一种奶牛场养殖污水的生态综合处理方法.pdf

本发明公开了一种奶牛场养殖污水的生态综合处理方法，包括以下步骤：将奶牛场排水沟渠改造成反硝化吸磷沟渠，沟渠内侧种植菖蒲、扶芳藤等，外侧种植冬青卫矛和红叶石楠；对奶牛场产生的粪便和尿液采用干清粪工艺，固体粪便用于沼气发酵，产生电能；尿液和冲洗水混合收集，做以下用途：养殖小球藻、细绿萍等藻类；藻类养殖池的出水，与自来水按一定体积比稀释，用作鱼塘养殖水；种植苜蓿、黑麦草等牧草。上述各环节产生的污水排入反硝化吸磷沟渠，该沟渠可阻截水中氮磷物质，降解有机物，其出水过滤消毒后可作为中水，用于冲洗牛舍。本发明实现了奶牛场养殖污水的资源化利用，具有良好的环境效益和经济效益。

权利要求书
1.  一种奶牛场养殖污水的生态综合处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将奶牛场排水沟渠改造成反硝化吸磷沟渠：在排水沟渠底部先铺设一层3-5 cm厚的粗砂，粗砂上面铺设一层5-7 cm厚的树叶，树叶上面铺设一层3-5 cm厚的木屑，木屑上面铺设一层10-15 cm厚的大麦秸秆，大麦秸秆上面铺设一层3-5 cm厚的碱性渣和熔炉渣；沟内两侧种植菖蒲、常春藤、扶芳藤和络石，株距40-70 cm，每5-8株间种；沟顶种植冬青卫矛和红叶石楠，株距1-1.5米，每2-4株间种；
（2）对奶牛场的固体粪便和尿液进行分离：采用干清粪工艺，按体积计，保证分离出30 %-37 %的固体粪便，固体粪便用半机械方式收集、清理；尿液和冲洗污水经过牛舍的侧漏沟，汇集至污水贮存池；
（3）分离后的固体粪便送入UASB厌氧发酵系统，采用热电肥联产沼气发酵工程，经沼气发电机组产生电能；发酵产生的沼渣沼液，按体积计，35 %-45 %作为有机肥直接施于牧草地；剩余的55 %-65 %的沼渣沼液经固液分离机，实现固液分离，分离的固体晒干后，作为牧草场肥料贮存，分离的液体随尿液、冲洗水一起汇入污水贮存池；
（4）按体积计，将污水贮存池中20 %-30 %的混合污水引流到养殖小球藻、狐尾藻、细绿萍的藻类养殖池，藻类养殖池底部均匀设置曝气装置，气水比控制在2-3：1，溶解氧控制在2-4mg/L；藻类每8天采收一次，采收后，按质量计，将20 %的藻直接投喂于鱼塘，投喂的鱼塘以草鱼、鲂鱼为主，混养鲢鱼、鳙鱼，按质量计，混养比为2：1.5，其中草鱼养殖量为每平方米水面12 kg，藻类养殖池的出水，与自来水按1：7-11的体积比稀释后，用作鱼塘养殖水；30 %-40 %的藻晒干贮存用作鱼料；剩余40 %-50 %的藻进行青贮，与奶牛精料按青贮的藻与奶牛精料的质量比为2-4：1，喂食奶牛；
（5）按体积计，将污水贮存池中30 %-40 %的混合污水用于种植苜蓿、菊苣、狼尾草、苏丹草，牧草收割后，晒干存贮，喂养奶牛；
（6）按体积计，将污水贮存池中30 %-50 %的混合污水和上述各环节产生的污水一起引流进入反硝化吸磷沟渠，水力停留时间为3-5天；
（7）反硝化吸磷沟渠出水，经管道汇集至调节池，用石英砂过滤技术过滤，经反冲洗装置，利用二氧化氯发生器产生消毒剂消毒后作为中水，用于冲洗牛舍。

说明书一种奶牛场养殖污水的生态综合处理方法
技术领域
本发明属于水体污染控制领域，涉及一种奶牛场养殖污水的生态综合处理方法。
背景技术
随着我国畜禽养殖业迅速发展，畜禽养殖污水的污染日益严重。加大对畜禽养殖业环境污染的综合治理力度，降低畜禽养殖业对环境的污染，已成为亟待解决的问题。
奶牛场的养殖污水主要由冲洗水、尿液、部分残余或全部的粪便和饲料残渣组成。传统的奶牛场养殖污水处理与利用技术，主要采用厌氧、好氧、生物净化组合以及生物处理与化学处理相结合等方法。以表面曝气工艺为例，该工艺可将CODcr从1800 mg/L降至300-400 mg/L，对NH3-N的去处也有一定的效果，但距离达标排放还有一定距离；并且该生物处理工艺实际上是利用曝气塘，对氧的利用率低，处理负荷小。再例如生物接触氧化处理工艺，该工艺可去除污水中CODcr含量30 %-40 %，同时降低了固体有机物在水中溶解的可能性，分离出的残渣可作为水产养殖的饲料；但该工艺运行费用较高，耐冲击能力较差。当前奶牛场污水处理技术取得了一定的进步，可以在一定程度上有效去除水中的悬浮物和部分有机物，但以目前的奶牛场污水处理工艺，很难取得经济可行又能高效去除氮磷，实现污水循环利用的方法。
