CN112794567A

CN112794567A - 一种奶牛养殖粪污处理工艺

Info

Publication number: CN112794567A
Application number: CN202011576197.5A
Authority: CN
Inventors: 何若平; 韦萍; 胡南; 贾红华
Original assignee: Nanjing Tech University
Current assignee: Nanjing Tech University
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2021-05-14

Abstract

本发明公开了一种奶牛养殖粪污处理工艺，奶牛场产生的粪污经固液分离处理，固液分离产生固体和液体，液体经厌氧处理产生沼气和废水，沼气用于固液分离出来的固体干燥或发电，干燥后的固体用作牛床垫料，废水经处理后直接用于农灌，处理中排出的污泥与固液分离出的部分固体进行有机肥发酵，该处理工艺尽可能将粪污经济化地进行无害化处理与资源化利用，提高了粪污的利用率，处理后的产品进行循环利用，降低处成本，减少对环境的扰动和破坏。

Description

一种奶牛养殖粪污处理工艺

技术领域

本发明涉及一种粪污处理工艺，具体涉及一种奶牛养殖粪污处理工艺。

背景技术

奶业发展水平是一个国家畜牧业现代化程度的重要标志之一。“十五”期间奶业的发展，丰富了农产品市场，改善了城乡居民膳食结构，促进了农村产业结构调整和城乡协调发展，奶业的生产方式、组织形式和产品结构发生了新的变化。奶牛的饲养方式从以个体养殖户为主，现已逐步发展为奶牛规模化、优质化、专业化生产。

社会的发展、科学技术的进步，使得奶业由传统型转变，由粗放型向集约型转变，由数量型向质量效益型转变，其本质就是科技含量的提高，据测算，一个存栏规模为1500头的奶牛场，年排鲜牛粪1.4万t，污水7.3万m³。如用作肥料，大约需要300-400ha土地才能消纳。因此，不加处理很难有相应面积的土地来消纳数量如此巨大的粪尿，特别是南方地区和城郊牧场，污粪处理问题更加突出。养殖废弃物给当地环境构成了威胁，污水造成河水水质恶化，废弃物中含有大量的病原微生物、寄生虫卵以及孳生的蚊蝇等，因而增加了疫情传播的风险，这些是奶牛集中饲养带来的新问题，也是目前急需解决的问题。

奶牛养殖粪污主要由粪便、尿液、饲料残渣、部分牛床垫料及冲洗水组成，具有有机物含量高、氮磷含量高，水量大的特点。特别是其中的粪便，它是水分和粗纤维含量高、蛋白质含量较其他畜禽粪便低的一种粘稠物，不加处理是很难加以利用的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种奶牛养殖粪污处理工艺，该处理工艺尽可能将粪污经济化地进行无害化处理，提高了粪污的利用率，处理后的产品进行循环利用，降低处成本，减少对环境的扰动和破坏。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种奶牛养殖粪污处理工艺，具体包括以下步骤：

