一种大中型生猪养殖场粪污源头减量处理系统及处理方法与流程

本发明涉及一种大中型生猪养殖场粪污源头减量处理系统及处理方法，属于废水处理技术领域。

背景技术：

近年来，我国生猪养殖业发展之迅速，饲养之稳健，效益之明显，有力、有效地促进了农村经济的快速发展，成为我国农业和农村经济的重要产业之一。但是，生猪养殖业的快速发展，在为广大养殖企业增加经济收入，创造社会财富的同时，也不可避免地暴露了一些不可忽视、急待解决的问题，那就是猪场粪污产生的污染。生猪养殖过程中，每头猪都是一个污染源。据统计，180天生产期的生猪日排泄系数(克/头)分别为粪2200、尿2900、总氮25.06、总磷9.44。每头猪一天产生的污水相当于7个人一天生活产生的废水，污水不经处理或处理不彻底，将严重污染水源。

由于很多生猪养殖场存在前期规划未考虑种养结合或者后期土地流转困难等问题，目前大多数大中型生猪养殖场周围没有配套相应的用地，生猪养殖业逐渐脱离了种植业以及农业生产大系统，向高度规模化、集约化、专业化和区域化的道路发展，产生的大量废弃物在农业产业链中得不到充分有效利用，给当地环境造成了极大危害。

目前生猪粪污处理模式主要有两种：(1)水冲粪模式，就是每天打扫猪舍的时候，直接用清水清洗猪舍地面，粪尿及冲舍水经过漏粪地板排进专门的储粪池；(2)干清粪模式，是利用人工或机器对粪便进行清理、收集，尿液从排尿沟流出单独收集。水冲粪工艺中污水产生量为30-40l/头·d；干清粪工艺中粪污经固液分离后，污水产生量为5-10l/头·d，污水产生量都较大。

目前，已有专利公开猪场粪污处理的方法，如中国专利文献cn105165636a公开了一种猪场自动化粪污处理系统及方法，包括猪舍内粪尿分离机械刮粪设备、舍外粪便自动化运输设备、粪便发酵设备和污水净化处理设备，该方法可以实现自动化控制，提高饲养人员的工作效率，使用机械刮粪板和电动运输粪车，能够实现全自动化，但没有考虑到猪场粪污的源头减量处理，且设备实现自动化，耗能较高，处理成本较高。再如，中国专利文献cn104402175a公开了一种养猪场养殖废水生化处理系统，该系统由格栅池、集水搅拌池、固液分离机、初沉调节水解酸化池、ic反应器、一级缺氧池、第一碳碱液池、一级好氧池、中间沉淀池、二级缺氧池、第二碳碱液池、二级好氧池、药剂池、除磷沉淀池、酸化池、兼氧塘、消毒池、填料组成，该系统污水处理效果好，最终能达标排放；但该系统较复杂，没有考虑到猪场粪污的源头减量处理，养猪场粪污经固液分离后污水产生量大，处理难度大，运行成本高。

因此，针对大中型生猪养殖场的粪污经固液分离后污水产生量大，周围匹配农田不能消纳产生的粪污等问题，研究开发一种能够有效实现粪污源头减量、污水低成本达标排放、工艺简单、运行维护方便、建设及运行成本低的大中型生猪养殖场粪污处理方法势在必行。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种大中型生猪养殖场粪污源头减量处理系统及处理方法，实现生猪养殖场粪污的处理简单化，并达到“零污染”、“零排放”，降低处理成本。

术语说明：

大中型生猪养殖场：是指存栏3000头及以上生猪的养殖场。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种大中型生猪养殖场粪污源头减量处理系统，包括猪舍、废水收集管、粪便收集渠、集水池和集粪池，所述猪舍通过猪舍间隔墙间隔成猪圈，其特征在于，猪舍地面上间隔设置有集水沟槽，集水沟槽沿猪舍长度方向设置，集水沟槽的长度与猪舍长度相同，且相邻集水沟槽相互平行，集水沟槽与废水收集管连通，废水收集管与集水池相连，集水池设置于猪舍一端；猪舍地面为水泥地面，猪舍地面上方铺设有自洁式透水砖，自洁式透水砖覆盖集水沟槽；粪便收集渠沿猪舍长度方向位于猪舍一侧，并与猪圈相连通，粪便收集渠与集粪池相连。

