CN113045146A - 禽畜养殖场面源污染收集处理***及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种禽畜养殖场面源污染收集处理***及其施工方法，属于水环境综合治理技术领域，解决了传统处理工艺除污能力较低、投资和运行成本高、处理不达标的问题。本发明包括分层过滤初步消减单元、厌氧发酵单元、曝气充氧单元和人工湿地单元，分层过滤初步消减单元包括在养殖场的过滤槽内铺设的滤料，滤料由下至上依次包括砂砾石层、火山岩颗粒层、沸石层和无砂混凝土层，砂砾石层底部设有花管，花管通向厌氧发酵单元。施工方法：在过滤槽内调料并预留花管；开挖浇筑厌氧发酵池和曝气充氧池，安装设备；构建人工湿地单元。本发明将禽畜***物分离处理，经初步过滤处理后，进行厌氧发酵、曝气除臭，最后排放到人工湿地进行处理，处理效果好。

Description

禽畜养殖场面源污染收集处理***及其施工方法
技术领域
本发明属于水环境综合治理技术领域，具体涉及一种禽畜养殖场面源污染收集处理***及其施工方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的发展和人民物质生活水平的不断提高，人们的物质生活和饮食习惯也得到了很大的改善，大批的禽畜养殖业逐渐兴起，禽肉类产品需求量也不断增加，促进了养殖业向着规模化、集约化的方向发展。在禽畜行业发展的同时，随之而来的也产生了动物粪便排放带来的水污染问题。这些污染主要集中在短时间内排放，废水排放量大、并且含有高浓度的COD、TN（主要为NH3-N）和TP，养殖场排放水质不达标，导致水体富营养化，水资源遭到污染。禽畜类粪便已经成为影响水体质量的第二大农业污染源。目前主要针对此类污染物常见的处理方法有：（1）用作燃料：利用禽畜粪尿及其他有机废料进行厌氧发酵产生沼气，作为生活、生产燃料，也可用于发电；或者将干燥后的粪便直接作为燃料使用；（2）作为青贮饲料：用于喂牛、鱼等；（3）作为肥料：禽畜类的粪便是很好的有机肥料，可以改善土壤结构，提高土壤肥力等等。
传统工艺处理污水运行负荷较低，出水污染物浓度很难达到排放标准，造成水源污染。除污能力较低，投资成本高，运行成本高，经处理后的污水很难达标排放等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种禽畜养殖场面源污染收集处理***，以解决传统的污水处理工艺存在除污能力较低、投资和运行成本高、处理不达标的问题。
本发明的另一目的是提供一种禽畜养殖场面源污染收集处理***的施工方法。
本发明的技术方案是：一种禽畜养殖场面源污染收集处理***，包括依次连接的分层过滤初步消减单元、厌氧发酵单元、曝气充氧单元和人工湿地单元，分层过滤初步消减单元包括在养殖场的过滤槽内铺设的滤料，滤料由下至上依次包括砂砾石层、火山岩颗粒层、沸石层和无砂混凝土层，砂砾石层底部设有花管，花管通向厌氧发酵单元。
作为本发明的进一步改进，厌氧发酵单元包括厌氧发酵池和潜污泵，厌氧发酵池与花管相连通，潜污泵设在厌氧发酵池内，潜污泵的输出端设有第一配水管，第一配水管通向曝气充氧单元。
作为本发明的进一步改进，厌氧发酵单元还包括贮气罐，贮气罐通过进气管与厌氧发酵池相连通。
作为本发明的进一步改进，厌氧发酵单元还包括控制器，厌氧发酵池内设有液位开关，控制器分别与液位开关和潜污泵相连。
作为本发明的进一步改进，液位开关采用液位浮球开关。
作为本发明的进一步改进，曝气充氧单元包括曝气充氧反应池和曝气机，曝气机的输出端连接有曝气盘，曝气盘设有多个且均布在曝气充氧反应池底部，曝气氧反应池底部设有第二配水管，第二配水管通向人工湿地单元，第二配水管上设有阀门。