步骤1：奶牛养殖场牛舍中的粪污进入集水池，在集水池内实现水质、水量的匀化；

步骤2：集水池中的粪污进行固液分离，分离出来的固体落入粪渣暂存池，固液分离之后的废水自流进入中间水池1；

步骤3：中间水池1内的废水经中间水池1提升泵打入厌氧反应器进行厌氧反应；

步骤4：厌氧反应器产生的沼气进入储气柜，然后经气水分离器脱水、脱硫塔脱硫，脱水脱硫后的沼气用作沼气发电机组、回转干燥机的燃料；

步骤5：经厌氧处理之后的废水自流进入中间水池2；

步骤6：中间水池2内的废水经中间水池2提升泵打入组合反应池1；

步骤7：向组合反应池1中加入混凝剂、助凝剂溶液，形成可沉淀的絮体沉淀在混凝沉淀池的泥斗中；

步骤8：混凝沉淀池泥斗中的泥浆经排泥泵打入污泥池，经混凝沉淀池沉淀之后的废水自流进入水解酸化池；

步骤9：废水在水解酸化池内实现水质、水量的匀化，并起到水解、酸化的作用，水解酸化池内的废水经缺氧进水泵打入缺氧池；

步骤10：污水在缺氧池内实现降解COD、反硝化脱氮的作用，污水经缺氧处理后，自流进入好氧池；

步骤11：在好氧池内起到氨氮硝化、降解COD、过量摄取磷的作用，好氧池末端的混合液一部分经内回流泵打回缺氧池，其余混合液自流进入二沉池；

步骤12：进入二沉池的混合液中的悬浮物依靠重力自然沉淀到二沉池泥斗中，二沉池泥斗中的污泥一部分经外回流泵打回缺氧池，其余经二沉池排泥泵打入污泥池，经二沉池沉淀之后的污水自流进入组合反应池2；

步骤13：向组合反应池2依次加入除磷剂、混凝剂、助凝剂溶液，形成可沉淀的絮体沉淀在终沉池的泥斗中；

步骤14：终沉池泥斗中的污泥经终沉池排泥泵打入污泥池，终沉之后的出水自流进入消毒池；

步骤15：在消毒池内经臭氧的强氧化作用进行消毒，经消毒之后的出水自流进入氧化塘；

步骤16：经氧化塘中的水生植物、动物的深度处理后用作农灌用水；

步骤17：污泥池中的泥浆经污泥泵打入泥水分离机加入絮凝剂进行泥水分离，泥水分离所得的固体落入泥渣暂存池；

步骤18：泥渣暂存池内的污泥输送至有机肥发酵区与部分固液分离的固体一起发酵制作有机肥。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，前述奶牛养殖粪污处理工艺中，步骤2中集水池中的粪污经集水池输送泵打入固液分离机进行固液分离，分离出的固体落入粪渣暂存池。

前述奶牛养殖粪污处理工艺中，步骤2中集水池中的粪污经集水池输送泵打入筛分机进行固液分离，筛分分离出来的固体先落入挤压脱水机脱水，然后落入粪渣暂存池。

前述奶牛养殖粪污处理工艺中，步骤2中筛分机分离后的废水自流进入平流沉砂池，在平流沉砂池内石英砂沉淀在池底，上层液体自流进入中间水池1。

前述奶牛养殖粪污处理工艺中，平流沉砂池池底的石英砂输送至挤压脱水机脱水，再输送至回转干燥机进行干燥，并杀灭病原微生物，然后重新用作牛床垫料。

前述奶牛养殖粪污处理工艺中，步骤2粪渣暂存池内的固体输送至回转干燥机进行干燥，并杀灭病原微生物，然后重新用作牛床垫料。

技术效果，相较于自然晒干，本发明采用回转干燥机进行机械干燥，大大缩短了处理时间，提高效率，且回转干燥机干燥时采用的是粪污处理时产生的沼气，内部自给自足，资源得到有效利用，在保证不增加成本的前提下提高了效率。

前述奶牛养殖粪污处理工艺中，步骤4中沼气发电机组所发的电用于粪污处理工程的用电。

前述奶牛养殖粪污处理工艺中，步骤4中回转干燥机用于固液分离后固体的干燥。

前述奶牛养殖粪污处理工艺中，步骤11向好氧池加入碱液。

技术效果，根据需要引少量的碱液进入好氧池中可以补充硝化消耗的碱度，提高硝化效果。

前述奶牛养殖粪污处理工艺中，步骤11好氧池内设置曝气器及曝气管道，经罗茨风机给好氧池提供空气。

技术效果，

本发明的有益效果是：

本发明处理工艺中没有直接将粪污进行固液分离，先将粪污收集在集水池中实现水质、水量的匀化，然后再作处理，各个养殖场有时候有废水，有时候没有，水质的变化很大，这种变化对处理工艺中的设施设备的正常操作及处理效果是很不利的，甚至是有害的，因此废水在进入处理设备前，根据需要设置一个集水池，将废水储存起来并使其均质均量，以保证废水处理设备和设施的正常运行，延长处理设备的使用寿命，降低成本。

本发明处理工艺中水解酸化池，目的主要是将废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理，考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解是难降解废水的预处理，降低能耗，节约成本。

