CN113697957A - 一种太阳能微动力猪场沼液生物基质处理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能微动力猪场沼液生物基质处理方法及系统，步骤是：A、建生物基质池：包括：1)生物基质池；2)生物基质池墙体和底部防渗；3)第1～4级生物基质池之间毗连；4)生物基质池新建；B、设计安装太阳能微曝气系统：1)太阳能微曝气机的选型与安装；2)太阳能电池板与蓄电池的设计安装；3)时间控制器的设计与安装；4)工具箱的安装；5)曝气盘的设计与安装；C、在基质消纳池中添加基质材料；D、微曝气生物基质处理系统的运行与管理。该系统包括太阳能微曝气装置、生物基质池、生物基质材料。方法易行，操作简单，成本低，治理效果好，结构简单，使用方便，大幅度降低了污水处理系统的占地面积。

Description

一种太阳能微动力猪场沼液生物基质处理方法及系统
技术领域
本发明涉及农业环境领域，更具体涉及一种养猪场的沼液废弃污染物处理方法，还涉及一种养猪场的沼液废弃污染物处理系统，尤其适用于中国黄河以南地区养猪场沼液的生态处理。
背景技术
养猪场沼液排放导致的环境污染问题是影响生猪养殖业健康发展的主要瓶颈问题。一般地，沼液的处理途径主要包括肥水灌溉利用和处理后达标排放两种形式，其中沼液利用形式对于小规模养殖户废水处理效果良好，但是对于大规模养殖场，由于废水排放量大，加上养殖场可利用的土地面积不足和农作物阶段性需肥等因素的限制，因此导致养殖场对沼液储存的压力巨大，但是直接排放又会造成周边环境的严重污染，引起周边河流湖泊等水体的严重富营养化，因此对于规模化养殖企业，不能利用的沼液一般都采用了治理后达标排放的处理方法。目前最常用的方法就是采用以厌氧和曝气工艺为代表的工厂化处理方法，如UASB～SBBR(混凝～气浮)组合工艺。另外采用生态湿地处理的方法，即利用水生植物将沼液中的氮磷进行转化，从而实现对沼液氮磷污染物的处理也是重要途径。工厂化处理技术的效果较好，其主要不足在于工程建设和运行(主要是用电)成本过高，对于利润相对较薄的养殖户来讲难以承受，而生态处理的运行成本虽然较低，但其不足之处在于需要占用较大的土地面积，而且沼液因为浓度过高，必须经过稀释以后才能进入湿地。因此如何降低工程化技术成本和提升生态湿地的处理效率是实现沼液有效处理的一个难题。
发明内容
本发明的目的在于针对猪场沼液处理工程成本高、湿地占地面积大的突出问题，是在于提供了一种利用太阳能微曝气装置处理规模化养猪场废水的处理方法，该方法是在生物基质消纳系统的基础上因地制宜利用太阳能电池板装置为微曝气设备提供能源，强化生物基质系统对养猪废水污染物的去除率，对COD、TN、TP的去除率可达到40％～50％，为进一步采用生态湿地处理废水奠定了良好的基础，在增加少量工程成本且不增加运行费的基础上可大幅度减少湿地的占地面积达20％以上。该方法充分利用清洁能源(太阳能)和就地取材的农作物秸秆(稻草、玉米秆、麦秸等)，操作简单，运行成本低、适宜在中国黄河以南的广大地区应用。
本发明的另一个目的是在于提供了一种利用太阳能微曝气装置处理规模化养猪场废水的处理系统，结构简单，使用方便，系统可在确保污染治理效率的前提下，大幅度降低污水处理系统的占地面积。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术措施：
一种太阳能微动力猪场沼液生物基质处理方法，其步骤是：
A、建生物基质池：构建生物基质池，主要通过生物基质材料(稻草、玉米秆、麦秸等)降解废水COD、吸纳氮磷。生物基质池规格根据存栏猪的数量确定，基质池的技术参数和空间布设要求，主要包括：
1)生物基质池深度为200～250cm，容积要求为0.2～0.3m3/头存栏猪。生物基质池在保证总容积大小的基础上分为3～4级。
