CN105541057A - 一种猪场沼液资源化利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种猪场沼液资源化利用的方法，即猪场的发酵沼液依次经过多级曝气过滤、接种光合细菌并培养、接种枝角类滤食光合细菌并收集枝角类、滤液接种单细胞藻类并培养、接种枝角类滤食单细胞藻类并收集枝角类及处理后达标水回用或排放环节，处理过程中先利用光合细菌降解沼液中的有机物并生成菌体，后利用微藻吸收水体中的氮磷等营养盐并生成藻体，利用枝角类非选择性滤食水体中的菌和藻。本发明的猪场沼液资源化利用方法可将沼液处理过程中生成的光合细菌、单细胞藻类和枝角类用于水产养殖和饵料，借助食物链将沼液中的污染物质实现资源化利用，具有投入低、能耗低、可产生明显的经济和生态效益的特点。

Description

一种猪场沼液资源化利用的方法
技术领域
本发明涉及猪场沼液处理技术领域，具体地说，是一种猪场沼液资源化利用的方法。
背景技术
随着人口的增长、人民生活水平的提高和社会经济的快速发展，人类对动物性蛋白的需求也逐步提高。解决人类动物性蛋白短缺关键靠养殖，发展畜禽和水产养殖是解决动物性蛋白短缺的重要措施。在规模化畜禽养殖过程中产生的废气、废液和废渣，对周边的生态环境保护往往造成很大的压力。养殖污染已成为农业农村环境污染的主要来源。养殖污水和液态***物是集约化畜禽养殖场污染物无害化处理的难点，其主要污染物是有机物，氮和磷。目前规模化畜禽养殖场的污水通常采用沼气池厌氧发酵处理(畜禽养殖业污染治理工程技术规范)，但产生的数量巨大的沼液中仍然含有高浓度的氮磷等营养盐。以生猪养殖场为例，其养殖污水经沼气池厌氧发酵处理后沼液中的污染物浓度依然很高，BOD5、氨氮和总磷的浓度分别高达389mg/L、578.5mg/L和32.9mg/L，与国家畜禽养殖业污染物排放标准(DB33/593-2005；GB/T18596-2001)仍有很大的距离(标准中集约化畜禽养殖污水中BOD5、总氮和总磷的最高允许日均排放浓度分别为150mg/L、80mg/L和8mg/L)。将产生的沼液直排到水体，势必会导致自然水体严重富营养化。因此，沼液仍然需要二次处理。畜禽养殖场沼液有两种常规的处理模式，一种为“达标排放”模式，一种为“综合利用”模式(《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规程》(NY/T1168))。达标排放模式下，畜禽废水在经厌氧消化处理后，必须再经过适当的好氧处理或自然处理等，达到规定的环保标准排放或回用。这种模式的工程造价和运行费均相对较高，且为非资源化利用模式。“综合利用”模式是将沼液排入农田依靠农作物自然吸收的方式进行，是低效率的资源化利用模式。这样的处理方式随着社会经济的发展，其弊端日渐显现：一是处理效果受作物生长季节的影响难以保证；二是农业产业结构的调整和城镇化开发的加速使得消纳沼液的耕地不足，因此，采用其他更高效方式开展沼液的深度处理显得尤为必要。如何净化沼液，越来越成为规模化畜禽养殖场可持续生产的制约因素。
光合细菌(PhotosyntheticBacteria,简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，可以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物，在自然界的物质净化过程中发挥重要作用，特别对降解水体中的有机物效果明显，起到净化水质的作用。