因此，建立有效的奶牛场污水生态处理系统是未来发展的方向。本发明能够有效利用奶牛场养殖污水中的氮磷和高浓度有机物，循环利用养殖污水，为建立集约化综合生态养殖业提供切实可行的技术支撑。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种有效的奶牛场养殖污水的生态综合处理方法，充分利用奶牛场养殖污水中的氮磷和有机物，实现养殖污水的资源化利用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种奶牛场养殖污水的生态综合处理方法，包括以下步骤：
（1）将奶牛场排水沟渠改造成反硝化吸磷沟渠：在排水沟渠底部先铺设一层3-5 cm厚的粗砂，粗砂上面铺设一层5-7 cm厚的树叶，树叶上面铺设一层3-5 cm厚的木屑，木屑上面铺设一层10-15 cm厚的大麦秸秆，大麦秸秆上面铺设一层3-5 cm厚的碱性渣和熔炉渣；沟内两侧种植菖蒲、常春藤、扶芳藤和络石，株距40-70 cm，每5-8株间种；沟顶种植冬青卫矛和红叶石楠，株距1-1.5米，每2-4株间种；
（2）对奶牛场的固体粪便和尿液进行分离：采用干清粪工艺，按体积计，保证分离出30 %-37 %的固体粪便，固体粪便用半机械方式收集、清理；尿液和冲洗污水经过牛舍的侧漏沟，汇集至污水贮存池；
（3）分离后的固体粪便送入UASB厌氧发酵系统，采用热电肥联产沼气发酵工程，经沼气发电机组产生电能；发酵产生的沼渣沼液，按体积计，35 %-45 %作为有机肥直接施于牧草地；剩余的55 %-65 %的沼渣沼液经固液分离机，实现固液分离，分离的固体晒干后，作为牧草场肥料贮存，分离的液体随尿液、冲洗水一起汇入污水贮存池；
（4）按体积计，将污水贮存池中20 %-30 %的混合污水引流到养殖小球藻、狐尾藻、细绿萍的藻类养殖池，藻类养殖池底部均匀设置曝气装置，气水比控制在2-3：1，溶解氧控制在2-4mg/L；藻类每8天采收一次，采收后，按质量计，将20 %的藻直接投喂于鱼塘，投喂的鱼塘以草鱼、鲂鱼为主，混养鲢鱼、鳙鱼，按质量计，混养比为2：1.5，其中草鱼养殖量为每平方米水面12 kg，藻类养殖池的出水，与自来水按1：7-11的体积比稀释后，用作鱼塘养殖水；30 %-40 %的藻晒干贮存用作鱼料；剩余40 %-50 %的藻进行青贮，与奶牛精料按青贮的藻与奶牛精料的质量比为2-4：1，喂食奶牛；
（5）按体积计，将污水贮存池中30 %-40 %的混合污水用于种植苜蓿、菊苣、狼尾草、苏丹草，牧草收割后，晒干存贮，喂养奶牛；
（6）按体积计，将污水贮存池中30 %-50 %的混合污水和上述各环节产生的污水一起引流进入反硝化吸磷沟渠，水力停留时间为3-5天；
（7）反硝化吸磷沟渠出水，经管道汇集至调节池，用石英砂过滤技术过滤，经反冲洗装置，利用二氧化氯发生器产生消毒剂消毒后作为中水，用于冲洗牛舍。
本发明的有益效果是：
    （1）本发明只需要改造奶牛场原有沟渠，不需要占用额外的土地，不需要改变原有沟渠分布。在排水沟渠底部铺设粗砂、树叶、木屑、大麦秸秆、碱性渣和熔炉渣；其中树叶、木屑和大麦秸秆可作为生物质碳源，促进微生物的反硝化作用，提高排水中的氮素去除率；碱性渣和熔炉渣作为吸附矿物，能够进一步吸附排水中的磷素。沟渠内外侧种植的菖蒲、扶芳藤和冬青卫矛等植物可用来吸收降解排水中的氮磷和有机物。反硝化吸磷沟渠具有结构简单，区域适应性强，维护费用低等特点，易于本发明的推广。