本发明工艺中水解酸化前通过加入药剂进行混凝沉淀并将沉淀的泥浆打入污泥池，二沉池沉淀的污泥也部分打入污泥池，终沉池沉淀的污泥同样打入污泥池，处理粪污时及时将废水中的污泥沉淀并排出，减少还需要对处理污泥付出的能耗，及时排出，减少能耗，同时排出的污泥还能进行有机肥的发酵，资源有效利用，将污泥及时排出也能进一步去除SS、TP等，提高出水的水质。

本发明根据牛粪的特性，含水量高，固形物中的纤维素较大，其直径＞0.5mm，本发明将直径较大的纤维素物质通过固液分离机从粪污中分离出来，分离后的废水继续进行后续步骤，经处理后用于农灌，分离的固体干燥、杀菌后重新用作牛床垫料，有效的回收利用，降低成本，节约资源。

固液分离后的固体本发明利用机械化干燥代替自然干燥高效地处理分离后的固体，将粪污分离成牛床垫料和农灌用水，另一方面污泥池内的污泥与固液分离后的固体还可以进行有机肥发酵，提高了粪污的利用率，大大缩短了粪污的处理时间，处理后得到的产物可有效循环利用。

传统的处理方法一般只针对粪污中的粪便部分，对尿液是不作处理的，本发明工艺对粪便和尿液一并进行处理，无外排放，实现零排放；且传统的处理工艺的终产物只有一个普通的有机肥，商品性和经济效果不高，本发明分离的固体作为牛床垫料循环使用，分离后的废水经处理后可作为农灌用水，处理过程中的污泥还能制作有机肥发酵，经济效益高，回收利用大，处理过程中产生的沼气可以有效利用于本发明处理时的用电和干燥，内部自足供给，节约了资源，降低了成本。

本发明的工艺通用性好，处理工艺对粪污的处理能力强，大幅降低养殖场在粪污处理上的投入成本和运行负担，可有效改善养殖场及周边的环境卫生，为发展清洁养殖提供了保障；运行费用低，可以部分自给自足，内部利用，将粪污实现农灌。

本发明综合利用固液分离技术、厌氧处理工艺和好氧生物工艺处理，将奶牛场粪污进行无害化处理，充分考虑了奶牛养殖场粪污的处理难点，采用厌氧反应—水解酸化—缺氧—好氧—沉淀—氧化塘组合的工艺，能够高效处理粪污含有的大量未被消化的纤维，同时又回收沼气，处理后的废水用于农灌，降低了粪污处理的投资成本和运行成本，减少用水投入和废水产排量，使粪污尤其是污水的产排、处理和资源化利用进入良性循环，在奶牛养殖场和农田生态系统形成循环利用，减少对环境的扰动和破坏。

附图说明

图1为本发明实施例1中奶牛养殖粪污处理工艺流程框图。

图2为本发明实施例2中奶牛养殖粪污处理工艺流程框图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种奶牛养殖粪污处理工艺，对于采用稻壳、锯末等有机物作为牛床垫料的奶牛场，处理工艺流程图如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤2：集水池中的粪污经集水池输送泵打入固液分离机对粪污中的大颗粒、长纤维固体进行分离，固液分离机分离出来的固体落入粪渣暂存池，固液分离之后的废水自流进入中间水池1；

步骤3：中间水池1内的废水经中间水池1提升泵打入厌氧反应器进行厌氧反应，在厌氧反应器内废水中有机污染物被厌氧菌水解成小分子物质，然后转化为挥发性有机酸，继续转化为沼气；

步骤5：经厌氧处理之后的废水自流进入中间水池2；

步骤7：向组合反应池1根据需要加入现有粪污处理时常用的混凝剂、助凝剂溶液，通过电性中和、压缩双电层、吸附桥联、网罗卷带作用，将废水中的悬浮物、部分TP、部分COD形成可沉淀的絮体沉淀在混凝沉淀池的泥斗中；

步骤8：混凝沉淀池泥斗中的泥浆经排泥泵打入污泥池，经混凝沉淀池沉淀之后的污水自流进入水解酸化池；

步骤11：根据好氧池内废水量加入少量的碱液，提高硝化效果，废水在好氧池内起到氨氮硝化、降解COD、过量摄取磷的作用，大部分有机物得到去除，好氧池末端的混合液根据缺氧池的需要一部分经内回流泵打回缺氧池，其余混合液自流进入二沉池；

