專利名稱：畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用工藝。
背景技術(shù)：
畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)排放 的大量糞尿與廢水已成為許多城市和農(nóng)村的新興污染源。特別是規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)，由于廢水排放量大，有機(jī)質(zhì)濃度高、含氮量高等特點(diǎn)，如果得不到有效處理，會(huì)對(duì)我國(guó)城市環(huán)境、飲用水源、農(nóng)業(yè)生態(tài)產(chǎn)生直接威脅和危害。如何構(gòu)建一科學(xué)合理的模式，就成為當(dāng)前畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢水處理研究的難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用工藝。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用工藝，包括吸附單元和飼料植物處理單元，厭氧廢液先通過吸附單元吸附水體中的N、P和CODcr，再進(jìn)入到飼料植物處理單元，飼料植物處理單元的飼料植物對(duì)厭氧廢液中的污染物進(jìn)行吸附、降解、吸收后排放，飼料植物成長(zhǎng)后用于畜禽飼喂。經(jīng)過飼料植物處理單元處理后的排放水全部或部分再回流到未經(jīng)處理的厭氧廢液。所述吸附單元采用蛭石為原料對(duì)水體中的N、P和CODcr進(jìn)行吸附，當(dāng)水體中影響植物生長(zhǎng)的NH/-N濃度降至閾值9-15mg/L時(shí)，厭氧廢液進(jìn)入飼料植物處理單元，飼料植物處理單元以水體中的N、P和CODcr作為植物生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)植物根系對(duì)水體中的N、P和CODcr進(jìn)行吸收。所述飼料植物處理單元中的植物除了直接吸收、固定、分解水體中的污染物外,通常只是間接地參與污染物的分解，通過對(duì)水中細(xì)菌、真菌等微生物的調(diào)控來進(jìn)行水體環(huán)境的修復(fù)。所述飼料植物處理單元中的植物為空心菜、水稻和/或水葫蘆。所述厭氧廢液是通過畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)中畜禽的排泄物首先進(jìn)行沼氣階段的厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生生物能源后產(chǎn)生的。所述飼料植物單元在凈化處理厭氧廢液的同時(shí)也茁壯生長(zhǎng)，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽養(yǎng)殖以飼料植物單元中的植物為原料，作為畜禽場(chǎng)的主要能量飼料，為牲畜的生長(zhǎng)發(fā)育提供物質(zhì)和能量。本發(fā)明以厭氧廢液為處理對(duì)象，采用兩個(gè)處理單元，第一個(gè)為吸附單元，用蛭石吸附厭氧廢液中的N、P和CODcr，降至植物能生長(zhǎng)的范圍第二個(gè)為飼料植物處理單元，通過飼料植物的吸附、降解、吸收，達(dá)到處理污水的目的，并收獲飼料植物。處理后的排放水可部分回流，稀釋原豬場(chǎng)厭氧廢液，從而減少蛭石的用量，以降低成本。
(I)蛭石吸附過程
在吸附和水力雙重作用下，用蛭石吸附水體中的N、P和CODcr,加快污水凈化速度。當(dāng)水中影響植物生長(zhǎng)的NH4+-N濃度降至閾值9-15mg/L時(shí)，進(jìn)入飼料植物處理過程。(2)飼料植物處理過程
植物除了直接吸收、固定、分解污染物外，通常只是間接地參與污染物的分解，通過對(duì)水中細(xì)菌、真菌等微生物的調(diào)控來進(jìn)行環(huán)境的修復(fù)，植物在水污染控制中生態(tài)效應(yīng)主要表現(xiàn)在以下方面。①物理作用
培栽于水中的植物，使風(fēng)速在水體表面降低，有利于水體中懸浮物的沉積，降低了沉積物質(zhì)再懸浮的風(fēng)險(xiǎn)，增加了水體與植物間的接觸時(shí)間，同時(shí)還可以增強(qiáng)底質(zhì)的穩(wěn)定和降低水體的濁度。 此外，植物的存在削弱了光線到達(dá)水體的強(qiáng)度，阻礙了植物覆蓋下的水體中藻類的大量繁殖，尤其是在浮萍類植物的水體系統(tǒng)中比較常見。淹沒于水中的植物的莖和葉形成的生物膜，為大量的光合細(xì)菌、藻類和原生微生物等在植物組織上的生長(zhǎng)提供了一定空間，植物根系也是重金屬和某些有機(jī)物的沉積場(chǎng)所。因此，植物在水中形成的生物膜對(duì)于水體中發(fā)生的所有微生物過程都具有重要作用。②對(duì)污染物的吸收作用
