CN117902753A - 一种生猪养殖场污水处理的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生猪养殖场污水处理的系统，属于污水处理技术领域。一种生猪养殖场污水处理的系统包括干湿分离系统、生物基质消纳装置和湿地消纳装置。生物基质消纳装置与干湿分离系统相连通，生物基质消纳装置用于降解污水中的有机物。湿地消纳装置与生物基质消纳装置相连通，湿地消纳装置包括多级生态池，多级生态池内部设有水生植物层，并依次相连通，多级生态池用于吸附污水中氮磷成分。本发明中的污水处理系统通过生物手段将氮磷等养分转化为肥料及其他有用物质，达到减少养分污染并提高资源利用效率，其工程造价和运行费用低，净化效果好，能达到污水的循环回用。

Description

一种生猪养殖场污水处理的系统及方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种生猪养殖场污水处理的系统及方法。

背景技术

随着我国养殖业快速发展，养殖废水的处理、处置和利用成为一大难题。养殖业废水监测与管理主要集中在大型的养殖场，对于小型生猪养殖以及散户的监管力度不够，导致其造成的面源污染难以估算。养殖场污水富含营养物质，如铵和有机物。通常情况下，这些污染物通过堆肥的形式，将其中的养分用于农业，但传统的堆肥方法不能将污水中的资源最大的利用，同时存在安全隐患。

由于规模、可用资源、监管要求和经济考虑因素的不同，规模化生猪养殖场和非规模化生猪养殖场的废水处理技术可能有所不同。规模化养猪场由于污水生产量大，同时由于监管要求更加严格，养殖场会优先投资可提供长期效益的处理系统，包括能源回收和可持续养分管理。这类系统通常具有更先进完善，系统说使用的技术包括厌氧消化池、沼气回收系统和膜过滤等处理技术。通常类复杂的系统需要大量的资金去维护，而非规模化生猪养殖场由于成本问题不具备配备完善的系统来处理养殖污水，可能会专注于经济高效的解决方案，这些解决方案可以满足污水排放基本标准，同时不需要大量的资金投入，施工简单、维护和运行成本低廉，并且可以有效去除多种污染物。非规模化生猪养殖场产生的污水量相对较少，处理系统可能更简单、更紧凑，基本的处理方法包括例如泻湖系统、人工湿地或更简单的厌氧处理形式。本发明通过生物手段将氮磷等养分转化为肥料及其他有用物质，达到减少养分污染并提高资源利用效率的目的。通过经济有效的生物处理技术利用植物和微生物活动的自然过程去除污染物来处理废水。以稳定连续达标排放为前提，综合考虑污染物（污水）的水质、水量以及处理工艺的经济性、合理性、可操作性，充分发挥建设污水处理设施的社会效益，环境效益和经济效益。

发明内容

本发明提供一种生猪养殖场污水处理的系统及方法，通过生物手段将氮磷等养分转化为肥料及其他有用物质，达到减少养分污染并提高资源利用效率，其工程造价和运行费用低，净化效果好，能达到污水的循环回用。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案实现：一种生猪养殖场污水处理的系统包括干湿分离系统、生物基质消纳装置和湿地消纳装置。干湿分离系统用于沉淀生猪粪便，并使得污水进入下一系统。生物基质消纳装置与所述干湿分离系统相连通，所述生物基质消纳装置用于降解所述污水中的有机物。湿地消纳装置与所述生物基质消纳装置相连通，所述湿地消纳装置包括多级生态池，所述多级生态池内部设有水生植物层，并依次相连通，所述多级生态池用于吸附所述污水中氮磷成分。

可选地，所述干湿分离系统包括粪污收集槽、沉渣池、污水检查井和沼气发酵池。粪污收集槽用于收集生猪粪便。沉渣池位于所述粪污收集槽的下方，并与所述生物基质消纳装置相连通，所述沉渣池用于沉淀生猪粪便，并收集污水。污水检查井安装在所述沉渣池与所述生物基质消纳装置之间，所述污水检查井的两侧分别与所述沉渣池和所述生物基质消纳装置相连通。沼气发酵池与所述沉渣池相连通，所述沼气发酵池用于通过污水进行发电。

可选地，所述生物基质消纳装置包括生物基质池。生物基质池的一侧与污水检查井相连通，另一侧与所述多级生态池相连通，所述生物基质池内具有稻草层和纤维素分解菌，所述稻草层和所述纤维素分解菌用于吸附和降解所述污水中的有机残留物。