（2）本发明利用奶牛场养殖污水养殖藻类，利用藻类对氮磷的吸收利用降解水中的氮磷含量；种植牧草，利用土壤-微生物生态组合系统和植物本身的吸收同化作用降解水中污染物，使污水中NH3-N、TP和有机物得到有效利用，实现了污染水体的生态修复。
（3）本发明利用奶牛场养殖污水养殖藻类、种植牧草和做部分鱼塘用水，得到了藻类饲料、鱼饵料、鱼和牧草饲料等经济产品，加长了奶牛场的经济链条。
附图说明
    图1是奶牛场养殖污水的生态综合处理方法流程图。
具体实施方式
    下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
以一个养殖规模约为500头的奶牛养殖场为例。
该奶牛场污水产生量约为18 t/d， 粪便产生量约为22 t/d，排水沟渠约50m。
在排水沟渠底部先铺设一层5 cm厚的粗砂，粗砂上面铺设一层7 cm厚的树叶，树叶上面铺设一层3 cm厚的木屑，木屑上面铺设一层10 cm厚的大麦秸秆，大麦秸秆上面铺设一层3 cm厚的碱性渣和熔炉渣；沟内两侧种植菖蒲、常春藤、扶芳藤和络石，株距50 cm，每5株间种；沟顶种植冬青卫矛和红叶石楠，株距1 m，每3株间种。
    采用干清粪清洗工艺，清粪比为65 %，即保证有35 %的固体粪便进入UASB厌氧发酵系统，其中干粪用半机械方式收集、清理；尿液和冲洗污水经过牛舍的侧漏沟，汇集至污水贮存池。分离后的固体粪便送入UASB反应器，采用热电肥联产沼气发酵工程，经沼气发电机组产生电能，用于奶牛场日常用电和冬季取暖；产生的沼渣沼液富含氮磷等有机物，是优质的绿色肥料，按体积计，将40 %的沼渣沼液直接投撒到草场，可代替过磷酸钙13 t/a、尿素3.3 t/a；剩余的60 %沼渣沼液经固液分离机，实现固液分离；固体晒干后，作为牧草场肥料贮存；液体随尿液、冲洗水一起汇入污水贮存池。
    污水贮存池中的污水分成三个流路，按体积计，分别以30 %、35 %和35 %的比例进入藻类养殖池、牧草种植地和反硝化吸磷沟渠。藻类养殖塘底部均匀铺设曝气装置，调控污水进水阀门，把气水比控制在2.5  ：1，溶解氧为3 mg/L；选择小球藻、狐尾藻和细绿萍种植，种植密度是每平方米25丛，每8天采收一次。养殖污水在藻类池停留5天，NH3-N浓度由800 mg/L降至70 mg/L，TP浓度由400 mg/L降至10 mg/L。藻类养殖塘的出水用与自来水1 ：10的比例稀释，用作鱼塘养殖用水，补充水中的氮磷营养物质。藻类采收之后，将20 %的藻直接投喂到鱼塘，鱼塘以草鱼、鲂鱼为主，混养鲢鱼、鳙鱼，按质量计，混养比为2 ：1.5，其中草鱼养殖量为每平方米水面12 kg；35 %的藻晒干贮存，用作鱼料；45 %的藻进行青贮，在奶牛的日常饲喂中，和市场购买的精料一起，按照3 ：1的质量比，喂食奶牛。污水引流到牧草种植区后，用于种植苜蓿、菊苣、狼尾草、苏丹草，污水停留时间为7天，利用土壤-微生物生态组合系统和植物本身的吸收同化作用降解水中污染物，使污水中NH3-N、TP和有机物得到有效利用，实现了污染水体的生态修复，避免了直排污水使受纳水体富营养化的危害；牧草收割后，晒干存贮，喂养奶牛。污水流经反硝化吸磷沟渠时，沟渠内铺设的树叶、木屑和大麦秸秆可作为生物质碳源，促进微生物的反硝化作用，提高排水中的氮素去除率；碱性渣和熔炉渣作为吸附矿物，能够进一步吸附排水中的磷素，并且反硝化吸磷沟渠结构简单，适应性强，维护费用低，易于在奶牛场推广使用。反硝化吸磷沟渠的出水，经管道汇集至调节池，先经石英砂和反冲洗装置，除去颗粒较大的悬浮物质，之后采用二氧化氯发生器产生消毒剂进行消毒，消毒时间为2个小时。消毒后的水体，作为中水，再次用于冲洗牛舍，折算之后，奶牛场平均一年节约用水约46.6 %，节水效果显著。
本发明综合采用物化、生物、生态等技术，使污水中的氮磷营养物质和有机物得到充分利用，优化了奶牛场的用水方式，实现了养殖污水的资源化利用，得到了良好的环境效益和经济效益。