步骤13：向组合反应池2依次加入粪污处理领域常用的除磷剂、混凝剂、助凝剂溶液，通过电性中和、压缩双电层、吸附桥联、网罗卷带作用，污水中的SS、部分COD、部分TP形成可沉淀的絮体沉淀在终沉池的泥斗中，起到进一步去除SS、COD、TP的目的；

步骤15：在消毒池内经臭氧的强氧化作用进行消毒，去除COD、杀灭病原微生物，兼具有脱色的作用，经消毒之后的出水自流进入氧化塘；

步骤16：根据奶牛养殖场排放量，利用适当面积的氧化塘，经氧化塘中的水生植物、动物的深度处理后用作农灌用水，水质达到GB5084-2005《农田灌溉水质标准》；

步骤18：泥渣暂存池内的污泥输送至有机肥发酵区，再取固液分离机分离出的固体一起按常规发酵技术制作有机肥。

在本实施例中：步骤2粪渣暂存池内的固体输送至回转干燥机进行干燥，并杀灭病原微生物，然后重新用作牛床垫料。

在本实施例中：步骤4中沼气发电机组所发的电用于粪污处理工程的用电。

在本实施例中：步骤4中沼气用作回转干燥机的燃料，回转干燥机用于固液分离后固体的干燥，采用沼气作为燃料，沼气燃烧时产生的热风通入回转干燥机，对固液分离出来的固体进行干燥，干燥温度在80-150℃，干燥过程由于热风温度高，也起到灭菌的目的。

在本实施例中：步骤9中缺氧进水流量采用电磁流量计显示流量，通过阀门控制流量；步骤11中好氧池末端的混合液一部分进行内回流时内回流流量采用电磁流量计显示流量，通过阀门控制流量；步骤12二沉池中沉淀的污泥一部分进行外回流时外回流流量采用电磁流量计显示流量，通过阀门控制流量，通过电磁流量计显示流量，通过阀门控制流量，根据需要进行调节，可以很好的保证处理效果。

在本实施例中：步骤12好氧池内设置曝气器及曝气管道，经罗茨风机给好氧池提供空气。

处理后的污水的理化指标：

本实施例粪污处理后废水的理化指标检测结果，并与GB5084-2005《农田灌溉水质标准》进行比较见表1所示；

表1处理后的废水的理化指标检测结果

本发明处理工艺处理后的粪污水，CODcr，BOD₅，SS，NH3-N这几项污染物指标降低效果显著，都能够达到或超过国家排放标准。

实施例2

本实施例提供的一种奶牛养殖粪污处理工艺，对于采用稻壳、锯末及石英砂等有机物无机混合物作为牛床垫料的奶牛场，处理工艺流程图如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤1：养殖场牛舍中的奶牛粪污进入集水池，在集水池内实现水质、水量的匀化；

步骤2：集水池中的粪污经集水池输送打入筛分机对粪污中的大颗粒、长纤维固体进行分离，筛分机分离出来的固体先落入挤压脱水机进一步脱水，然后落入粪渣暂存池，粪渣暂存池内的固体输送至回转干燥机进行干燥，并杀灭病原微生物，然后重新用作牛床垫料；

筛分机分离后的废水自流进入平流沉砂池，在平流沉砂池内石英砂沉淀在池底，上层液体自流进入中间水池1；

平流沉砂池池底的石英砂输送至挤压脱水机脱水，再输送至回转干燥机进行干燥，并杀灭病原微生物，然后重新用作牛床垫料；

步骤4：厌氧反应器产生的沼气进入储气柜，然后经气水分离器、脱硫塔脱水、脱硫，脱水脱硫后的沼气用作沼气发电机组、回转干燥机的燃料；

步骤5：经厌氧处理之后的废水自流进入中间水池2；

步骤7：向组合反应池1根据需要依次加入现有粪污处理时常用的混凝剂、助凝剂溶液，通过电性中和、压缩双电层、吸附桥联、网罗卷带等作用，将废水中的悬浮物、部分TP、部分COD、胶体、蛋白等形成可沉淀的絮体沉淀在混凝沉淀池的泥斗中；

