专利名称：一种高效养殖场废水处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高效养殖场废水处理系统，属于废水处理技术领域。
背景技术：
近年来，随着经济的发展和人民生活水平的提高，畜牧产品需求量也不断增加，随 之促进了我国的畜牧养殖业向着规模化、集约化的方向发展。据调查，国内目前大多数养 殖场都采用干清粪的方式，产生的畜禽养殖废水大都是冲洗圈舍等废水，一般指标为C0D& =2000 12000mg/L，BOD5 = 1000 5000mg/L，TSS = 1000 8000mg/L，NHf-N = 30 220mg/L。这些废水直接排入或随雨水冲刷进入江河湖库，使水体变黑发臭；长时间渗入地 下，使地下水中的硝酸盐含量增高，水质恶化，严重污染了养殖场周边环境及地下水，威胁 着养殖场附近居民的身体健康。近年来，我国的污水厌氧处理工艺发展十分迅速，各种新工艺、新方法不断出现， 如厌氧滤池、厌氧挡板反应器、厌氧复合反应器、上流式厌氧污泥床和内循环厌氧反应器 等，都取得了显著的效果，如中国专利文件公告号为CN2863778(申请号200520145034. 6) 公开了一种速分生物污水处理系统，包括池体和风机，池体由调节池、配水池、速分生化池、 集水池和中水池依次连接而成，在速分生化池中分层堆置多个速分生化球，调节池、配水 池、速分生化池、集水池和中水池的池底分别设有与风机相连的曝气管。中国专利文件公告 号为CN2680657(申请号200420002984. 9)公开了一种模块式优化技术集成型污水处理系 统，其由若干平行设置的单元处理模块构成，各单元处理模块可以采用缺氧-好氧生化处 理方法，其预处理装置可以是设有隔栅的集水池，生化处理装置可以由若干缺氧生化处理 池和好氧生化处理池构成，后处理装置可以是沉淀池，本实用新型还可以增设曝气调节池 和消毒池，系统中的大部分池可以由一个大池子通过隔离墙分割而成，各生化处理池池中 可根据需要设置搅拌装置和填料，各好氧生化处理池通过曝气装置曝气。但上述工艺方法 都普遍存在着耗能大、处理速度慢、效率低、造价高等特点，而且处理后的水不能达标排放。 因此研究开发一种低能耗、处理速度快、效率高、工程造价低的高效的养殖场废水“零排放” 处理技术势在必行。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种畜禽养殖场废水处理系统，实现养殖场废 水达标排放。本发明是通过如下技术方案实现的一种生物巢材料，其特征在于，是由圆柱螺旋面中的拱形结构正反折叠构成的长 螺旋带状结构；所述的拱形结构的圆心角为60 120°。所述的圆柱螺旋面宽度为1. 5 3cm，厚度为0. 12 0. 22mm。所述的生物巢材料比表面积为2600 3100m2/m3，比重为1. 02 ；优选的，所述的生 物巢材料由聚氯乙烯(PVC)材料制得。
一种高效养殖场废水处理系统，它包括沉淀池、调节池、厌氧反应器、出水收集池、 砂式出水处理池和后续处理池，沉淀池与调节池、调节池与厌氧反应器、厌氧反应器与出水 收集池、出水收集池与砂式出水处理池、砂式出水处理池与后续处理池顺次连接，其特征在 于，所述的厌氧反应器由二级生物巢厌氧反应器组成，生物巢厌氧反应器包括主体厌氧发 酵罐和生物巢装置，生物巢装置设置于主体厌氧发酵罐内，主体厌氧发酵罐的侧壁下部设 置有进水口，主体厌氧发酵罐的侧壁上部设置有出水口和取样口，主体厌氧发酵罐的顶部 设置有出气口 ；生物巢装置为内部中空的圆柱体结构，生物巢装置的上壁和下壁设置有孔 眼，生物巢装置内装有由以上所述的长螺旋带状结构生物巢材料。所述的孔眼直径为15 20mm，孔眼间间距为20 25mm。所述的主体厌氧发酵罐内设置有两个生物巢装置，生物巢装置高度为厌氧反应器 高度的1/6，位于下部的生物巢装置距厌氧反应器底部距离为厌氧反应器高度的1/4，位于 上部的生物巢装置距厌氧反应器上部出水口距离5cm。所述的厌氧反应器由2个生物巢厌氧反应器组成，前一个生物巢厌氧反应器的出 水口通过连通管与后一个生物巢厌氧反应器的进水口相连通。