2)生物基质池墙体和底部要求具有防渗功能，其中墙体材质为砖混结构，厚度26～28cm，底部为混凝土结构，厚度18～22cm。
3)第1～4级生物基质池之间毗连，相互间用2～3个PVC
Figure BDA0003240746660000031
管道连接，生物基质池的空间布局见图1(废水从进水口进入1级池，再通过管道逐级向下流入2级池、3级池和4级池，最后从4级池的出水口流出)。
4)生物基质池可以新建，也可以利用顶部封口的沼液储存池、储水池、储液罐等猪场原有设施改建而成。新建生物基质池以方形(本领域的普通技术人员均知)为主，便于施工和后期管理。
B、设计安装太阳能微曝气系统：
1)太阳能微曝气机的选型与安装太阳能微曝气机是微曝气系统的动力来源，为核心部件，可在市场上购置，具体要求为：动力类型为太阳能(36V)，单机马达功率不小于550W，装置的安装数量要根据实际工程情况确定，一般每个单机马达可控制的基质池容积为3～5m3。
2)太阳能电池板与蓄电池的设计安装太阳能电池板为太阳能微曝气系统的动力源，其面积和设备套数根据基质池的体积而确定，具体参数为：0.08～0.15m2(太阳能电池板，市场上购置)/m3(生物基质池)。太阳能电池板的安装高度为2.5～3.0m，朝向根据地区差异而有所不同，以最大限度地接受太阳光照为原则，其中支撑装置为钢混结构(本领域的普通技术人员均知)。太阳能电池板一般安装在生物基质池相邻的边缘上方。
3)时间控制器的设计与安装太阳能微曝气机同时配套安装时间控制器，目的在于控制曝气方式为间歇式曝气，曝气时段为每天4次，即0：00点、6：00点、12：00点和18：00点准时开始曝气，每次的曝气时间为30分钟，曝气速率为1.5～3.0m3/h，其余时间自动停止曝气。
4)工具箱应安装工具箱是存放太阳能微曝气系统核心部件的场所，安装在太阳能电池板支撑装置的中部，高度为1.0～1.5m，方便工作人员操作，内部安装有太阳能微曝气机、蓄电池和时间控制器。
5)曝气盘的设计与安装：曝气盘安装在基质池底部，布设密度为1个/m2，用白色乳胶管连接曝气盘与曝气装置。单个曝气盘尺寸为260mm，空气流量为1.5～3.0m3/h。乳胶管用PVC
Figure BDA0003240746660000041
管道用耐腐蚀材料包裹并嵌入基质池墙壁上，避免松动和损坏。太阳能微曝气装置的安装位置也可根据基质池的实际情况在确保正常功能条件下灵活掌握，适当调整。
C、在基质消纳池中添加基质材料：在基质池建成并安装好微曝气装置以后，首先向其中添加生物基质材料(稻草、玉米秆、麦秸等)一次性添加量为30kg/m3；同时与基质材料可以同步加入专用微生物菌剂(生物除臭菌剂，杨凌未来中科环保科技有限公司生产)，以强化除臭和COD及氮磷去除效果。
D、微曝气生物基质处理系统的运行与管理：向基质池中逐渐放入经厌氧发酵的猪场废水(沼液)，使其逐级向下流动，保持废水在生物基质池中的滞留时间在6～8天，并同步启动微曝气装置。废水在系统内经处理后由下端排水口自动排出，可以正常流入下游生态湿地处理系统(不能直排环境)。养殖废水经过沼气池厌氧处理的目的是进行无害化处理，即杀死其中的虫卵和有害病原菌等。
微曝气生物基质处理系统的管理主要包括两个方面，一是生物基质池正常运行3～4个月以后，对池内的作物秸秆进行适当补充(20～25kg/m3)，以维持生物基质池良好的消纳效果。以1000头存栏的养猪场规模估算，每年消耗作物秸秆的量大约为20～30吨。二是定期检查太阳能微曝气装置的管道和基质池底部的曝气盘进行检查，主要是防其松动或脱落。如遇不良天气，也应及时对工具箱内的蓄电池进行检查。
上述四个步骤相互之间的关系作进一步详细描述：
步骤A：构建生物基质池，其主要目的在于确保养殖粪污水(沼液)在基质池中停留一段时间，一般地停留时间越长则处理效果会越好，但是鉴于时间过长会大幅度增加工程建设和占地成本，本技术建议控制的停留时间为6～8天，具有相对较好的成本效益。