步骤12：入二沉池的混合液中的悬浮物依靠重力自然沉淀到二沉池泥斗中，二沉池中沉淀的污泥一部分经外回流泵打回缺氧池，其余经二沉池排泥泵打入污泥池，经二沉池沉淀之后的污水自流进入组合反应池2；

步骤13：向组合反应池2依次加入粪污处理领域常用的除磷剂、混凝剂、助凝剂溶液，通过电性中和、压缩双电层、吸附桥联、网罗卷带等作用，形成可沉淀的絮体沉淀在终沉池的泥斗中，起到进一步去除SS、TP的目的；

步骤14：终沉池产生的污泥经终沉池排泥泵打入污泥池，终沉之后的出水自流进入消毒池；

步骤18：泥渣暂存池内的污泥输送至有机肥发酵区，再取固液分离出的固体一起按常规发酵技术制作有机肥。

在本实施例中：步骤4中沼气用作回转干燥机的燃料，回转干燥机用于固液分离后固体的干燥，采用沼气作为燃料，沼气燃烧时产生的热风通入回转干燥机，对挤压脱水机出来的固体和固液分离出来的固体进行干燥，干燥温度在80-150℃，干燥过程由于热风温度高，也起到灭菌的目的。

处理后的污水的理化指标：

本实施例粪污处理后废水的理化指标检测结果，并与GB5084-2005《农田灌溉水质标准》进行比较见表2所示；

表2处理后的废水的理化指标检测结果

项目	水解酸化池处理后	好氧池处理后	氧化塘处理后	GB5084-2005限值
					BOD<sub>5</sub>mg/L	776	57	43	≤60
COD<sub>cr</sub>mg/L	1908	155	103	≤150
					SS mg/L	670	74	56	≤80
NH<sub>3</sub>-N mg/L	713	24	19	≤30

本发明处理工艺处理后的粪污水，CODcr，BOD₅，SS，NH₃-N这几项污染物指标降低效果显著，都能够达到或超过国家排放标准。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种奶牛养殖粪污处理工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤5：经厌氧处理之后的废水自流进入中间水池2；

2.根据权利要求1所述的奶牛养殖粪污处理工艺，其特征在于：步骤2中集水池中的粪污经集水池输送泵打入固液分离机进行固液分离，分离出的固体落入粪渣暂存池。

3.根据权利要求1所述的奶牛养殖粪污处理工艺，其特征在于：步骤2中集水池中的粪污经集水池输送泵打入筛分机进行固液分离，筛分分离出来的固体先落入挤压脱水机脱水，然后落入粪渣暂存池。

4.根据权利要求3所述的奶牛养殖粪污处理工艺，其特征在于：步骤2中筛分机分离后的废水自流进入平流沉砂池，在平流沉砂池内石英砂沉淀在池底，上层液体自流进入中间水池1。

5.根据权利要求4所述的奶牛养殖粪污处理工艺，其特征在于：所述平流沉砂池池底的石英砂输送至挤压脱水机脱水，再输送至回转干燥机进行干燥，并杀灭病原微生物，然后重新用作牛床垫料。

6.根据权利要求2或3所述的奶牛养殖粪污处理工艺，其特征在于：所述步骤2粪渣暂存池内的固体输送至回转干燥机进行干燥，并杀灭病原微生物，然后重新用作牛床垫料。

7.根据权利要求2或4所述的奶牛养殖粪污处理工艺，其特征在于：所述步骤4中沼气发电机组所发的电用于粪污处理工程的用电。

8.根据权利要求2或4所述的奶牛养殖粪污处理工艺，其特征在于：所述步骤4中回转干燥机用于固液分离后固体的干燥。

9.根据权利要求1所述的奶牛养殖粪污处理工艺，其特征在于：所述步骤11向好氧池加入碱液。

10.根据权利要求1所述的奶牛养殖粪污处理工艺，其特征在于：所述步骤11好氧池内设置曝气器及曝气管道，经罗茨风机给好氧池提供空气。