可选地，所述粪污收集槽、所述沼气发酵池、所述沉渣池、所述污水检查井、所述生物基质池和所述多级生态池之间通过可开启和关闭的管道相连通。

可选地，多级所述生态池之间具有10～20cm的落差，以使得所述生态池之间能够从上至下自流。

可选地，所述管道的预埋深度大于0.7m。

可选地，所述污水检查井的数量为多个，每个污水检查井间隔50m设置。

可选地，所述多级生态池内种植有狐尾藻，所述狐尾藻用于吸收水中的氮磷等养分。

一种生猪养殖场污水处理的方法包括以下步骤：

步骤一：养猪场在猪圈内设置粪污收集槽，猪粪便通过人工清扫清除，定期用清水或处理后回用水将粪渣冲入沉渣池。简单发酵后，对猪粪进行干湿分离，固体废弃物采用人工清除施入农田，液体废弃物进行分流，一部分进入沼气发酵池，用于供电，经沼气发酵池利用后的污水通过封闭运输管道，输送至生物基质池。

步骤二：经过所述污水检查井的污水进入所述生物基质池内，并通过所述稻草层和所述纤维素分解菌吸附和降解粘稠物、粗脂肪、固体悬浮物，调节环境pH值，同时降解有机残留物及有害的抗生素、激素。

步骤三：经过所述生物基质池净化后的污水进入所述多级生态池内，所述多级生态池包括第一级生态池、第二级生态池、第三级生态池和第四级生态池，并在所述狐尾藻的作用下，吸附污水中氮磷含成分，降解有机物，调控根系细菌、真菌来进行环境的修复。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种生猪养殖场污水处理的系统的有益效果在于：本发明的污水处理系统通过生物手段将氮磷等养分转化为肥料及其他有用物质，达到减少养分污染并提高资源利用效率，其工程造价和运行费用低，净化效果好，能达到污水的循环回用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种生猪养殖场污水处理系统的结构示意图。

图中：1-干湿分离系统；2-生物基质消纳装置；3-第一级生态池；4-第二级生态池；5-第三级生态池；6-第四级生态池；7-湿地消纳装置；8-沉渣池；9-污水检查井；10-稻草层；11-纤维素分解菌；12-管道；13-狐尾藻；14-生物基质池；15-粪污收集槽；16-沼气发酵池。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

由于规模、可用资源、监管要求和经济考虑因素的不同，规模化生猪养殖场和小型生猪养殖场的废水处理技术可能有所不同。规模化养猪场由于污水生产量大，同时由于监管要求更加严格，养殖场会优先投资可提供长期效益的处理系统，包括能源回收和可持续养分管理。这类系统通常具有更先进完善，系统说使用的技术包括厌氧消化池、沼气回收系统和膜过滤等处理技术。通常类复杂的系统需要大量的资金去维护，而非规模化生猪养殖场由于成本问题不具备配备完善的系统来处理养殖污水。

为了解决上述技术问题，本实施例提供一种生猪养殖场污水处理的系统可以包括干湿分离系统1、生物基质消纳装置2和湿地消纳装置7。干湿分离系统1用于沉淀生猪粪便，并使得污水进入下一系统。生物基质消纳装置2与干湿分离系统1相连通，生物基质消纳装置2用于降解污水中的有机物。湿地消纳装置7与生物基质消纳装置2相连通，湿地消纳装置7包括多级生态池，多级生态池内部设有水生植物层13，并依次相连通，多级生态池用于吸附污水中氮磷成分。多级生态池中包括第一级生态池3、第二级生态池4、第三级生态池5和第四级生态池6。其中经过多级生态池对污水中氮磷成分的吸附，在第四级生态池6中可以养鱼和种植水作物，以便于提高整个污水处理系统的经济效益。同时，本发明中的污水处理系统排放的污水符合国家《畜禽养殖业污染物排放标准》GB18596-2001。

在上述基础上，为了便于干湿分离系统1的安装，参照图1所示，干湿分离系统1可以包括粪污收集槽15、沼气池发酵16、沉渣池8和污水检查井9。粪污收集槽15用于收集生猪粪便。沉渣池8位于所述粪污收集槽15的下方，并与所述生物基质消纳装置2相连通，所述沉渣池8用于沉淀生猪粪便，并收集污水。污水检查井9安装在所述沉渣池8与所述生物基质消纳装置2之间，所述污水检查井9的两侧分别与所述沉渣池8和所述生物基质消纳装置2相连通。沼气发酵池16与所述沉渣池8相连通，所述沼气发酵池16用于通过污水进行发电。用清水或处理后的回水将粪渣冲入沉渣池8内，并使得污水输送至污水检查井9中，为了污水的检测，污水检查井9的数量可以为多个，每个污水检查井9间隔50m设置，同时污水检查井9可以设置在沉渣池8与生物基质消纳装置2之间，还可以设置在生物基质消纳装置2和湿地消纳装置7之间，还可以设置在每级生态池之间，以便于检查管道的状况和清理堵塞物。污水检查井9可以选用D1000的圆井，圆形井壁能够提供更好的结构稳定性，抵抗地下水压力和土壤侧压力的影响，减少井壁变形和倒塌的风险，并且圆井的施工相对简单，施工过程中不需要进行复杂的模板制作和调整，减少了工期和成本，圆井的底部可以采用斜坡或者圆弧形设计，有利于污水的流动和排泄，减少积水和堵塞的可能性，同时圆井的内部空间相对较大，便于人员进入进行检修和清理，提高了维护的效率和安全性。沉渣池8的尺寸长度为3m，宽度为2m，深度为1.2m。沼气发酵池16的进水口与沉渣池8以及污水检查井9之间的管道相连通，沉渣池8中的液体废弃物一部分进入沼气发酵池16内，用于供电以进一步提高资源利用率。另一部分的液体废弃物流入污水检查井9内。固体废弃物采用人工清除施入农田。