步骤B：在建成的生物基质中设计安装太阳能微曝气系统，其中包括：能源系统太阳能电池板和蓄电池、微曝气的动力系统太阳能微曝气机、时间控制器、曝气盘及与之配套的通气管道、安放设备的工具箱等，安装太阳能微曝气系统的目的在于为生物基质处理系统提供周期性的供氧，试验结果表明，周期性微曝气条件下生物基质处理系统内会出现厌氧-好氧的周期性变化(图1)，其中好氧条件下可以促进微生物为有机质的分解酸化、有机氮磷的矿化分解以及铵态氮的硝化作用，而厌氧环境下又促进了硝酸盐的反硝化脱氮过程以及小分子有机物的厌氧分解(如产甲烷)。对示范工程的观测结果表明，本处理方法通过太阳能微曝气生物基质池可以有效降低COD、氨氮、总氮、总磷的52％以上(表1～表4)，显著高于不安装微曝气装置的稻草生物基质处理系统(26.1％～36.6％)的处理效果(表5)，虽然尚未达到国家养殖废水的排放标准(GB18596～2001：COD 400mg/L、氨氮80mg/L、总磷8mg/L)，但是通过大幅度降低废水中主要污染物的浓度，可为确保下端生态湿地系统的顺利运行奠定了良好的基础。
表1微曝气生物基质池对养猪废水COD的去除效果
Figure BDA0003240746660000061
注：添加的生物基质材料为稻草，表2～表5相同。
表2微曝气生物基质池对养猪废水总氮的去除效果
Figure BDA0003240746660000062
表3微曝气生物基质池对养猪废水氨氮的去除效果
Figure BDA0003240746660000063
表4微曝气生物基质池对养猪废水总磷的去除效果
Figure BDA0003240746660000071
步骤C：向其中添加生物基质材料，主要目的在于为微生物分解转化废水中的主要污染物提供能源，从而实现降低废水中COD和氮磷等主要污染物的浓度。所述的生物基质材料是指就近可以取得的农作物秸秆，主要包括麦秸、稻草和玉米秆等材料。根据试验结果，选用麦秸、稻草和玉米秆三种作物秸秆作为基质材料，均具有显著增强污染物去除效果的作用，其中对照处理(不添加基质材料)对COD、TN、氨氮以及总磷的去除效率分别仅为9.5％、9.4％、10.9％和14.0％，而添加基质材料后的处理效果分别达到26.1％～32.5％、25.81％～33.0％、30.0％～35.3％和36.6％～44.8％(表5)。
表5生物基质池不同基质材料对主要污染物去除效果的比较
Figure BDA0003240746660000072
注：1)表中数据为平均值(n＝48)，同行标有不同小写字母的表示其差异达到统计显著水平(P<0.01)；2)本试验为未曝气条件。
步骤D、系统的运行与管理：在微曝气生物基质处理系统建成并添加生物基质材料以后，即可以开始正常运行，运行方法为向基质池中逐渐放入经厌氧发酵的猪场废水(沼液)，使其逐级向下流动，并同步启动微曝气装置，对生物基质池进行间歇式微曝气，废水在系统内经处理后由下端排水口自动排出，可以正常流入下游生态湿地处理系统(不能直排环境)再进行进一步的生态处理或循环利用，待其达到国家或地方相关标准要求后方可排入环境。微曝气生物基质处理系统正常运行后要进行定期管理和维护，主要包括两个方面，一是生物基质池正常运行3～4个月以后，对池内的基质材料(作物秸秆)进行适当补充(每次补充的量为15～20kg/m3)，目的在于维持生物基质池对废水污染物具有良好消纳效果。二是定期(一般3～4天一次)检查有关设施的运行情况，主要检查太阳能微曝气机的运转是否正常，检查通气管道和基质池底部的曝气盘是否松动或脱落，如有问题要及时修复。如遇不良天气，也应及时对工具箱内的蓄电池进行检查。