作为本发明的进一步改进，曝气充氧反应池上连接有除臭设备。
一种禽畜养殖场面源污染收集处理***的施工方法，包括以下步骤：
A、养殖场修建时向下开挖过滤槽，绑扎钢筋，浇筑混凝土；
B、填料，待过滤槽混凝土硬化后，按照从下而上依次为砂砾石层、火山岩颗粒层、沸石层、无砂混凝土层的顺序填料，并在砂砾石层预留花管；
C、开挖浇筑厌氧发酵池和曝气充氧池，待混凝土硬化后，在厌氧发酵池安装潜污泵、第一配水管、液位开关，并连接控制器；
D、在曝气充氧池安装曝气机与曝气盘，并安装除臭设备；
E、安装第二配水管并在第二配水管上安装阀门；
F、构建人工湿地单元。
本发明的有益效果是：本发明将禽畜***物分离处理，经初步过滤处理后，进行厌氧发酵、曝气除臭，最后排放到人工湿地进行处理。分层过滤初步消减单元中，沸石具有吸附、筛分、交换阴阳离子以及催化性能，它能吸收水中的氨态氮、有机物和重金属离子，有效地降低池底硫化氢毒性，调节pH值；火山岩颗粒孔隙较大，易于微生物挂膜，将***物液体中的氮磷等元素进行初步处理过滤。***物经初步过滤处理后，液体经花管进入厌氧发酵单元，固体粪便滞留在养殖场内，固化处理。厌氧发酵单元中，***物液体经过微生物厌氧细菌的水解阶段、酸化阶段和气化阶段，将有机物转化为沼气，沼气可以通过贮气罐存储起来作为燃料使用。经厌氧发酵后的***物液体通过潜污泵抽至曝气增氧单元，曝气增氧单元中，曝气机能够提高水中的氧气浓度，氧化有机物厌氧降解时产生的H2S、CH4、S及FeS等致使水体黑臭的物质，还可以达到去除铁、锰以及促进需氧微生物降解有机物的目的。经以上三个单元处理完的液体经由第二配水管上的阀门控制排放至人工湿地单元，人工湿地***能够处理未处理完的液体，最终达标排放，减少了水体污染的可能性。本发明采用厌氧发酵和曝气充氧技术处理禽畜粪便，不仅投资少、成本低、管理方便、处理效果好，而且产生的沼气能够供给燃料，从而取得综合治理效益。
附图说明
图1是本发明禽畜养殖场面源污染收集处理***的结构示意图。
图中：1-养殖场；2-无砂混凝土层；3-沸石层；4-火山岩颗粒层；5-砂砾石层；6-过滤槽；7-空气净化装置；8-花管；9-第二配水管；10-厌氧发酵池；11-控制器；12-潜污泵；13-液位开关；14-进气管；15-贮气罐；16-曝气充氧反应池；17-曝气机；18-曝气盘；19-除臭设备；20-阀门；21-人工湿地单元；22-分层过滤初步消减单元；23-厌氧发酵单元；24-曝气充氧单元；25-第一配水管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明。
通常的养殖场1内设有过滤槽6和空气净化装置7，畜禽立于过滤槽6上方，其***物漏入过滤槽6下方。
本发明如图1所示，一种禽畜养殖场面源污染收集处理***，包括依次连接的分层过滤初步消减单元22、厌氧发酵单元23、曝气充氧单元24和人工湿地单元21，分层过滤初步消减单元22包括在养殖场1的过滤槽6内铺设的滤料，滤料由下至上依次包括砂砾石层5、火山岩颗粒层4、沸石层3和无砂混凝土层2，砂砾石层5底部设有花管8，花管8通向厌氧发酵单元23。
厌氧发酵单元23包括厌氧发酵池10和潜污泵12，厌氧发酵池10与花管8相连通，潜污泵12设在厌氧发酵池10内，潜污泵12的输出端设有第一配水管25，第一配水管25通向曝气充氧单元24。
厌氧发酵单元23还包括贮气罐15，贮气罐15通过进气管14与厌氧发酵池10相连通。