植物的生長(zhǎng)和繁殖離不開營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，定期和持續(xù)地從水體系統(tǒng)中收獲成熟的植物，并能妥善處理收獲的植物，是保證污水中的養(yǎng)分被有效去除和防止對(duì)水體造成二次污染的唯一途徑。植物對(duì)污水的凈化作用是植物吸收和微生物綜合作用結(jié)果，植物的存在有利于硝化、反硝化細(xì)菌的生存。張鴻等研究表明，在種植水芹、風(fēng)眼蓮的濕地中，硝化和反硝化細(xì)菌的數(shù)量均高于沒有植物的濕地，水芹濕地的細(xì)菌數(shù)量多于鳳眼蓮濕地的細(xì)菌數(shù)量，但前者對(duì)氨氮的去除率卻低于后者，說明人工濕地系統(tǒng)中對(duì)N的去除植物的吸收占主導(dǎo)地位。吳振斌等在進(jìn)行的上、下行流的復(fù)合人工濕地系統(tǒng)的研究中，分別種植不同植物的濕地對(duì)CODcr^BOD5,TN、TP的去除效果均好于沒有種植植物的對(duì)照濕地。濕地植物直接吸收和利用可利用態(tài)P，起到去P的作用，并且植物的生長(zhǎng)狀況直接影響到植物的去除效果，植物的良好長(zhǎng)勢(shì)是對(duì)P去除的保證。③根系釋放
水體系統(tǒng)具有明顯的缺氧環(huán)境，水體中氧的傳播速率約為陸地環(huán)境氧的傳播速率的萬分之一。水生植物則具有適合在缺氧條件下生存的結(jié)構(gòu)與特征，包括莖肥大，莖和根的中心具有較大的組織，莖中空，具淺根系等。植物的這種特殊結(jié)構(gòu)，有利于氧在其體內(nèi)的傳輸并能傳遞到根區(qū)，不僅滿足了植物在缺氧環(huán)境的呼吸作用，而且還可以促進(jìn)根區(qū)的氧化還原反應(yīng)與好氧微生物的活動(dòng)。將光合作用產(chǎn)生的氧傳遞到根區(qū)，在根區(qū)的還原態(tài)的介質(zhì)中形成氧化的微環(huán)境，根區(qū)有氧區(qū)域與缺氧區(qū)域的共同存在為根區(qū)的好氧、兼氧和厭氧微生物提供了各自的小生境，使不同微生物都能發(fā)揮各自的作用。(3)植物種類選取
選用空心菜、水稻和水葫蘆，豬場(chǎng)廢厭氧廢液經(jīng)蛭石吸附后，進(jìn)入水生生物處理系統(tǒng)。植物根系吸收有機(jī)物及其它物質(zhì)，形成生物動(dòng)態(tài)平衡，達(dá)到凈化廢水的目的。空心菜、水稻和水葫蘆又可為畜牧場(chǎng)提供輔助飼料，該系統(tǒng)具有耗能少，處理效果好，且能美化環(huán)境的特點(diǎn)，對(duì)養(yǎng)豬場(chǎng)廢水的處理是有前景的。本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理如下
(I)可持續(xù)原理
“可持續(xù)發(fā)展”是指既能滿足當(dāng)代人的需求，又不對(duì)后代人的需求構(gòu)成危害的發(fā)展?？沙掷m(xù)經(jīng)濟(jì)要求我們改變傳統(tǒng)的以“高投入、高消耗、高污染 ”為特征的生產(chǎn)模式和消費(fèi)模式，實(shí)施清潔生產(chǎn)和文明消費(fèi)。做到了可持續(xù)經(jīng)濟(jì)，就能保護(hù)和改善地球生態(tài)環(huán)境，保證以可持續(xù)的方式使用自然資源，降低環(huán)境成本，使人類的發(fā)展不超出地球承載能力之內(nèi)，達(dá)到可持續(xù)生態(tài)。(2)高效低耗選擇高效的飼料植物，以低耗的人工濕地方式處理畜禽場(chǎng)廢水。(3) “零排放”通過“畜禽養(yǎng)殖一污水一飼料植物一畜禽養(yǎng)殖”的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)污染“零排放”。循環(huán)經(jīng)濟(jì)倡導(dǎo)的是一種與環(huán)境和諧的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。它要求把經(jīng)濟(jì)活動(dòng)組織成一個(gè)“資源一產(chǎn)品一再生資源”的反饋式流程，其特征是低開采、高利用、低排放。所有的物質(zhì)和能源要能在這個(gè)不斷進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)循環(huán)中得到合理和持久的利用，以把經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響降低到盡可能小的程度。(4)利用飼料植物對(duì)以畜禽場(chǎng)廢水有機(jī)物、N、P等的降解、吸收，達(dá)到對(duì)畜禽場(chǎng)廢水的處理目的；
(5)畜禽場(chǎng)廢水中富營(yíng)養(yǎng)化成份，促進(jìn)飼料植物的生長(zhǎng)，收獲畜禽用飼料；
(6)收獲的飼料，改善畜禽用飼料結(jié)構(gòu)，從源頭上控制污染源的排放。(7)本項(xiàng)目技術(shù)適合以豬、羊、牛等飼料的作物種類和豬、羊、牛場(chǎng)排放污水處理技術(shù)為主，本項(xiàng)目資料根據(jù)養(yǎng)豬場(chǎng)實(shí)驗(yàn)獲取，但是方法同樣適用于其它畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)。本發(fā)明根據(jù)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢水產(chǎn)生的根源，提出了基于飼料植物的污水處理技術(shù)體系。