專利名稱：畜禽養殖場厭氧廢液生態循環處理利用工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于污水處理利用技術領域，尤其涉及一種畜禽養殖場厭氧廢液生態循環處理利用工藝。
背景技術：
畜禽養殖場排放 的大量糞尿與廢水已成為許多城市和農村的新興污染源。特別是規模化養豬場，由于廢水排放量大，有機質濃度高、含氮量高等特點，如果得不到有效處理，會對我國城市環境、飲用水源、農業生態產生直接威脅和危害。如何構建一科學合理的模式，就成為當前畜禽養殖場廢水處理研究的難點。
發明內容
本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種畜禽養殖場厭氧廢液生態循環處理利用工藝。為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案畜禽養殖場厭氧廢液生態循環處理利用工藝，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行吸附、降解、吸收后排放，飼料植物成長后用于畜禽飼喂。經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處理的厭氧廢液。所述吸附單元采用蛭石為原料對水體中的N、P和CODcr進行吸附，當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作為植物生長發育的營養物質，同時植物根系對水體中的N、P和CODcr進行吸收。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，通過對水中細菌、真菌等微生物的調控來進行水體環境的修復。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殖場中畜禽的排泄物首先進行沼氣階段的厭氧發酵，產生物質能量轉化，產生生物能源后產生的。所述飼料植物單元在凈化處理厭氧廢液的同時也茁壯生長，畜禽養殖場的畜禽養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，為牲畜的生長發育提供物質和能量。本發明以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。
(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。當水中影響植物生長的NH4+-N濃度降至閾值9-15mg/L時，進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，通過對水中細菌、真菌等微生物的調控來進行環境的修復，植物在水污染控制中生態效應主要表現在以下方面。①物理作用
培栽于水中的植物，使風速在水體表面降低，有利于水體中懸浮物的沉積，降低了沉積物質再懸浮的風險，增加了水體與植物間的接觸時間，同時還可以增強底質的穩定和降低水體的濁度。 此外，植物的存在削弱了光線到達水體的強度，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物質，定期和持續地從水體系統中收獲成熟的植物，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果，植物的存在有利于硝化、反硝化細菌的生存。張鴻等研究表明，在種植水芹、風眼蓮的濕地中，硝化和反硝化細菌的數量均高于沒有植物的濕地，水芹濕地的細菌數量多于鳳眼蓮濕地的細菌數量，但前者對氨氮的去除率卻低于后者，說明人工濕地系統中對N的去除植物的吸收占主導地位。吳振斌等在進行的上、下行流的復合人工濕地系統的研究中，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
水體系統具有明顯的缺氧環境，水體中氧的傳播速率約為陸地環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構與特征，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。植物的這種特殊結構，有利于氧在其體內的傳輸并能傳遞到根區，不僅滿足了植物在缺氧環境的呼吸作用，而且還可以促進根區的氧化還原反應與好氧微生物的活動。將光合作用產生的氧傳遞到根區，在根區的還原態的介質中形成氧化的微環境，根區有氧區域與缺氧區域的共同存在為根區的好氧、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，豬場廢厭氧廢液經蛭石吸附后，進入水生生物處理系統。植物根系吸收有機物及其它物質，形成生物動態平衡，達到凈化廢水的目的。空心菜、水稻和水葫蘆又可為畜牧場提供輔助飼料，該系統具有耗能少，處理效果好，且能美化環境的特點，對養豬場廢水的處理是有前景的。本發明的設計原理如下
(I)可持續原理
“可持續發展”是指既能滿足當代人的需求，又不對后代人的需求構成危害的發展。可持續經濟要求我們改變傳統的以“高投入、高消耗、高污染 ”為特征的生產模式和消費模式，實施清潔生產和文明消費。做到了可持續經濟，就能保護和改善地球生態環境，保證以可持續的方式使用自然資源，降低環境成本，使人類的發展不超出地球承載能力之內，達到可持續生態。(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“畜禽養殖一污水一飼料植物一畜禽養殖”的循環，實現污染“零排放”。循環經濟倡導的是一種與環境和諧的經濟發展模式。它要求把經濟活動組織成一個“資源一產品一再生資源”的反饋式流程，其特征是低開采、高利用、低排放。所有的物質和能源要能在這個不斷進行的經濟循環中得到合理和持久的利用，以把經濟活動對自然環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物、N、P等的降解、吸收，達到對畜禽場廢水的處理目的；
(5)畜禽場廢水中富營養化成份，促進飼料植物的生長，收獲畜禽用飼料；