微藻作为一类低等光合自养型生物，种类丰富。微藻细胞能以光能为能源，从水体中吸收硝氮、氨氮及磷酸盐等营养物质用于合成细胞组分。已有的实验研究表明，不同微藻对水体中不同形式的氮、磷等营养盐的耐受、吸收和利用能力不同。在利用微藻净化污水的实践方面，1957年，Oswald等首次将微藻作为一种取代污水处理中的活性污泥的生物***，奠定了藻类污水生物处理技术的基础。此后，人们越来越重视细菌与藻类相结合的应用，建立在人工模式水体藻-菌共生自净原理基础上的氧化塘技术得到广泛的应用和发展。近年来将畜禽污水净化耦合微藻高附加值产品生产的研究也有报道，主要集中在利用畜禽污水开展微藻生物柴油生产的领域。胡洪营等(2009)探讨了基于微藻细胞培养的水质深度净化与高价值生物质生产耦合技术。Sydney等(2010)开创性的将微藻污水处理和微藻生物柴油生产相耦合。胡洪营和李鑫(2010)分析了利用污水资源生产微藻生物柴油的关键技术及潜力分析。
枝角类，隶属于节肢动物门，甲壳纲，鳃足亚纲，枝角目的小型甲壳类，广泛分布于淡水、海水和内陆半咸水中，是水产动物的优质天然饵料，其中的某些种类具有较强的耐污性，可非选择性滤食水体中的有机碎屑、为藻细胞和细菌，从而将水体中难以采收的微小营养物质转变成小颗粒易采收的饵料
综上所述，开发可循环利用、高效、低成本的污水处理技术是规模化畜禽养殖可持续发展的重要措施。将畜禽养殖废弃物综合利用，变废为宝，是减少畜禽养殖废弃物随意排放，从根本上破解畜禽养殖污染防治难题的根本出路。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种猪场沼液资源化利用的方法，而关于这种猪场沼液资源化利用的方法目前还未见报道。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种猪场沼液资源化利用的方法，其特征在于，即猪场沼气池中流出的发酵沼液依次经过多级曝气过滤、接种光合细菌并培养、接种枝角类滤食光合细菌并收集枝角类、滤液接种单细胞藻类并培养、接种枝角类滤食单细胞藻并收集枝角类及处理后达标水排放或回用等环节，处理过程中先利用光合细菌降解沼液中的有机物并生成菌体，后利用微藻吸收沼液中的氮磷等营养盐并生成藻细胞，再利用枝角类非选择性滤食处理过程中形成的有机碎屑、光合细菌和单细胞藻类，生产的枝角类、光合细菌、单细胞藻类可用于水产养殖或饵料，从而实现沼液中污染物质的资源化利用。
进一步地，猪场沼气池中流出的发酵沼液首先经过多级曝气过滤，采用的多级曝气过滤的不锈钢筛网规格依次为200目，300目、400目和500目，筛网呈一定角度倾斜，在筛网底部安装纳米曝气管，在曝气的作用下将沼液中的部分氨氮吹脱，同时防止筛网网眼堵塞。
进一步地，经过多级曝气过滤的沼液中接种光合细菌以降解和吸收有机物，光合细菌的菌种为红假单胞菌属Rhodopseudomonas、红螺菌属Rhodospirillum和红细菌属Rhodobacter的种类,光合细菌的初始接种量与多级曝气过滤沼液的比例为3:7～5:5，在透明的有机玻璃柱或柱状柔性塑料薄膜袋中进行5～10天培养后，维持一定的沼液流入和光合细菌菌液流出速度实行连续培养，流入流出的速度根据光合细菌生长情况调整。
进一步地，培养好的光合细菌一部分可根据需要直接采收用于水产养殖生产，另一部分流出的光合细菌菌液进入方形培养水槽后，接种枝角类，利用枝角类非选择性滤食其中的有机碎屑和光合细菌，从而去除水体中的有机和无机物颗粒，提升水体透明度，所接种的枝角类的种类为裸腹蚤属的似亲裸腹蚤Moinaaffinis、蚤属的大型蚤Daphniamagna和象鼻蚤属的象鼻蚤Bosminalongirostris。
进一步地，所培养的枝角类可通过过滤采收装置富集，富集的枝角类可用作水产动物种苗或观赏鱼的活饵料，也可循环用于滤食单细胞藻类。