在上述基础上，为了便于生物基质消纳装置2的安装，参照图1所示，生物基质消纳装置2可以包括生物基质池14。生物基质池14的一侧与污水检查井9相连通，另一侧与多级生态池相连通，生物基质池14内具有稻草层10和纤维素分解菌11，稻草层10和纤维素分解菌11用于吸附和降解污水中的有机残留物。同时，可以根据猪圈生猪的数量确定面积大小决定的稻草层10和纤维素分解菌11的容积，生物基质池14也可以由多个池子串联而成。稻草层10为纤维素分解菌11中的细菌提供生长与繁殖的环境，还能调节pH以及有效吸附和降解粘稠物、粗脂肪、固体悬浮物，对污水中多种重金属、有机污染物如多环芳烃、杀虫剂、抗生素等有一定的吸附和降解效果。沉渣池8、污水检查井9、生物基质池10和多级生态池之间依次通过可开启和关闭的管道12相连通，以便于污水的输送。管道12为PVC管，其型号可以为DN110，PVC管具有耐腐蚀、耐压、耐热、绝缘等特性，使用方便且寿命较长。管道12的预埋深度大于0.7m。生物基质池的长度25m，宽度2m，深度1.5m，有效水深为1.3m，其总容积为75m³。

在上述基础上，为了吸收多级生态池中的氮磷成分，参照图1所示，多级生态池内种植有狐尾藻13。狐尾藻13在水体中适宜生长的时间长，狐尾藻适宜生长温度在5℃以上，只在冬季霜冻期露出水面的植株会受到冻害，但沉于水中的植株四季常青。狐尾藻13适应于高氮磷的水体环境，在富含氮磷的水体中狐尾藻13的生长迅速、生物量大，在3月下旬至12月下旬可每隔30-40天收割1次，每次可收割获鲜草100吨/公顷左右。狐尾藻13的营养价值高，狐尾藻13植株粗蛋白含量17.0%左右、粗纤维含量36.9%，富含Ca、Mg、Zn、Fe、Mn等矿质元素，而有害物质如重金属的积累量较低。狐尾藻13除了直接吸收、固定、分解污染物外，通常只是间接地参与污染物的分解，它通过对根系细菌、真菌等微生物的调控来进行环境的修复。因此，绿狐尾藻技术对环境的修复过程是由高等植物、真菌、细菌等微生物共同组成的整体来完成的，其中包括许多物理、生物和化学过程。第一级生态池3、第二级生态池4、第三级生态池5和第四级生态池6中的有效水深0.8m，其总容积为1200m²。

对本发明提及的一种生猪养殖场污水处理系统进行水质监测，监测时长为9个月，监测频率为每月监测一次，共计监测9次。养殖一头生猪产生的废弃物含氮和磷分别为3.0-3.5kg和0.2-0.5kg，每天每头生猪可产生废水的量为8-12升。监测点位为污水处理系统的进水口和出水口两个监测点，即进水口为沉渣池8处的污水检查井9，出水口中的水体为第四级生态池6内的水体。

根据连续9个月的监测结果分析可知，进水口水体中硝态氮含量为57.952~162.122mg/L，平均含量为117.521mg/L；铵态氮含量为88.524~666.175 mg/L，平均含量350.453mg/L；CODcr（化学需氧量）含量为44.319~2749.162mg/L，平均含量为1506.750mg/L；总磷含量为40.180~249.893mg/L，平均含量为115.434 mg/L；总氮含量为546.694~2325.325mg/L，平均含量为1575.433mg/L。

排水口水体中硝态氮含量为0.812~2.809mg/L，平均含量为1.282mg/L；铵态氮含量为0.031~2.231mg/L，平均含量0.556mg/L；CODcr（化学需氧量）含量为2.380~53.039mg/L，平均含量为22.554mg/L；总磷含量为0.112~1.345mg/L，平均含量为0.646mg/L；总氮含量为3.370~22.044mg/L，平均含量为7.563mg/L。