所述的砂式出水处理池包括上层卵石层、粗砂层、中砂层、细砂层和下层卵石层， 上层卵石层下铺设粗砂层，粗砂层下铺设中砂层，中砂层下铺设细砂层，细砂层下铺设下层 卵石层，上层卵石层上面覆盖8cm 土层，上面种植芦苇，上层卵石层内设置有布水管，布水 管上设置有孔，上层卵石层的布水管与进水管相连，下层卵石层与出水管相连通。所述的砂式出水处理池水力负荷设计为0. 04m7m2/d。所述的砂式出水处理池，可根据现有技术及当地水位情况设计为地下或地上式砖 混结构。所述的后续处理池主要由赤泥(取自铝厂)、进水管、出水孔和排水管组成，后续 处理池比砂式出水处理池低，使砂式出水处理池出水自动流入后续处理池，减少动力耗费。 可根据现有技术及当地水位情况设计为地下或地上式砖混结构。所述的沉淀池和调节池可按本领域惯用技术设计，优选地下式砖混结构。上述的畜禽养殖场废水处理系统，大小根据养殖场废水量的多少设计，本领域的 技术人员根据常识都可以实施该设计。生物巢厌氧反应器是一种以生物巢材料作为载体的新型高效厌氧反应器，砂式出 水处理池是一种以植物、基质和微生物协同通过物理、化学和生物作用进行生物巢厌氧反 应器出水处理的新型生态系统。这两种系统组合的新型高效反应器系统具有处理效率高、 造价低、维护使用方便等特点。本发明具有以下优点1、本发明生物巢厌氧反应器内部填有生物巢材料作为沼气微生物载体，有很大的 表面积，有利于菌群的吸附及生长，增加了反应器中微生物量及微生物活性，从而提高了厌 氧发酵效率，实现了厌氧反应器的小型高效；2、本发明生物巢厌氧反应器反应速度快，水力停留时间为15h，提高料液发酵效 率；3、本发明在生物巢厌氧发酵系统后配备砂式出水处理池，该处理池建造简单，处 理效果好。
4、本发明砂式出水处理池后配备后续处理池，提高了废水中磷的去除率。5、本发明新型高效反应器系统处理养殖场废水效率高、节省投资、维护使用方便， 适合中型养殖场、养殖小区及养殖户的废水处理；6、养殖场废水经本发明新型高效反应器系统处理后，出水COD、BOD、TSS、NH3-N和 总P达国家二级排放标准，可达标排放或回用，有效解决了目前养殖场废水因无法处理造 成的严重污染问题。
图1是本发明的新型高效反应器系统工艺流程示意图；图2是两个生物巢厌氧反应器连接的结构示意图；图3是拱形结构的结构示意图；图4是生物巢材料圆柱螺旋面的结构示意图；图5是出水处理池装置结构示意图；图6是进水管与布水管结构示意图；图7是后续处理池结构示意图其中1、沉淀池，2、调节池，3、生物巢厌氧反应器，4、出水收集池，5、砂式出水处理 池，6、后续处理池，7、厌氧发酵罐，8、进水口，9、生物巢装置，10、取样口，11、出气口，12、连 通管，13、出水口，14、拱形结构，15、圆心角，16、进水管，17、布水管，18、上层卵石层，19、粗 砂层，20、中砂层，21、细砂层，22、下层卵石层，23、出水管，24、土层，25、芦苇，26、出水孔眼， 27、赤泥，28、进水管，29、出水孔，30、排水管
具体实施例方式下面结合说明书附图对本发明做进一步描述，但本发明保护范围不限于此。实施例1—种生物巢材料，它由圆柱螺旋面中的拱形结构14正反折叠构成的长螺旋带状 结构组成。所述的拱形结构的圆心角15为60° (如图3所示)。所述的圆柱螺旋面宽度 为1. 5cm,厚度为0. 15mm(如图4所示)。所述的生物巢材料采用PVC材料制得，比表面积 为 3100m2/m3，比重为 1. 02。实施例2如图1所示，一种畜禽养殖场废水处理系统，它包括沉淀池1、调节池2、厌氧反应 器3、出水收集池4、砂式出水处理池5和后续处理池6，沉淀池1与调节池2、调节池2与厌 氧反应器3、厌氧反应器与出水收集池4、出水收集池4与砂式出水处理池5、砂式出水处理 池5与后续处理池6顺次连接，厌氧反应器由两个生物巢厌氧反应器3组成，前一个生物巢 厌氧反应器的出水口 13通过连通管12与后一个生物巢厌氧反应器的进水口 10相连通，如 图2所示；生物巢厌氧反应器3包括主体厌氧发酵罐7和生物巢装置9，两个生物巢装置9 设置于主体厌氧发酵罐7内，主体厌氧发酵罐7的侧壁下部设置有进水口 8，主体厌氧发酵 罐7的侧壁上部设置有出水口 13和取样口 10，主体厌氧发酵罐7的顶部设置有出气口 11。 生物巢装置9为内部中空的圆柱体结构，生物巢装置9的上壁和下壁设置有孔眼，生物巢装 置9内部填充有生物巢材料，生物巢材料如实施例1所示。