进一步地，经过枝角类一次滤食的沼液，接种单细胞藻类以吸收水体中的氮磷等营养盐，单细胞藻类的藻种为小球藻属Chlorella、卵囊藻属Oocystis、绿球藻属Chlorococcum和栅藻属Scenedesmus的种类,单细胞的初始接种量与经过枝角类一次滤食的沼液的比例为1:1～5，在透明的有机玻璃柱或柱状柔性塑料薄膜袋中进行5～10天充气培养后，维持一定的沼液流入和单细胞藻液流出速度实行连续培养，流入流出的速度根据单细胞生长情况和水体中氮磷的含量调整。
进一步地，培养好的藻液一部分可根据需要直接采收用于水产养殖生产，另一部分流出的藻液进入方形培养水槽后，接种枝角类，利用枝角类非选择性的滤食特性二次滤食其中的有机碎屑和单细胞藻类，进一步净化水体，所接种的枝角类的种类为裸腹蚤属的似亲裸腹蚤Moinaaffinis、蚤属的大型蚤Daphniamagna和象鼻蚤属的象鼻蚤Bosminalongirostris。
进一步地，经过枝角类二次滤食的沼液，经检测符合畜禽养殖污水排放标准后，可进行处理达标水排放或回用作为猪舍的冲粪水，若检测不达排放标准则进行重复处理。
本发明优点在于：
1、本发明的猪场沼液资源化利用方法可将沼液处理过程中生成的光合细菌、单细胞藻类和枝角类用于水产养殖和饵料，借助食物链将沼液中的污染物质实现资源化利用，具有投入低、能耗低、可产生明显的经济和生态效益的特点；
2、传统的废水治理工程只能削减污染物的排放量与排放强度，通常少有产品产出，只能产生环境、生态和社会效益，难以产生经济效益。这种只投入无产出的模式导致企业对环保投入不积极，而本发明将污水处理与活饵料生产耦合起来，不但能实现污水有效处理，且能降低活饵料生产的成本，实现环境的可持续及资源的循环利用，符合国家发展生态农业、绿色农业和循环农业的趋势；
3、畜禽养殖污水既是严重的污染源，也是宝贵的资源。而本发明在传统畜禽养殖污水处理工艺中引入光合细菌、微藻和枝角类，通过光合细菌-微藻-枝角类食物链将猪场沼液净化及活饵料生产相耦合，利用猪场沼液中高浓度的氮、磷、有机物等营养盐培养光合细菌和微藻，将所培养光合细菌和微藻通过枝角类滤食生产活饵料用于动物养殖生产，从而实现环境保护及资源的高效循环利用，保障生产和生态的可持续发展。
附图说明
附图1是本发明的一种猪场沼液资源化利用的方法流程示意图。
具体实施方式
实施例1
在上海崇明某大型标准化生猪养殖企业开展基于光合细菌-微藻-枝角类的猪场沼液资源化利用和净化处理。通过在沼液池旁构建200平米温室大棚并在大棚中安装培养水槽、透明柱状有机玻璃柱、柱状柔性塑料薄膜袋、多级曝气过滤装置、浮游动物富集采收装置、管道及充气设施等，开展猪场沼液资源化利用和净化处理。
请参照图1，图1是本发明的一种猪场沼液资源化利用的方法流程示意图。一种猪场沼液资源化利用的方法，主要做法是猪场沼气池中流出的发酵沼液依次经过多级曝气过滤、接种光合细菌并培养、接种枝角类滤食光合细菌并收集枝角类、滤液接种单细胞藻类并培养、接种枝角类滤食单细胞藻并收集枝角类及处理后达标水排放或回用等环节。处理过程中先利用光合细菌降解沼液中的有机物并生成菌体，后利用微藻吸收沼液中的氮磷等营养盐并生成藻细胞，再利用枝角类非选择性滤食处理过程中形成的有机碎屑、光合细菌和单细胞藻类，生产的枝角类、光合细菌、单细胞藻类可用于水产养殖或饵料，从而实现沼液中污染物质的资源化利用。
其中，沼气池流出的发酵沼液首先经过多级曝气过滤，采用的多级曝气过滤的不锈钢筛网规格依次为200目，300目、400目和500目，筛网呈一定角度倾斜，在筛网底部安装纳米曝气管，在曝气的作用下将沼液中的部分氨氮吹脱，同时防止筛网网眼堵塞。