厌氧发酵单元23还包括控制器11，厌氧发酵池10内设有液位开关13，控制器11分别与液位开关13和潜污泵12相连。液位开关13采用液位浮球开关。
曝气充氧单元24包括曝气充氧反应池16和曝气机17，曝气机17的输出端连接有曝气盘18，曝气盘18设有多个且均布在曝气充氧反应池16底部，曝气氧反应池16底部设有第二配水管9，第二配水管9通向人工湿地单元21，第二配水管9上设有阀门20。
曝气充氧反应池16上连接有除臭设备19。
禽畜***物首先通过分离过滤初步消减动物粪便中的有机物与TP、TN（主要为NH3-N）等容易造成水体污染的成分，然后通过厌氧发酵与曝气充氧两个阶段的有机物分解、消耗，最终排向人工湿地，利用植物再次净化残留的污染物，待水体达标后再排放。
分层过滤初步消减单元22中，无砂混凝土层2起到***物固液分离的作用；火山岩颗粒层4与沸石层3起到初步过滤消减污染物的作用。液体***物透过无砂混凝土层2向下流动，经过沸石层3和火山岩颗粒层4进行初步处理，沸石具有大孔穴，能够吸附、筛分、交换阴阳离子以及催化性能，它能吸收水中的氨态氮、有机物和重金属离子，能有效地降低池底硫化氢毒性，调节pH值，而火山岩表面粗糙多微孔，易于微生物在其表面生长、繁殖、形成生物膜。经沸石层3与火山岩颗粒层4初步处理的动物***物底部砂砾石层5，砂砾石层5起到透水的作用，液体通过花管8进入厌氧发酵单元23。
经分层过滤初步消减单元22处理后的液体***物进入厌氧发酵池10，进行厌氧发酵，厌氧发酵过程中产生的沼气通过进气管14进入贮气罐15存储，沼气可以作为燃料再利用。当厌氧发酵池10内的液体液面逐渐升高至液位开关13时，液位开关13将信号反馈给控制器11，控制器11控制开启潜污泵12，潜污泵12将厌氧发酵后的液体通过第一配水管25抽至曝气充氧单元24。
空气通过曝气机18增压后由曝气盘22进行曝气充氧，经厌氧发酵后的液体在曝气充氧反应池16中进行曝气充氧，保证微生物有足够的的氧气进行物质代谢，对污水中的有机物进行氧化分解。曝气后带有异味的空气通过除臭设备19排放，减少环境污染。
经有氧反应处理后的液体达到一定量时，开启阀门20，污水通过第二配水管9进入人工湿地单元21，利用植物对氮、磷的吸收达到去除污染物的效果达标后再排放。
本发明经过“过滤-初步削减-厌氧发酵-曝气充氧-人工湿地”一系列工序将动物***物中的液体进行处理，通过过滤分离动物粪便，将动物***物经过厌氧发酵、曝气充氧、除臭，最后通过人工湿地净化，大大降低了污染物进入河道引起水体富营养化的风险。
实施例1、
养殖场1大小根据实际情况而定。无砂混凝土层2厚度为20~30cm。火山岩颗粒层4与沸石层3填充厚度均为20~40cm。砂砾石层5厚度为20~30cm。花管8直径为100~400mm，花管8上孔直径为20~50mm，呈梅花型布置，孔间隔20~40cm。厌氧发酵池10尺寸根据养殖的禽畜排污量多少而定，材质为钢筋混凝土材质。进气管14采用PE材质。
本发明的施工过程如下：
步骤1，养殖场1修建时向下开挖过滤槽6，深度为50~100cm，绑扎钢筋，浇筑混凝土，过滤槽6池壁厚20~30cm，大小根据实际情况而定。
步骤2，填料，待过滤槽6混凝土硬化后，按照从下而上依次为砂砾石层5、火山岩颗粒层4、沸石层3、无砂混凝土层2的顺序填料，并在砂砾石层5预留花管8。
步骤3，开挖浇筑厌氧发酵单元23中的厌氧发酵池10以及曝气充氧单元24中的曝气充氧池16，尺寸大小根据养殖场1排放的污水量决定，并在浇筑混凝土时预留花管8、进气管14、第一配水管25、第二配水管9以及除臭设备19的孔洞。待混凝土硬化后，在厌氧发酵池10安装潜污泵12、第一配水管25、液位开关13，并连接控制器11。