通过上述技术措施，本发明解决了采用以厌氧-曝气为主的工程化污水处理工艺存在建设和运行成本过高的问题，也在一定程度减少了单纯采用生态湿地处理养殖粪污水技术存在占地面积过大的问题，为养殖场养殖粪污水的低成本生态治理提供了一条新的路径，从技术层面上解决了养殖粪污水工程治理与湿地治理的有机结合问题。另一方面，由于进水的污染物浓度有了大幅度的降低，也显著提高了生态湿地系统运行的稳定性。
一种利用太阳能曝气装置处理规模化养猪场废水的处理系统，它由多级(1～4级)一级生物基质池、生物基质材料、第一太阳能微曝气装置组成，其连接关系是：多级生物基质池由折反式布局的导流孔相互连接。所述的折反式布局是指将生物基质池内导流孔布设在确保废水在基质池中流路最长的位置，不至于形成短流影响废水处理效果。生物基质材料位于生物基质池内，与废水密切接触。太阳能微曝气装置由太阳能电池板、太阳能电池板固定杆、蓄电池、时间控制器、太阳能微曝气机、微曝气通气管、曝气盘、工具箱组成，其连接关系是：太阳能电池板固定在太阳能电池板固定杆的顶部，蓄电池通过线路与太阳能电池板和时间控制器相连，太阳能微曝气机通过线路与时间控制器相连，太阳能微曝气机通过通气管道与曝气盘相连，曝气盘固定在生物基质池的底部；蓄电池、时间控制器和太阳能微曝气机固定在工具箱内，工具箱固定在太阳能电池板固定杆的中部(高度为1.0～1.5m)。通过相连，形成太阳能曝气装置处理规模化养猪场废水的处理系统，可流入系统的污水进行处理并达到预期的水质目标。
本发明与现有污水处理技术相比，具有以下优点和效果：
①运用清洁能源，建设成本低：现有污水处理工程需要建厌氧池、曝气池及配备相应的鼓风曝气机等机械设备，一个存栏1000头猪规模养殖场的污水处理工程建设和设备投入一般在150～200万元左右，一般的小型企业难以承受。本发明的养猪场废水处理方法(如表6)，按照水力停留时间7d计，需要生物基质池210m3，以池深200cm计，需要的占地面积为140m2，一次性的投入总成本加上一年的运行费用仅为20.596万元左右，即使加上后续的生态处理工程与一年的运行费用6.6万元，总支出也仅需要27.196万元，仅为常规工业化污水处理工程费用的1/5不到。因此总的来说，太阳能微曝气生物基质系统一次性工程投入相对较少，一般养殖农户均可接受。
②运行成本低、操作简单：现有常规污水处理技术中曝气机械设备均需要电力，以处理1000头存栏猪养殖废水的UASB～SBBR(混凝～气浮)组合工艺为例，一般的电费支出大约为30元/天，药剂支出每天平均约为100元，加上人工维护费用，每年总的运行费合计约为就需要8.4万元；而本处理方法的微曝气设备采用的是太阳能供电系统，无需电费支出，生物基质池内废水的流动也依靠自然的水力推动，也无需额外的动力。该系统总的运行成本主要包括每年3～4次的基质材料添加和后端生态湿地的人工维护费用，合计约为9.2万元，如果扣除生态湿地每年可有2～3万元的湿地植物收益(水生蔬菜和青绿饲料)，因此系统每年净支出的运行成本仅为6～7万元左右。
表6太阳能微曝气生物基质系统工程成本分析(猪存栏规模1000头)
Figure BDA0003240746660000101
注：(1)太阳能微曝气生物基质系统每年添加作物秸秆3～4次/年，表内数据为4次合计总量；(2)湿地占地的租金按2000元/亩计(较高的价格)；(3)生物基质池深度为2～2.5m；(4)人工管理费2000元/月。
③治理效果好：本处理方法通过太阳能微曝气生物基质池可以有效降低COD、氨氮、总氮、总磷的52％以上(表1～表4)，虽然尚未达到国家养殖废水的排放标准(GB18596—2001：COD 400mg/L、氨氮80mg/L、总磷8mg/L)，但是通过大幅度降低废水中主要污染物的浓度，可为确保下端生态湿地系统的顺利运行奠定了良好的基础。
总之，本方法建设成本和运行成本低、操作简单，容易被养殖农户接受，对养猪场废弃物中氮、磷和化学需氧量(COD)有极好的处理效果，在长江中下游广大亚热带地区有很好的推广应用前景。