其中，经过多级曝气过滤的沼液中接种光合细菌以降解和吸收有机物，光合细菌的菌种为红假单胞菌属Rhodopseudomonas、红螺菌属Rhodospirillum和红细菌属Rhodobacter的种类,光合细菌的初始接种量与多级曝气过滤沼液的比例为3:7～5:5，在透明的有机玻璃柱或柱状柔性塑料薄膜袋中进行5～10天培养后，维持一定的沼液流入和光合细菌菌液流出速度实行连续培养，流入流出的速度根据光合细菌生长情况调整。
其中，培养好的光合细菌一部分可根据需要直接采收用于水产养殖生产，另一部分流出的光合细菌菌液进入方形培养水槽后，接种枝角类，利用枝角类非选择性滤食其中的有机碎屑和光合细菌，从而去除水体中的有机和无机物颗粒，提升水体透明度，所接种的枝角类的种类为裸腹蚤属的似亲裸腹蚤Moinaaffinis、蚤属的大型蚤Daphniamagna和象鼻蚤属的象鼻蚤Bosminalongirostris。
其中，所培养的枝角类可通过过滤采收装置富集，富集的枝角类可用作水产动物种苗或观赏鱼的活饵料，也可循环用于滤食单细胞藻类。
其中，经过枝角类一次滤食的沼液，接种单细胞藻类以吸收水体中的氮磷等营养盐，单细胞藻类的藻种为小球藻属Chlorella、卵囊藻属Oocystis、绿球藻属Chlorococcum和栅藻属Scenedesmus的种类,单细胞的初始接种量与经过枝角类一次滤食的沼液的比例为1:1～5，在透明的有机玻璃柱或柱状柔性塑料薄膜袋中进行5～10天充气培养后，维持一定的沼液流入和单细胞藻液流出速度实行连续培养，流入流出的速度根据单细胞生长情况和水体中氮磷的含量调整。
其中，培养好的藻液一部分可根据需要直接采收用于水产养殖生产，另一部分流出的藻液进入方形培养水槽后，接种枝角类，利用枝角类非选择性的滤食特性二次滤食其中的有机碎屑和单细胞藻类，进一步净化水体，所接种的枝角类的种类为裸腹蚤属的似亲裸腹蚤Moinaaffinis、蚤属的大型蚤Daphniamagna和象鼻蚤属的象鼻蚤Bosminalongirostris。
其中，经过枝角类二次滤食的沼液，经检测符合畜禽养殖污水排放标准后，可进行处理达标水排放或回用作为猪舍的冲粪水，若检测不达排放标准则进行重复处理。
实施效果：
2015年通过本发明方法进行猪场沼液资源化利用和净化处理，共处理了沼液约450立方米，其中生产了光合细菌菌液75立方米，单细胞藻液50立方米，鲜活枝角类355公斤，获得达标排放水体约310立方米，排放水的主要水质指标如下：化学耗氧量<300mg/L，氨氮<50mg/L，总磷<5mg/L，pH6.8-7.5,透明度＞40cm。
一种猪场沼液资源化利用的方法与传统方法相比具有明显优点，本发明的猪场沼液资源化利用方法可将沼液处理过程中生成的光合细菌、单细胞藻类和枝角类用于水产养殖和饵料，借助食物链将沼液中的污染物质实现资源化利用，具有投入低、能耗低、可产生明显的经济和生态效益的特点；传统的废水治理工程只能削减污染物的排放量与排放强度，通常少有产品产出，只能产生环境、生态和社会效益，难以产生经济效益。这种只投入无产出的模式导致企业对环保投入不积极，而本发明将污水处理与活饵料生产耦合起来，不但能实现污水有效处理，且能降低活饵料生产的成本，实现环境的可持续及资源的循环利用，符合国家发展生态农业、绿色农业和循环农业的趋势；