步骤4，在曝气充氧池16安装曝气机17与曝气盘18，并安装除臭设备19。
步骤5，通过预留的孔洞安装第二配水管9并在第二配水管9上安装阀门20，管道与各反应池相接部位需做密封处理，防止漏水。
步骤6，构建人工湿地单元21，人工湿地栽种多年草本植物，草本植物选用对氮、磷等污染物有特别吸收效果的植株。

Claims (8)

1.一种禽畜养殖场面源污染收集处理***，其特征在于：包括依次连接的分层过滤初步消减单元（22）、厌氧发酵单元（23）、曝气充氧单元（24）和人工湿地单元（21），所述分层过滤初步消减单元（22）包括在养殖场（1）的过滤槽（6）内铺设的滤料，所述滤料由下至上依次包括砂砾石层（5）、火山岩颗粒层（4）、沸石层（3）和无砂混凝土层（2），砂砾石层（5）底部设有花管（8），花管（8）通向厌氧发酵单元（23）。
2.根据权利要求1所述的禽畜养殖场面源污染收集处理***，其特征在于：所述厌氧发酵单元（23）包括厌氧发酵池（10）和潜污泵（12），所述厌氧发酵池（10）与花管（8）相连通，所述潜污泵（12）设在厌氧发酵池（10）内，潜污泵（12）的输出端设有第一配水管（25），第一配水管（25）通向曝气充氧单元（24）。
3.根据权利要求2所述的禽畜养殖场面源污染收集处理***，其特征在于：所述厌氧发酵单元（23）还包括贮气罐（15），贮气罐（15）通过进气管（14）与厌氧发酵池（10）相连通。
4.根据权利要求3所述的禽畜养殖场面源污染收集处理***，其特征在于：所述厌氧发酵单元（23）还包括控制器（11），所述厌氧发酵池（10）内设有液位开关（13），所述控制器（11）分别与液位开关（13）和潜污泵（12）相连。
5.根据权利要求4所述的禽畜养殖场面源污染收集处理***，其特征在于：所述液位开关（13）采用液位浮球开关。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的禽畜养殖场面源污染收集处理***，其特征在于：所述曝气充氧单元（24）包括曝气充氧反应池（16）和曝气机（17），曝气机（17）的输出端连接有曝气盘（18），曝气盘（18）设有多个且均布在曝气充氧反应池（16）底部，曝气氧反应池（16）底部设有第二配水管（9），第二配水管（9）通向人工湿地单元（21），第二配水管（9）上设有阀门（20）。
7.根据权利要求6所述的禽畜养殖场面源污染收集处理***，其特征在于：所述曝气充氧反应池（16）上连接有除臭设备（19）。
8.一种禽畜养殖场面源污染收集处理***的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
A、养殖场（1）修建时向下开挖过滤槽（6），绑扎钢筋，浇筑混凝土；
B、填料，待过滤槽（6）混凝土硬化后，按照从下而上依次为砂砾石层（5）、火山岩颗粒层（4）、沸石层（3）、无砂混凝土层（2）的顺序填料，并在砂砾石层（5）预留花管（8）；
C、开挖浇筑厌氧发酵池（10）和曝气充氧池（16），待混凝土硬化后，在厌氧发酵池（10）安装潜污泵（12）、第一配水管（25）、液位开关（13），并连接控制器（11）；
D、在曝气充氧池（16）安装曝气机（17）与曝气盘（18），并安装除臭设备（19）；
E、安装第二配水管（9）并在第二配水管（9）上安装阀门（20）；
F、构建人工湿地单元（21）。
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