一方面飼料植物利用畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液中的營(yíng)養(yǎng)物，生產(chǎn)出更多的畜禽養(yǎng)殖用飼料，調(diào)整畜禽養(yǎng)殖用飼料的結(jié)構(gòu)，從源頭上控制污染源的產(chǎn)生，降低污水處理的技術(shù)成本；另一方面，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液中各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)也得到有效地去除。當(dāng)前，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是解決畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)污染的出路之一。根據(jù)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程中所排放的廢物，以生物鏈的方式，建立“畜禽養(yǎng)殖一污水一飼料植物一畜禽養(yǎng)殖”循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。本發(fā)明中的物質(zhì)能量循環(huán)中，對(duì)環(huán)境有影響的物質(zhì)和能量都在系統(tǒng)內(nèi)消納和轉(zhuǎn)化，沒有向系統(tǒng)外排放，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的污染“零排放”。


圖I是本發(fā)明的工藝流程 圖2是養(yǎng)豬場(chǎng)厭氧廢液NH4+-N隨時(shí)間變化的示意 圖3是豬場(chǎng)厭氧廢液TN隨時(shí)間變化的示意 圖4是藻對(duì)豬場(chǎng)厭氧廢液TN的影響的示意 圖5是豬場(chǎng)厭氧廢液TP隨時(shí)間變化的示意 圖6是不同處理時(shí)間(t)點(diǎn)上pH的變化的示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用工藝，包括吸附單元和飼料植物處理單元，厭氧廢液先通過吸附單元吸附水體中的N、P和CODcr，再進(jìn)入到飼料植物處理單元，飼料植物處理單元的飼料植物對(duì)厭氧廢液中的污染物進(jìn)行吸附、降解、吸收后排放，飼料植物成長(zhǎng)后用于畜禽飼喂。吸附單元采用蛭石為原料對(duì)水體中的N、P和CODcr進(jìn)行吸附，當(dāng)水體中影響植物生長(zhǎng)的NH/-N濃度降至閾值9-15mg/L時(shí)，厭氧廢液進(jìn)入飼料植物處理單元，飼料植物處理單元以水體中的N、P和CODcr作為植物生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)植物根系對(duì)水體中的N、P和CODcr進(jìn)行吸收。飼料植物處理單元中的植物除了直接吸收、固定、分解水體中的污染物外,通常只是間接地參與污染物的分解，通過對(duì)水中細(xì)菌、真菌等微生物的調(diào)控來進(jìn)行水體環(huán)境的修復(fù)。
飼料植物處理單元中的植物為空心菜、水稻和/或水葫蘆。厭氧廢液是通過畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)中畜禽的排泄物首先進(jìn)行沼氣階段的厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生生物能源后產(chǎn)生的。飼料植物單元在凈化處理厭氧廢液的同時(shí)也茁壯生長(zhǎng)，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽養(yǎng)殖以飼料植物單元中的植物為原料，作為畜禽場(chǎng)的主要能量飼料，為牲畜的生長(zhǎng)發(fā)育提供物質(zhì)和能量。畜禽養(yǎng)殖廠的豬、牛、羊等主要以植物性飼料作為其日糧能量和蛋白的來源。本發(fā)明的處理方法和最終結(jié)果，都與飼料植物相聯(lián)系。循環(huán)處理過程中，飼料植物是本發(fā)明的中心。以豬場(chǎng)為例，具體實(shí)施如下
第一階段為豬場(chǎng) 厭氧廢液豬場(chǎng)排泄物首先進(jìn)行沼氣階段的厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生生物能源，作為第一階段的廢物利用和廢物的初步處理
第二階段為厭氧廢液 飼料植物以厭氧廢液為基質(zhì)，對(duì)飼料植物進(jìn)行水培。一方面以厭氧廢液中的N、P、CODra作為植物生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為植物的生物提供物質(zhì)基礎(chǔ)，另一方面，利用植物根系對(duì)廢液中的N、P、CODcr的吸收、降低水中這些物質(zhì)的濃度，達(dá)到去污作用。實(shí)現(xiàn)污水與植物之間的“雙贏”。第三階段為飼料植物 畜禽養(yǎng)殖利用前階段的產(chǎn)物飼料植物為原料，作為畜禽場(chǎng)的主要能量飼料，為牲畜的生長(zhǎng)發(fā)育提供物質(zhì)和能量。在養(yǎng)殖 污水 飼料植物 養(yǎng)殖的物質(zhì)能量循環(huán)中，對(duì)環(huán)境有影響的物質(zhì)和能量都在系統(tǒng)內(nèi)消納和轉(zhuǎn)化，沒有向系統(tǒng)外排放，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的污染“零排放”。本發(fā)明在試驗(yàn)過程中效果分析如下