附图说明
图1为一种周期性微曝气生物基质池内溶解氧(DO)浓度的变化过程。
图2A为一种太阳能微动力猪场沼液生物基质处理系统的生物基质池结构俯视示意图。
图2B为一种太阳能微动力猪场沼液生物基质处理系统的生物基质池结构断面示意图。
图3为一种太阳能微动力猪场沼液生物基质处理系统的太阳能微曝气示意图。
其中：1A—一号太阳能微曝气装置(市场上购置，安装高度为2.5～3.0m，下同)、1B—二号太阳能微曝气装置、1C—三号太阳能微曝气装置、1D—四号太阳能微曝气装置、2A—一级生物基质池、2B—二级生物基质池、2C—三级生物基质池、2D—四级生物基质池、3A—一级基质池进料孔(正方形，长宽均为50cm，加盖，下同)、3B—二级基质池进料孔、3C—三级基质池进料孔、3D—四级基质池进料孔、4—基质池导流孔(材质为
Figure BDA0003240746660000121
的PPR管或者水泥涵管，距离底部高度为30cm)、5—生物基质材料(为稻草、麦秸、玉米秆其中的一种，或其中任意两种或三种的组合)、6—太阳能电池板(晶硅，玻璃封装)、7—蓄电池、8—时间控制器(市场上购置)、9—太阳能微曝气机(市场上购置)、10—工具箱(安装高度为100～150cm；内部配有蓄电池、时间控制器和太阳能微曝气机)、11—电线(连接太阳能电池板、蓄电池、时间控制器以及太阳能微曝气机，规格根据不同设备的功率要求具体确定)、12—太阳能电池板固定杆(
Figure BDA0003240746660000122
Figure BDA0003240746660000123
镀锌管或不锈钢管)、13—微曝气通气管(PVC材质，
Figure BDA0003240746660000124
表面用耐腐蚀材料包裹，并嵌入或固定在基质池墙壁或底部)、14—曝气盘(尺寸为
Figure BDA0003240746660000125
)。
具体实施方式
实施例1：
根据图2A和图2B可知，一种太阳能微动力猪场沼液生物基质处理方法，其步骤是：
A、建生物基质池：构建生物基质池，主要通过生物基质材料(稻草、玉米秆、麦秸等)降解废水COD、吸纳氮磷。生物基质池规格根据存栏猪的数量确定，基质池的技术参数和空间布设要求，主要包括：
1)生物基质池深度为200或220或235或250cm，容积要求为0.2或0.3m3/头存栏猪。生物基质池在保证总容积大小的基础上分为3或4级。
2)生物基质池墙体和底部要求具有防渗功能，其中墙体材质为砖混结构，厚度26或28cm，底部为混凝土结构，厚度18或20或22cm。
3)第1～4级生物基质池之间可以毗连，也可以隔开一定距离<20m，相互间用2或3个PVC
Figure BDA0003240746660000131
管道连接，生物基质池的空间布局见图1(废水从进水口进入1级池，再通过管道逐级向下流入2级池、3级池和4级池，最后从4级池的出水口流出)。
4)生物基质池可以新建，也可以利用顶部封口的沼液储存池、储水池、储液罐等猪场原有设施改建而成。新建生物基质池以方形为主，便于施工和后期管理。
所述的本步骤：建生物基质池，目的在于蓄纳一定容量的废水和作物秸秆，并采用本发明的方法降解和消纳废水COD及氮磷提供有利条件。生物基质池设为4～6级(每级50～100m2)主要是为了①适当延长废水在池子内的滞留时间；②池子较小便于日常的维护和管理。
B、设计安装太阳能曝气装置：
1)太阳能电池板的面积和设备套数根据基质池的体积而确定，具体参数为：0.08～0.15m2(太阳能电池板，晶硅，玻璃封装，市场上购置)/m3(生物基质池)。
2)太阳能电池板的安装高度为2.5或2.7或3.0m，朝向根据地区差异而不同，其中支撑装置为钢混结构。太阳能电池板一般安装在生物基质池相邻的边缘上方。
