct ttacgcccaa taattccgga caacgcttgc 900

cacctacgta ttaccgcggc tgctggcacg tagttagccg tggctttctg gttaggtacc 960

gtcaaggtac cgccctattc gaacggtact tgttcttccc taacaacaga gctttacgat 1020

ccgaaaacct tcatcactca cgcggcgttg ctccgtcaga ctttcgtcca ttgcggaaga 1080

ttccctactg ctgcctcccg taggagtctg ggccgtgtct cagtcccagt gtggccgatc 1140

accctctcag gtcggctacg catcgttgcc ttggtgagcc gttacctcac caactagcta 1200

atgcgccgcg ggtccatctg taagtggtag ccgaagccac cttttatgtt tgaaccatgc 1260

ggttcaaaca accatccggt attagccccg gtttcccgga gttatcccag tcttacaggc 1320

aggttaccca cgtgttactc acccgtccgc cgctaacatc agggagcaag ctcccat 1377

<210> 2

<211> 889

<212> DNA

<213> 枯草芽孢杆菌 gyrB 基因序列(Bacillus subtilis)

<400> 2

gatgtgacgg tcaccgtgac ggtaaaattc accgccaaac ctataaacgc ggagttccgg 60

ttacagacct tgaaatcatt ggcgaaacgg atcatacagg aacgacgaca cattttgtcc 120

cggaccctga aattttctca gaaacaaccg agtatgatta cgatctgctt gccaaccgcg 180

tgcgtgaatt agccttttta acaaagggcg taaacatcac gattgaagat aaacgtgaag 240

gacaagagcg caaaaatgaa taccattacg aaggcggaat taaaagttat gtagagtatt 300

taaaccgctc taaagaggtt gtccatgaag agccgattta cattgaaggc gaaaaggacg 360

gcattacggt tgaagtggct ttgcaataca atgacagcta cacaagcaac atttactcgt 420

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acctaagcgg agatgacgta agggaagggc tgacagcgat tatttcaatc aaacaccctg 600

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ccgatacgtt attttctacg gcgatggaaa catttatgct ggaaaatcca gatgcagcca 720

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gtgaactaac acgccgtaag agtgctttgg aaatttcaaa cctgcccggt aagttagcgg 840

actgctcttc aaagatccga gcatctccga gtatatacga agggggatt 889

Claims (10)

1.一种养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

a)在猪圈导入猪前，先将枯草芽孢杆菌活化菌液加入至尿泡粪池中，对猪粪尿进行除臭及硝化反应预处理，预处理期间保持尿泡粪池内的溶氧不低于0.5ppm；

b)将步骤a)处理后的粪尿液一次性导入好氧池进行好氧曝气处理，出水进行厌氧脱氮处理，处理出水进行高级氧化处理后达标排放；

c)定期将厌氧脱氮处理产生的生化污泥导入液肥制造池，所述液肥制造池采用好氧曝气的方式培养枯草芽孢杆菌，所述液肥制造池用于产生液肥。

2.根据权利要求1所述的养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，其特征在于：所述步骤a)中的枯草芽孢杆菌菌株为Bacillus subtilis QS1，该菌株保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNO.17314。

3.根据权利要求2所述的养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，其特征在于：所述步骤a)中所述预先投加的Bacillus subtilis QS1活化菌液的投加体积为尿泡粪池容积的1～2％，以Bacillus subtilis QS1在尿泡粪池内活菌数不低于1亿cfu/g以上范围时计。

4.根据权利要求2所述的养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，其特征在于：所述将生化污泥导入前的液肥制造池中的Bacillus subtilis QS1的活菌数不低于1000万cfu/g。

5.根据权利要求2所述的养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，其特征在于：所述步骤c)中所述生化污泥通过污泥回流泵抽吸进入液肥制造池。

6.根据权利要求5所述的养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，其特征在于：所述方法还包括步骤d)：系统运行稳定后，定期将液肥制造池中的液肥以一定量导入好氧池。

7.根据权利要求6所述的养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，其特征在于：所述厌氧脱氮处理的微生物包括兼性厌氧细菌。

8.根据权利要求7所述的养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，其特征在于：所述好氧曝气处理采用微纳米曝气的方式进行曝气，控制微纳米曝气的气泡粒度在300nm～50μm之间。

9.根据权利要求8所述的养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法，其特征在于：所述高级氧化处理如下：利用微纳米曝气方式进行曝气，同时向处理水体中通入臭氧，控制微纳米曝气的气泡粒度在300nm～50μm之间。

10.一种复合微生物液肥，其特征在于：所述复合微生物液肥通过权利要求1～9所述的养猪场尿泡粪废水的液肥化处理方法得到。

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