所述的砂式出水处理池5，如图5所示，是由5层滤料组成，第1层为上层卵石层 17，粒径为2 3. 5cm,厚度为7 9cm ；第2层为粗砂层19，粒径为3 5mm，厚度为25 30cm ；第3层为中砂层20，粒径为2. 5 3. 5mm，厚度为25 30cm ；第4层为细沙层21，粒 径为0. 5 2. Omm,厚度为55 60cm ；第5层为下层卵石层22，粒径为2 3. 5cm,厚度为 8 IOcm ；在第1层上层卵石层17内铺设有4_12根布水管17，内径为32mm，相互平行、均 勻地排布在上层卵石层17内。每根布水管的两端都与进水管16连通，布水管17底面沿长 度方向均勻开有两排孔25，相互间隔90°，孔径5mm。出水经第5层下层卵石层22通过出 水管23排出。第1层卵石层上面覆土层24，土层厚度5cm，土层上面种植芦苇25。所述的后续处理池6，如图7所示，主要由赤泥(取自铝厂)27，进水管28，出水孔 29和排水管30组成，砂式出水处理池5的出水管23与该后续处理池进水管28相连，后续 处理池比砂式出水处理池低，使砂式出水处理池出水自动流入后续处理池，减少动力耗费。上述畜禽养殖场废水处理系统针对200头奶牛的养殖场废水处理的相关设计参 数如下200头奶牛的养殖场每天产生的圈舍冲洗水、挤奶厅冲洗水及牛尿量为6m3，具体 装置设计和方法如下(1)沉淀池1材质为砖混，容积为3m3，尺寸为长X宽X高=2. OmX 1. OmX 1. 5m ；(2)调节池2材质为砖混，容积为6m3，尺寸为长X宽X高= 2. OmXl. 5. OmX 2. Om ；(3)生物巢厌氧反应器为玻璃钢结构，设计水力停留时间为15h，每个反应器设计 容积为2m3 ；(4)根据处理废水量计算每天生物巢厌氧反应器出水为5. 5m3，设计出水收集池4 容积为5. 5m3，材质为砖混，尺寸为长X宽X高=2. OmXl. OmX 2. 75m ；(5)设计砂式出水处理池5为地下式，面积为100m2，深为1. 4m,尺寸长和宽可根据 养殖场沼气工程规划情况设计。厌氧反应器出水从出水收集池进入砂式出水处理池的量和 时间通过控制装置严格控制，每天进5次，每次进水的量为1. lm3，进液时间为每天的8:30， 11:30，14:30 和 17:30 和 20:30。进水水质指标为COD、BOD、NH3-N, TSS 和总 P 为 2563_8765mg/L、1256_3076mg/L、 32-122mg/L、1050-3200mg/L和15_46mg/L，经该新型高效养殖场废水处理系统后，出水指 标 COD,BOD,NH3-N,TSS 和总 P 分别能达到 150mg/L、60mg/L、25mg/L、200mg/L 和 1. Omg/L 以 下，出水可达到污水排放二级标准。实施例3 2000头存栏猪养殖场废水处理如实施例2所述的畜禽养殖场废水处理系统，不同之处在于2000头存栏猪的养殖场每天产生的圈舍冲洗水、猪尿量为14m3，具体装置设计和 方法如下(1)沉淀池1材质为砖混，容积为8m3，尺寸为长X宽X高=2. OmX 2. OmX 2. Om ；(2)调节池2材质为砖混，容积为15m3，尺寸为长X宽X高=2. OmX 3. OmX 2. 5m ；(3)生物巢厌氧反应器为玻璃钢结构，设计水力停留时间为15h，每个反应器设计 容积为4. 5m3 ；
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(4)根据处理废水量计算每天生物巢厌氧反应器出水为13m3，设计出水收集池4 容积为15m3，材质为砖混，尺寸为长X宽X高=2. OmX 5. OmXl. 5m ；(5)设计沼液处理池5为地下式，面积为300m2，深为1. 4m,尺寸长和宽可根据养 殖场沼气工程规划情况设计。厌氧反应器出水从出水收集池进入砂式出水处理池的量和 时间通过控制装置严格控制，每天进5次，每次进水的量为1. lm3，进液时间为每天的8:30， 11:30，14:30 和 17:30 和 20:30。进水水质指标为C0D、B0D、NH3_N、TSS 和总 P 为 3200_10200mg/L、1700_5100mg/L、 56-160mg/LU200-5000mg/L和25_60mg/L，经该新型高效养殖场废水处理系统后，出水指 标 C0D、B0D、NH3_N、TSS 和总 P 分别能达到 150mg/L、60mg/L、25mg/L、200mg/L 和 1. Omg/L 以 下，出水可达到污水排放二级标准。