3)工具箱应安装在支撑装置的中部，高度为1.0或1.3或1.5m，以方便工作人员操作，内部配有蓄电池(市场上购置)、时间控制器(市场上购置)和太阳能微曝气机(36V，单机马达功率不小于550W)。
4)时间控制器控制曝气方式为间歇式曝气，曝气时段为每天4次，即0：00点、6：00点、12：00点和18：00点准时开始曝气，每次的曝气时间为30分钟，其余时间自动停止曝气。
5)曝气盘设计与安装：曝气盘安装在基质池底部，布设密度为1个/m2，用白色乳胶管连接曝气盘与曝气装置。单个曝气盘尺寸为260mm，空气流量为1.5或2.0或2.5或3.0m3/h。乳胶管用PVC
Figure BDA0003240746660000141
管道和耐腐蚀材料包裹并嵌入基质池墙壁上，避免松动和损坏。
6)太阳能微曝气装置的安装位置也可根据基质池的实际情况在确保正常功能条件下灵活掌握，适当调整。
7)应定时查看微曝气装置的运行情况。
所述的本步骤：构建太阳能电池板微曝气装置，目的在于利用清洁能源(太阳能)作为微曝气装置的能源，强化生物基质系统的对废水污染物的消纳能力。太阳能微曝气生物基质系统是由太阳能为电机提供能源，向废水中通入空气，增加废水中的溶解氧含量，通过兼氧型微生物降解转化等作用除去废水中的有机物质，从而降低废水中BOD、COD与氮磷等的含量指标，达到良好的脱氮除磷效果。相比于传统的大功率连续曝气设备，间歇式微曝气系统一方面能够节约能源，另一方面其营造的好氧/厌氧交替变化环境也更有利于微生物作用对氮磷的去除。
C、在基质消纳池中添加基质材料：在基质池建成并安装好微曝气装置以后，首先向其中添加生物基质材料(稻草、玉米秆、麦秸其中的一种，或者任意两种或三种的组合)，一次性添加量为30kg/m3；同时与基质材料可以同步加入专用微生物菌剂(生物除臭菌剂，杨凌未来中科环保科技有限公司生产)，以强化该系统的除臭功能和对COD及氮磷的去除效果。
所述的本步骤：在生物基质池中并添加作物秸秆(35或37或38.5或40kg/m3)，是利用作物秸秆自身携带的兼氧型微生物及其创造的有利于微生物繁殖的微环境，为养殖废水的进一步处理提供有利条件。本发明选择作物秸秆作为基质池添加物，是因为①作物秸秆可将养殖废水中的COD从3472～3869mg/L降到1658～1809mg/L，平均去除率为52.9％，基质池的平均去除负荷达到195g/(m3 d)；总氮可从363～449mg/L降到162～256mg/L，平均去除率为52.2％，基质池的平均去除负荷达到21.1g/(m3 d)；氨氮可从256～354mg/L降到107～155mg/L，平均去除率为52.2％,基质池的平均去除负荷达到18.0g/(m3 d)；总磷可从78～100mg/L降到37～47mg/L，平均去除率为53.5％，基质池的平均去除负荷达到4.7g/(m3 d)。各主要指标的降低率可达52％以上，这些均有利于采取其它措施(如生态湿地)进一步处理养殖废水直至达标排放。
D、微曝气生物基质处理系统的运行与管理：向基质池中逐渐放入经厌氧发酵的猪场废水(沼液)，使其逐级向下流动，保持废水在生物基质池中的滞留时间在6～8天，并同步启动微曝气装置。废水在系统内经处理后由下端排水口自动排出，可以正常流入下游生态湿地处理系统(不能直排环境)。养殖废水经过沼气池厌氧处理的目的是进行无害化处理，即杀死其中的虫卵和有害病原菌等。
所述的本步骤：保持废水在生物基质池中的滞留时间在6～8天，主要是维持生物基质池中有一个相对稳定的微环境，以便于作物秸秆自身携带的兼氧型微生物分解废水中的有机污染物，逐步降低COD和氮磷污染物的含量。
E、微曝气生物基质处理系统的管理：定期检查微曝气设备的管道和基质池底部的曝气盘进行检查，主要是防其松动或脱落。如遇不良天气，也应及时对工具箱内的蓄电池进行检查。生物基质池正常运行3～4个月以后，对池内的作物秸秆进行适当补充(20或22或23.5或25kg/m3)，以维持生物基质池良好的消纳效果。以1000头存栏的养猪场规模估算，每年消耗作物秸秆的量大约为20～30吨。
