專利名稱：畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于污水處理利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
畜禽養(yǎng)殖場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，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，會對我國城市環(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)殖場廢水處理研究的難點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用系統(tǒng)，包括畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液存儲單元、吸附單元和飼料植物處理單元，畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液存儲單元的出水口與吸附單元的進(jìn)水口連接，吸附單元的出水口與飼料植物處理單元的進(jìn)水口連接，飼料植物處理單元的排水口與畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液存儲單元的回水口連接。所述吸附單元采用蛭石為原料對水體中的N、P和CODcr進(jìn)行吸附。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，飼料植物處理單元以水體中的N、P和CODcr作為植物生長發(fā)育的營養(yǎng)物質(zhì)，同時植物根系對水體中的N、P和CODcr進(jìn)行吸收。本實(shí)用新型以畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液存儲單元中的厭氧廢液為處理對象，采用兩個處理單元，第一個為吸附單元，用蛭石吸附厭氧廢液中的N、P和CODcr，降至植物能生長的范圍第二個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，稀釋原豬場厭氧廢液，從而減少蛭石的用量，以降低成本。(1)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)水中影響植物生長的NH4+-N濃度降至閾值9-15mg/L時，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，增加了水體與植物間的接觸時間，同時還可以增強(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)物的沉積場所。因此，植物在水中形成的生物膜對于水體中發(fā)生的所有微生物過程都具有重要作用。②對污染物的吸收作用植物的生長和繁殖離不開營養(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水體造成二次污染的唯一途徑。植物對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，但前者對氨氮的去除率卻低于后者，說明人工濕地系統(tǒng)中對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CODcr^BOD5,TN、TP的去除效果均好于沒有種植植物的對照濕地。濕地植物直接吸收和利用可利用態(tài)P，起到去P的作用，并且植物的生長狀況直接影響到植物的去除效果，植物的良好長勢是對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。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)，對養(yǎng)豬場廢水的處理是有前景的。本實(shí)用新型的設(shè)計原理如下(1)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)。[0025](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)活動組織成一個“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)活動對自然環(huán)境的影響降低到盡可能小的程度。(4)利用飼料植物對以畜禽場廢水有機(jī)物、N、P等的降解、吸收，達(dá)到對畜禽場廢水的處理目的；(5)畜禽場廢水中富營養(yǎng)化成份，促進(jìn)飼料植物的生長，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、牛場排放污水處理技術(shù)為主，本項(xiàng)目資料根據(jù)養(yǎng)豬場實(shí)驗(yàn)獲取，但是方法同樣適用于其它畜禽養(yǎng)殖場。本實(shí)用新型根據(jù)畜禽養(yǎng)殖場廢水產(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)殖場厭氧廢液中的營養(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)殖場污染的出路之一。根據(jù)畜禽養(yǎng)殖場的生產(chǎn)經(jīng)營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。本實(shí)用新型中的物質(zhì)能量循環(huán)中，對環(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1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是養(yǎng)豬場厭氧廢液NH4+-N隨時間變化的示意圖；圖3是豬場厭氧廢液TN隨時間變化的示意圖；圖4是藻對豬場厭氧廢液TN的影響的示意圖；圖5是豬場厭氧廢液TP隨時間變化的示意圖；圖6是不同處理時間(t)點(diǎn)上pH的變化的示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用系統(tǒng)，包括畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液存儲單元1、吸附單元2和飼料植物處理單元3，畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液存儲單元I的出水口與吸附單元2的進(jìn)水口連接，吸附單元2的出水口與飼料植物處理單元3的進(jìn)水口連接，飼料植物處理單元3的排水口與畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液存儲單元I的回水口連接。吸附單元2采用蛭石為原料對水體中的N、P和CODcr進(jìn)行吸附。飼料植物處理單元3中的植物為空心菜、水稻和/或水葫蘆,飼料植物處理單元3以水體中的N、P和CODcr作為植物生長發(fā)育的營養(yǎng)物質(zhì)，同時植物根系對水體中的N、P和CODcr進(jìn)行吸收。本實(shí)用新型采用一下處理利用工藝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，飼料植物成長后用于畜禽飼喂。吸附單元采用蛭石為原料對水體中的N、P和CODcr進(jìn)行吸附，當(dāng)水體中影響植物生長的NH/-N濃度降至閾值9-15mg/L時，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作為植物生長發(fā)育的營養(yǎng)物質(zhì)，同時植物根系對水體中的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也茁壯生長，畜禽養(yǎng)殖場的畜禽養(yǎng)殖以飼料植物單元中的植物為原料，作為畜禽場的主要能量飼料，為牲畜的生長發(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。本實(shí)用新型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，飼料植物是本實(shí)用新型的中心。以豬場為例，具體實(shí)施如下
第一階段為豬場 厭氧廢液豬場排泄物首先進(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)，對飼料植物進(jìn)行水培。一方面以厭氧廢液中的N、P、CODcr作為植物生長發(fā)育的營養(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，作為畜禽場的主要能量飼料，為牲畜的生長發(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”。本實(shí)用新型在試驗(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豬場厭氧廢液進(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)豬場厭氧廢液水質(zhì)指標(biāo)去除率(%)
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權(quán)利要求1.畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用系統(tǒng)，其特征在于包括畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液存儲單元、吸附單元和飼料植物處理單元，畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液存儲單元的出水口與吸附單元的進(jìn)水口連接，吸附單元的出水口與飼料植物處理單元的進(jìn)水口連接，飼料植物處理單元的排水口與畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液存儲單元的回水口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用系統(tǒng)，其特征在于所述吸附單元采用蛭石為原料對水體中的N、P和CODcr進(jìn)行吸附。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用系統(tǒng)，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，飼料植物處理單元以水體中的N、P和CODcr作為植物生長發(fā)育的營養(yǎng)物質(zhì)，同時植物根系對水體中的N、P和CODcr進(jìn)行吸收。
專利摘要一種畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液生態(tài)循環(huán)處理利用系統(tǒng)，包括畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液存儲單元、吸附單元和飼料植物處理單元，畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液存儲單元的出水口與吸附單元的進(jìn)水口連接，吸附單元的出水口與飼料植物處理單元的進(jìn)水口連接，飼料植物處理單元的排水口與畜禽養(yǎng)殖場厭氧廢液存儲單元的回水口連接。本實(shí)用新型根據(jù)畜禽養(yǎng)殖場廢水產(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)殖場厭氧廢液中的營養(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C02F3/32GK202849216SQ20122055823
公開日2013年4月3日 申請日期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 申請人:周振民