(I)厭氧廢液水質(zhì)指標(biāo)去除
選取空心菜、水稻和水葫蘆三種飼料植物對(duì)豬場(chǎng)厭氧廢液進(jìn)行研究。在飼料植物的作用下，水體的各種水質(zhì)指標(biāo)與對(duì)照體系相比，均表現(xiàn)自己不同的變化規(guī)律，見表I表I不同處理15天養(yǎng)豬場(chǎng)厭氧廢液水質(zhì)指標(biāo)去除率(%)
權(quán)利要求
1.畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用工藝，其特征在于包括吸附單元和飼料植物處理單元，厭氧廢液先通過吸附單元吸附水體中的N、p和CODcr，再進(jìn)入到飼料植物處理單元，飼料植物處理單元的飼料植物對(duì)厭氧廢液中的污染物進(jìn)行吸附、降解、吸收后排放，飼料植物成長(zhǎng)后用于畜禽飼喂。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用工藝，其特征在于經(jīng)過飼料植物處理單元處理后的排放水全部或部分再回流到未經(jīng)處理的厭氧廢液。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用工藝，其特征在于所述吸附單元采用蛭石為原料對(duì)水體中的N、P和CODcr進(jìn)行吸附，當(dāng)水體中影響植物生長(zhǎng)的NH/-N濃度降至閾值9-15mg/L時(shí)，厭氧廢液進(jìn)入飼料植物處理單元，飼料植物處理單元以水體中的N、P和CODcr作為植物生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)植物根系對(duì)水體中的N、P和CODcr進(jìn)行吸收。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用工藝，其特征在于所述飼料植物處理單元中的植物除了直接吸收、固定、分解水體中的污染物外，通常只是間接地參與污染物的分解，通過對(duì)水中細(xì)菌、真菌等微生物的調(diào)控來進(jìn)行水體環(huán)境的修復(fù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用工藝，其特征在于所述飼料植物處理單元中的植物為空心菜、水稻和/或水葫蘆。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用工藝，其特征在于所述厭氧廢液是通過畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)中畜禽的排泄物首先進(jìn)行沼氣階段的厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生生物能源后產(chǎn)生的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用工藝，其特征在于所述飼料植物單元在凈化處理厭氧廢液的同時(shí)也茁壯生長(zhǎng)，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽養(yǎng)殖以飼料植物單元中的植物為原料，作為畜禽場(chǎng)的主要能量飼料，為牲畜的生長(zhǎng)發(fā)育提供物質(zhì)和能量。
全文摘要
本發(fā)明公開一種畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用工藝，包括以下步驟包括吸附單元和飼料植物處理單元，厭氧廢液先通過吸附單元吸附水體中的N、P和CODcr，再進(jìn)入到飼料植物處理單元，飼料植物處理單元的飼料植物對(duì)厭氧廢液中的污染物進(jìn)行吸附、降解、吸收后排放，飼料植物成長(zhǎng)后用于畜禽飼喂。本發(fā)明根據(jù)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢水產(chǎn)生的根源，提出了基于飼料植物的污水處理技術(shù)體系。一方面飼料植物利用畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液中的營(yíng)養(yǎng)物，生產(chǎn)出更多的畜禽養(yǎng)殖用飼料，調(diào)整畜禽養(yǎng)殖用飼料的結(jié)構(gòu)，從源頭上控制污染源的產(chǎn)生，降低污水處理的技術(shù)成本；另一方面，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧廢液中各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)也得到有效地去除，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的污染零排放。
文檔編號(hào)C02F1/28GK102874892SQ20121041978
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者周振民, 孔慶東, 王學(xué)超 申請(qǐng)人:周振民