所述的本步骤：每间隔3～4个月对生物基质池内的作物秸秆进行适当补充(20～25kg/m3)，目的在于维持生物基质池良好的废水处理效果。
实施例2：
根据图2A、图2B、图3可知，一种利用太阳能微曝气装置处理规模化养猪场废水的处理系统，它包括一号太阳能微曝气装置1A、一级生物基质池2A、生物基质材料5，其连接关系是：二级生物基质池2B分别与一级生物基质池2A、三级生物基质池2C相连，三级生物基质池2C与四级生物基质池2D中相连，生物基质池中的一级生物基质池2A、二级生物基质池2B、三级生物基质池2C、四级生物基质池2D由通过折反式布局的导流孔4相互连接，在生物基质池中的一级生物基质池2A、二级生物基质池2B、三级生物基质池2C、四级生物基质池2D中装有相应的曝气盘14，所述的折反式布局是指将导流孔4布设在生物基质池(2A、2B、2C、2D)中流路最长的位置，不至于形成短流而影响系统对废水的处理效果，在生物基质池(2A、2B、2C、2D)的顶部开有对应的基质池进料孔(3A、3B、3C、3D)，生物基质材料5位于生物基质池(2A、2B、2C、2D)内，与废水密切接触。在生物基质池(2A、2B、2C、2D)上方对应装有太阳能微曝气装置(1A、1B、1C、1D)，所述的一号太阳能微曝气装置1A、二号太阳能微曝气装置1B、三号太阳能微曝气装置1C、四号太阳能微曝气装置1D由相同的构成部件组成，分别由相对应的太阳能电池板6、蓄电池7、时间控制器8、太阳能微曝气机9、工具箱10、太阳能电池板固定杆12、微曝气通气管13、曝气盘14组成，其连接关系是：太阳能电池板6固定在太阳能电池板固定杆12的顶部(高度2.5～3.0m)，蓄电池7通过线路11与太阳能电池板6和时间控制器8相连，太阳能微曝气机9通过线路11与时间控制器8相连，太阳能微曝气机9通过通气管道13与曝气盘14相连，曝气盘14固定在生物基质池(2A、2B、2C、2D)的底部；所述的曝气盘14布设的密度为1个/m2，蓄电池7、时间控制器8和太阳能微曝气机9固定在工具箱10内，工具箱10固定在太阳能电池板固定杆12的中部(高度为1.0～1.5m)。通过各个零部件相连，形成太阳能微曝气装置处理规模化养猪场废水处理系统，可将流入系统的养殖污水进行处理并达到预期的水质目标要求。

Claims (5)

1.一种太阳能微动力猪场沼液生物基质处理方法，其步骤是：
A、建生物基质池：
构建生物基质池，通过生物基质材料：稻草、玉米秆、麦秸降解废水COD、吸纳氮磷，生物基质池规格根据存栏猪的数量确定，基质池的参数和空间布设，包括：
1)生物基质池深度为200～250cm，容积为0.2～0.3m3/头存栏猪，生物基质池在确保总容积大小的基础上分为3～4级；
2)生物基质池墙体和底部有防渗功能，其中墙体材质为砖混结构，厚度26～28cm，底部为混凝土结构，厚度18～2cm；
3)第1～4级生物基质池之间毗连，相互间用2～3个PVC管道连接，生物基质池的空间布局：废水从进水口进入1级池，再通过管道逐级向下流入2级池、3级池和4级池，最后从4级池的出水口流出；
4)生物基质池新建，或利用顶部封口的沼液储存池、储水池、储液罐猪场原有设施改建，新建生物基质池为方形；
B、设计安装太阳能微曝气系统：
1)太阳能微曝气机安装：太阳能微曝气机是微曝气系统的动力来源，动力为太阳能，单机马达功率不小于550W，装置的安装数量根据实际工程情况确定；
2)太阳能电池板与蓄电池的设计安装：太阳能电池板为太阳能微曝气系统的动力源，其面积和设备套数根据基质池的体积具体确定，参数为每1m2生物基质池容积的太阳能电池板的面积为0.08～0.15m2，太阳能电池板的安装高度为2.5～3.0m，其中支撑装置为钢混结构，太阳能电池板安装在生物基质池相邻的边缘上方；