权利要求
一种生物巢材料，其特征在于，是由圆柱螺旋面中的拱形结构正反折叠构成的长螺旋带状结构；所述的拱形结构的圆心角为60～120°。
2.如权利要求1所述的生物巢材料，其特征在于，所述的圆柱螺旋面宽度为1.5 3cm,厚度为 0. 12 0. 22mm。
3.如权利要求1所述的生物巢材料，其特征在于，所述的生物巢材料比表面积为 2600 3IOOmVm3,比重为 1. 02。
4.如权利要求1所述的生物巢材料，其特征在于，所述的生物巢材料由聚氯乙烯材料 制得。
5.利用权利要求1所述的生物巢材料制备的高效养殖场废水处理系统，它包括沉淀 池、调节池、厌氧反应器、出水收集池、砂式出水处理池和后续处理池，沉淀池与调节池、调 节池与厌氧反应器、厌氧反应器与出水收集池、出水收集池与砂式出水处理池、砂式出水处 理池与后续处理池顺次连接，其特征在于，所述的厌氧反应器由二级生物巢厌氧反应器组 成，生物巢厌氧反应器包括主体厌氧发酵罐和生物巢装置，生物巢装置设置于主体厌氧发 酵罐内，主体厌氧发酵罐的侧壁下部设置有进水口，主体厌氧发酵罐的侧壁上部设置有出 水口和取样口，主体厌氧发酵罐的顶部设置有出气口 ；生物巢装置为内部中空的圆柱体结 构，生物巢装置的上壁和下壁设置有孔眼，生物巢装置内装有由以上所述的长螺旋带状结 构生物巢材料。
6.如权利要求5所述的畜禽养殖场废水处理系统，其特征在于，所述的孔眼直径为 15 20讓，孔目艮间间距为20 25讓。
7.如权利要求5所述的畜禽养殖场废水处理系统，其特征在于，所述的主体厌氧发酵 罐内设置有两个生物巢装置，生物巢装置高度为厌氧反应器高度的1/6，位于下部的生物巢 装置距厌氧反应器底部距离为厌氧反应器高度的1/4，位于上部的生物巢装置距厌氧反应 器上部出水口距离5cm。
8.如权利要求5所述的畜禽养殖场废水处理系统，其特征在于，所述的厌氧反应器由2 个生物巢厌氧反应器组成，前一个生物巢厌氧反应器的出水口通过连通管与后一个生物巢 厌氧反应器的进水口相连通。
9.如权利要求5所述的畜禽养殖场废水处理系统，其特征在于，所述的砂式出水处理 池包括上层卵石层、粗砂层、中砂层、细砂层和下层卵石层，上层卵石层下铺设粗砂层，粗砂 层下铺设中砂层，中砂层下铺设细砂层，细砂层下铺设下层卵石层，上层卵石层上面覆盖 8cm 土层，上面种植芦苇，上层卵石层内设置有布水管，布水管上设置有孔，上层卵石层的布 水管与进水管相连，下层卵石层与出水管相连通。
10.如权利要求5所述的畜禽养殖场废水处理系统，其特征在于，所述的砂式出水处理 池水力负荷设计为0. 04m7m2/d。
全文摘要
本发明涉及一种高效养殖场废水处理系统，属于废水处理技术领域。一种畜禽养殖场废水处理系统，它由沉淀池、调节池、厌氧反应器、出水收集池、砂式出水处理池和后续处理池顺次连接，所述的厌氧反应器由二级生物巢厌氧反应器组成，生物巢厌氧反应器包括主体厌氧发酵罐和生物巢装置，生物巢装置设置于主体厌氧发酵罐内，主体厌氧发酵罐的侧壁下部设置有进水口，主体厌氧发酵罐的侧壁上部设置有出水口和取样口，主体厌氧发酵罐的顶部设置有出气口；生物巢装置为内部中空的圆柱体结构，生物巢装置的上壁和下壁设置有孔眼，生物巢装置内部填充有生物巢材料。本发明具有处理效率高、占地面积小、造价低、维护使用方便等特点。
文档编号C02F1/52GK101955299SQ20101026434
公开日2011年1月26日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者刘 英, 姚利, 张昌爱, 曹德宾, 李国生, 王艳芹, 袁长波, 边文范, 郜玉环, 陈广思 申请人:山东省农业科学院土壤肥料研究所