畜禽养殖污水既是严重的污染源，也是宝贵的资源。本发明在传统畜禽养殖污水处理工艺中引入光合细菌、微藻和枝角类，通过光合细菌-微藻-枝角类食物链将猪场沼液净化及活饵料生产相耦合，利用猪场沼液中高浓度的氮、磷、有机物等营养盐培养光合细菌和微藻，将所培养光合细菌和微藻通过枝角类滤食生产活饵料用于动物养殖生产，从而实现环境保护及资源的高效循环利用，保障生产和生态的可持续发展。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种猪场沼液资源化利用的方法，其特征在于，猪场沼气池中流出的发酵沼液依次经过多级曝气过滤、接种光合细菌并培养、接种枝角类滤食光合细菌并收集枝角类、滤液接种单细胞藻类并培养、接种枝角类滤食单细胞藻并收集枝角类及处理后达标水排放或回用环节，处理过程中先利用光合细菌降解沼液中的有机物并生成菌体，后利用微藻吸收沼液中的氮磷等营养盐并生成藻细胞，再利用枝角类非选择性滤食处理过程中形成的有机碎屑、光合细菌和单细胞藻类，生产的枝角类、光合细菌、单细胞藻类用于水产养殖或饵料，从而实现沼液中污染物质的资源化利用。
2.根据权利要求1所述的一种猪场沼液资源化利用的方法，其特征在于，猪场沼气池中流出的发酵沼液首先经过多级曝气过滤，采用的多级曝气过滤的不锈钢筛网规格依次为200目，300目、400目和500目，筛网呈一定角度倾斜，在筛网底部安装纳米曝气管，在曝气的作用下将沼液中的部分氨氮吹脱，同时防止筛网网眼堵塞。
3.根据权利要求1所述的一种猪场沼液资源化利用的方法，其特征在于，经过多级曝气过滤的沼液中接种光合细菌以降解和吸收有机物，光合细菌的菌种为红假单胞菌属Rhodopseudomonas、红螺菌属Rhodospirillum和红细菌属Rhodobacter的种类,光合细菌的初始接种量与多级曝气过滤沼液的比例为3:7～5:5，在透明的有机玻璃柱或柱状柔性塑料薄膜袋中进行5～10天培养后，维持一定的沼液流入和光合细菌菌液流出速度实行连续培养，流入流出的速度根据光合细菌生长情况调整。
4.根据权利要求1所述的一种猪场沼液资源化利用的方法，其特征在于，培养好的光合细菌一部分根据需要直接采收用于水产养殖生产，另一部分流出的光合细菌菌液进入方形培养水槽后，接种枝角类，利用枝角类非选择性滤食其中的有机碎屑和光合细菌，从而去除水体中的有机和无机物颗粒，提升水体透明度，所接种的枝角类的种类为裸腹蚤属的似亲裸腹蚤Moinaaffinis、蚤属的大型蚤Daphniamagna和象鼻蚤属的象鼻蚤Bosminalongirostris。
5.根据权利要求1所述的一种猪场沼液资源化利用的方法，其特征在于，所培养的枝角类是通过过滤采收装置富集，富集的枝角类用作水产动物种苗或观赏鱼的活饵料，也循环用于滤食单细胞藻类。
6.根据权利要求1所述的一种猪场沼液资源化利用的方法，其特征在于，经过枝角类一次滤食的沼液，接种单细胞藻类以吸收水体中的氮磷等营养盐，单细胞藻类的藻种为小球藻属Chlorella、卵囊藻属Oocystis、绿球藻属Chlorococcum和栅藻属Scenedesmus的种类,单细胞的初始接种量与经过枝角类一次滤食的沼液的比例为1:1～5，在透明的有机玻璃柱或柱状柔性塑料薄膜袋中进行5～10天充气培养后，维持一定的沼液流入和单细胞藻液流出速度实行连续培养，流入流出的速度根据单细胞生长情况和水体中氮磷的含量调整。
7.根据权利要求1所述的一种猪场沼液资源化利用的方法，其特征在于，培养好的藻液一部分根据需要直接采收用于水产养殖生产，另一部分流出的藻液进入方形培养水槽后，接种枝角类，利用枝角类非选择性的滤食特性二次滤食水体中的有机碎屑和单细胞藻类，进一步净化水体，所接种的枝角类的种类为裸腹蚤属的似亲裸腹蚤Moinaaffinis、蚤属的大型蚤Daphniamagna和象鼻蚤属的象鼻蚤Bosminalongirostris。
8.根据权利要求1所述的一种猪场沼液资源化利用的方法，其特征在于，经过枝角类二次滤食的沼液，经检测符合畜禽养殖污水排放标准后，进行达标废水排放处理或回用作为猪舍的冲粪水，若检测不达排放标准则进行重复处理。
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