3)时间控制器的设计与安装：太阳能微曝气机同时配套安装时间控制器，控制曝气方式为间歇式曝气，曝气时段为每天4次，0：00点、6：00点、12：00点和18：00点开始曝气，每次的曝气时间为30分钟，曝气速率为1.5～3.0m3/h，其余时间自动停止曝气；
4)工具箱安装：工具箱是存放太阳能微曝气系统部件的场所，安装在太阳能电池板支撑装置的中部，高度为1.0～1.5m，内部安装有太阳能微曝气机、蓄电池和时间控制器；
5)曝气盘的设计与安装：曝气盘安装在基质池底部，布设密度为1个/m2，用白色乳胶管连接曝气盘与曝气装置，单个曝气盘尺寸为260mm，空气流量为1.5～3.0m3/h，乳胶管用PVC管道和耐腐蚀材料包裹并嵌入基质池墙壁上；
C、在基质消纳池中添加基质材料：在基质池建成并安装微曝气装置后，首先向其中添加生物基质材料：稻草、玉米秆、麦秸，一次性添加量为30kg/m3，同时与基质材料同步加入专用微生物菌剂；
D、微曝气生物基质处理系统的运行与管理：向基质池中逐渐放入经厌氧发酵的猪场废水，使其逐级向下流动，废水在生物基质池中的滞留时间在6～8天，并同步启动微曝气装置，废水在系统内经处理后由下端排水口自动排出，流入下游生态湿地处理系统。
2.权利要求1所述的一种利用太阳能曝气装置处理规模化养猪场废水的处理系统，它包括太阳能微曝气装置(1A、1B、1C、1D)、生物基质池(2A、2B、2C、2D)、生物基质材料(5)、太阳能电池板(6)，其特征在于：二级生物基质池(2B)分别与一级生物基质池(2A)、三级生物基质池(2C)相连，三级生物基质池(2C)与四级生物基质池(2D)相连，在一级生物基质池(2A)、二级生物基质池(2B)、三级生物基质池(2C)、四级生物基质池(2D)上方装有对应的太阳能微曝气装置(1A、1B、1C、1D)，在一级生物基质池(2A)、二级生物基质池(2B)、三级生物基质池(2C)、四级生物基质池(2D)的上方开有基质池进料孔(3)，生物基质材料(5)位于生物基质池(2A、2B、2C、2D)内，在各级生物基质池(2A、2B、2C、2D)上方对应装有太阳能微曝气装置(1A、1B、1C、1D)，每一套太阳能微曝气装置(1A、1B、1C、1D)均由太阳能电池板(6)、蓄电池(7)、时间控制器(8)、太阳能微曝气机(9)、工具箱(10)、太阳能电池板固定杆(12)、微曝气通气管(13)、曝气盘(14)组成，太阳能电池板(6)固定在太阳能电池板固定杆(12)的顶部，蓄电池(7)通过线路(11)与太阳能电池板(6)和时间控制器(8)相连，太阳能微曝气机(9)通过线路(11)与时间控制器(8)相连，太阳能微曝气机(9)通过通气管道(13)与曝气盘(14)相连，曝气盘(14)固定在生物基质池(2A、2B、2C、2D)的底部，工具箱(10)固定在太阳能电池板固定杆(12)的中部。
3.根据权利要求2所述的一种利用太阳能曝气装置处理规模化养猪场废水的处理系统，其特征在于：所述的生物基质池(2A、2B、2C、2D)由通过折反式布局的导流孔(4)相互连接。
4.根据权利要求2所述的一种利用太阳能曝气装置处理规模化养猪场废水的处理系统，其特征在于：所述的折反式布局是指将生物基质池(2A、2B、2C、2D)内的导流孔(4)布设在一级生物基质池(2A)、二级生物基质池(2B)、三级生物基质池(2C)、四级生物基质池(2D)中对角线的位置，在生物基质池(2A、2B、2C、2D)的顶部开有对应的基质池进料孔(3A、3B、3C、3D)。
5.根据权利要求2所述的一种利用太阳能曝气装置处理规模化养猪场废水的处理系统，其特征在于：所述的蓄电池(7)、时间控制器(8)和太阳能微曝气机(9)固定在工具箱(10)内。
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