综上，在一种生猪养殖场污水处理系统的使用过程中，首先，养猪场在猪圈内设置粪污收集槽15，猪粪通过人工清扫清除，并定期用清水或处理后的回水将粪渣冲入沉渣池8内进行预处理，经沉渣池8处理后的出水一部分流入沼气发酵池16内，用于供电以进一步提高资源利用率，另一部分液体废弃物通过管道12输送至污水检查井9中，同时可对污水检查井9内的污水进行取样检测。经过污水检查井9的污水进入生物基质池14内，并通过稻草层10和纤维素分解菌11吸附和降解粘稠物、粗脂肪、固体悬浮物，调节环境pH值，同时降解有机残留物及有害的抗生素、激素。经过生物基质池14净化后的污水进入多级生态池内，多级生态池包括第一级生态池3、第二级生态池4、第三级生态池5和第四级生态池6，并在狐尾藻13的作用下，吸附污水中氮磷含成分，使重金属脱毒以及降解有机物，调控根系细菌、真菌来进行环境的修复。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明记载的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种生猪养殖场污水处理的系统，其特征在于，包括：

湿分离系统（1），用于沉淀生猪粪便，并使得污水进入下一系统；

生物基质消纳装置（2），与所述干湿分离系统（1）相连通，所述生物基质消纳装置（2）用于降解所述污水中的有机物；

湿地消纳装置（7），与所述生物基质消纳装置（2）相连通，所述湿地消纳装置（7）包括多级生态池，所述多级生态池内部设有水生植物层（13），并依次相连通，所述多级生态池用于吸附所述污水中氮磷成分。

2.根据权利要求1所述的一种生猪养殖场污水处理的系统，其特征在于，所述干湿分离系统（1）包括：

粪污收集槽（15），用于收集生猪粪便；

沉渣池（8），位于所述粪污收集槽（15）的下方，并与所述生物基质消纳装置（2）相连通，所述沉渣池（8）用于沉淀生猪粪便，并收集污水；

污水检查井（9），安装在所述沉渣池（8）与所述生物基质消纳装置（2）之间，所述污水检查井（9）的两侧分别与所述沉渣池（8）和所述生物基质消纳装置（2）相连通；

沼气发酵池（16），与所述沉渣池（8）相连通，所述沼气发酵池（16）用于通过污水进行发电。

3.根据权利要求2所述的一种生猪养殖场污水处理的系统，其特征在于，所述生物基质消纳装置（2）包括：

生物基质池（14），一侧与污水检查井（9）相连通，另一侧与所述多级生态池相连通，所述生物基质池（14）内具有稻草层（10）和纤维分解菌（11），所述稻草层（10）和所述纤维分解菌（11）用于吸附和降解所述污水中的有机残留物。

4.根据权利要求3所述的一种生猪养殖场污水处理的系统，其特征在于，所述粪污收集槽（15）、沼气发酵池（16）、沉渣池（8）、所述污水检查井（9）、所述生物基质池（10）和所述多级生态池之间通过可开启和关闭的管道（12）相连通。

5.根据权利要求4所述的一种生猪养殖场污水处理的系统，其特征在于，多级所述生态池之间具有10～20cm的落差，以使得所述生态池之间能够从上至下自流。

6.根据权利要求5所述的一种生猪养殖场污水处理的系统，其特征在于，所述管道（12）的预埋深度大于0.7m。

7.根据权利要求6所述的一种生猪养殖场污水处理的系统，其特征在于，所述污水检查井（9）的数量为多个，每个污水检查井（9）间隔50m设置。

8.根据权利要求7所述的一种生猪养殖场污水处理的系统，其特征在于，所述多级生态池内种植有狐尾藻（13），所述狐尾藻（13）用于吸收水中的氮磷成分。

9.一种采用权利要求8所述的一种生猪养殖场污水处理的系统进行污水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、养猪场在猪圈内设置粪污收集槽（15），猪粪便通过人工清扫清除，定期用清水或处理后回用水将粪渣冲入沉渣池（8）。简单发酵后，对猪粪进行干湿分离，固体废弃物采用人工清除施入农田，液体废弃物进行分流，一部分进入沼气发酵池（16），用于供电，经沼气发酵池（16）利用后的污水通过封闭运输管道（12），输送至生物基质池（14）；

S2、经过所述污水检查井（9）的污水进入所述生物基质池（14）内，并通过所述稻草层（10）和所述纤维素分解菌（11）来吸附和降解粘稠物、粗脂肪、固体悬浮物，调节环境pH值，同时降解有机残留物及有害的抗生素、激素；

S3、经过所述生物基质池（14）净化后的污水进入所述多级生态池内，所述多级生态池包括第一级生态池（3）、第二级生态池（4）、第三级生态池（5）和第四级生态池（6），并在所述狐尾藻（13）的作用下，吸附污水中氮磷含成分，降解有机物，调控根系细菌、真菌来进行环境的修复。