(6)收獲的飼料，改善畜禽用飼料結構，從源頭上控制污染源的排放。(7)本項目技術適合以豬、羊、牛等飼料的作物種類和豬、羊、牛場排放污水處理技術為主，本項目資料根據養豬場實驗獲取，但是方法同樣適用于其它畜禽養殖場。本發明根據畜禽養殖場廢水產生的根源，提出了基于飼料植物的污水處理技術體系。一方面飼料植物利用畜禽養殖場厭氧廢液中的營養物，生產出更多的畜禽養殖用飼料，調整畜禽養殖用飼料的結構，從源頭上控制污染源的產生，降低污水處理的技術成本；另一方面，畜禽養殖場厭氧廢液中各項水質指標也得到有效地去除。當前，發展循環經濟是解決畜禽養殖場污染的出路之一。根據畜禽養殖場的生產經營過程中所排放的廢物，以生物鏈的方式，建立“畜禽養殖一污水一飼料植物一畜禽養殖”循環經濟模式。本發明中的物質能量循環中，對環境有影響的物質和能量都在系統內消納和轉化，沒有向系統外排放，實現了真正意義上的污染“零排放”。
圖I是本發明的工藝流程 圖2是養豬場厭氧廢液NH4+-N隨時間變化的示意 圖3是豬場厭氧廢液TN隨時間變化的示意 圖4是藻對豬場厭氧廢液TN的影響的示意 圖5是豬場厭氧廢液TP隨時間變化的示意 圖6是不同處理時間(t)點上pH的變化的示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，畜禽養殖場厭氧廢液生態循環處理利用工藝，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進行吸附，當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作為植物生長發育的營養物質，同時植物根系對水體中的N、P和CODcr進行吸收。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，通過對水中細菌、真菌等微生物的調控來進行水體環境的修復。
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殖場中畜禽的排泄物首先進行沼氣階段的厭氧發酵，產生物質能量轉化，產生生物能源后產生的。飼料植物單元在凈化處理厭氧廢液的同時也茁壯生長，畜禽養殖場的畜禽養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，為牲畜的生長發育提供物質和能量。畜禽養殖廠的豬、牛、羊等主要以植物性飼料作為其日糧能量和蛋白的來源。本發明的處理方法和最終結果，都與飼料植物相聯系。循環處理過程中，飼料植物是本發明的中心。以豬場為例，具體實施如下
第一階段為豬場 厭氧廢液豬場排泄物首先進行沼氣階段的厭氧發酵，產生物質能量轉化，產生生物能源，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，對飼料植物進行水培。一方面以厭氧廢液中的N、P、CODra作為植物生長發育的營養物質，為植物的生物提供物質基礎，另一方面，利用植物根系對廢液中的N、P、CODcr的吸收、降低水中這些物質的濃度，達到去污作用。實現污水與植物之間的“雙贏”。第三階段為飼料植物 畜禽養殖利用前階段的產物飼料植物為原料，作為畜禽場的主要能量飼料，為牲畜的生長發育提供物質和能量。在養殖 污水 飼料植物 養殖的物質能量循環中，對環境有影響的物質和能量都在系統內消納和轉化，沒有向系統外排放，實現了真正意義上的污染“零排放”。本發明在試驗過程中效果分析如下
(I)厭氧廢液水質指標去除
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行研究。在飼料植物的作用下，水體的各種水質指標與對照體系相比，均表現自己不同的變化規律，見表I表I不同處理15天養豬場厭氧廢液水質指標去除率(%)
權利要求
1.畜禽養殖場厭氧廢液生態循環處理利用工藝，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行吸附、降解、吸收后排放，飼料植物成長后用于畜禽飼喂。
2.根據權利要求I所述的畜禽養殖場厭氧廢液生態循環處理利用工藝，其特征在于經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處理的厭氧廢液。
3.根據權利要求I或2所述的畜禽養殖場厭氧廢液生態循環處理利用工藝，其特征在于所述吸附單元采用蛭石為原料對水體中的N、P和CODcr進行吸附，當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作為植物生長發育的營養物質，同時植物根系對水體中的N、P和CODcr進行吸收。
4.根據權利要求I或2所述的畜禽養殖場厭氧廢液生態循環處理利用工藝，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，通過對水中細菌、真菌等微生物的調控來進行水體環境的修復。
5.根據權利要求4所述的畜禽養殖場厭氧廢液生態循環處理利用工藝，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.根據權利要求I或2所述的畜禽養殖場厭氧廢液生態循環處理利用工藝，其特征在于所述厭氧廢液是通過畜禽養殖場中畜禽的排泄物首先進行沼氣階段的厭氧發酵，產生物質能量轉化，產生生物能源后產生的。
7.根據權利要求I或2所述的畜禽養殖場厭氧廢液生態循環處理利用工藝，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也茁壯生長，畜禽養殖場的畜禽養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，為牲畜的生長發育提供物質和能量。
全文摘要
本發明公開一種畜禽養殖場厭氧廢液生態循環處理利用工藝，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行吸附、降解、吸收后排放，飼料植物成長后用于畜禽飼喂。本發明根據畜禽養殖場廢水產生的根源，提出了基于飼料植物的污水處理技術體系。一方面飼料植物利用畜禽養殖場厭氧廢液中的營養物，生產出更多的畜禽養殖用飼料，調整畜禽養殖用飼料的結構，從源頭上控制污染源的產生，降低污水處理的技術成本；另一方面，畜禽養殖場厭氧廢液中各項水質指標也得到有效地去除，實現了真正意義上的污染零排放。
文檔編號C02F1/28GK102874892SQ20121041978
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者周振民, 孔慶東, 王學超 申請人:周振民