根据本发明优选的，所述集水沟槽为v型沟槽，所述v型沟槽的内壁为聚乙烯材质，v型沟槽顶端开口的宽度为4-8cm，v型沟槽之间的间隔为80-150cm。自洁式透水砖上的污水可以透过自洁式透水砖自动渗滤至集水沟槽内，便于收集。

优选的，所述v型沟槽顶端开口的宽度为6cm，v型沟槽之间的间隔为100cm。

优选的，所述v型沟槽从猪舍远离集水池的一端至连接废水收集管的一端深度逐渐加深，v型沟槽的起始深度为3-8cm，v型沟槽底端与水平面之间的夹角为1-10°。集水沟槽的倾斜设置，便于渗滤废水的收集。

进一步优选的，所述v型沟槽底端与水平面之间的夹角为5°。

根据本发明优选的，所述集水沟槽汇集与废水收集管相连通。

根据本发明优选的，所述猪舍地面水平设置，集水沟槽的顶端与猪舍地面相平齐，自洁式透水砖水平铺设于猪舍地面之上。利于粪便清理。

优选的，所述自洁式透水砖以长和宽组成的面为底面水平铺设。

根据本发明优选的，所述自洁式透水砖之间通过浇筑混凝土固定。

根据本发明优选的，所述自洁式透水砖的长×宽×高的规格为150×50×30-300×200×100mm，抗压强度为20-50mp，透水率为3-10mm/s。

优选的，所述自洁式透水砖的长×宽×高的规格为200×100×60mm，抗压强度为25mp，透水率为5mm/s。

本发明所述的自洁式透水砖为市售产品，江苏优凝舒布洛克公司有售。

根据本发明优选的，所述粪便收集渠的长度与猪舍长度相同；粪便收集渠的顶端低于自洁式透水砖或与自洁式透水砖相平齐；粪便收集渠的底端高于集粪池或与集粪池相平齐。

根据本发明优选的，所述集粪池的顶端低于集水沟槽的底端或与集水沟槽底端相平齐。

根据本发明优选的，所述集粪池和集水池设置在猪舍的同一端。

根据本发明优选的，所述大中型生猪养殖场粪污源头减量处理系统还包括刮粪板，所述刮粪板设置于粪便收集渠上；所述刮粪板采用现有的自动刮粪板装置设置于粪便收集渠上；所述自动刮粪板装置河南方大机械设备有限公司有售，按商品安装规则安装在粪便收集渠上即可。

根据本发明优选的，在猪舍中间沿猪舍长度方向设有猪喂食槽，猪喂食槽的长度与猪舍的长度相同，猪圈分布在猪喂食槽两侧，猪圈的长×宽为(3-4)m×(5-6)m，相邻猪圈间的猪舍间隔墙之间互相平行，并与猪舍宽度方向平行。

根据本发明优选的，所述猪圈均设置有饮水器。

利用上述大中型生猪养殖场粪污源头减量处理系统进行粪污源头减量的处理方法，包括步骤如下：

生猪产生的粪污中的污水通过自洁式透水砖过滤进入集水沟槽，通过废水收集管，最后汇集进入集水池；过滤污水后的粪便留在自洁式透水砖上，通过人工清理粪便或水冲粪的方式进入粪便收集渠，粪便收集渠中的粪污通过刮粪板刮入集粪池；集粪池中的粪污经固液分离，产生的少量污水经厌氧发酵后，产生的沼气用于猪场，沼渣和沼液作为农田有机肥料。

本发明所述生猪养殖场产生的粪污中的污水是指猪产生的尿液、饮水洒落的水、水冲粪产生的水以及粪便中的污水。

本发明的粪污源头减量处理系统应用于猪舍，留在自洁式透水砖上的粪便可采用水冲粪或人工清理粪便的方式将粪便收集至粪便收集渠中。

本发明所述人工清理粪便是指利用刮粪板手动将自洁式透水砖上的粪便刮入粪便收集渠；所述水冲粪方式是指用清水清洗猪舍地面，将粪污冲入粪便收集渠；所述留在自洁式透水砖上的粪便中也含有少量污水。

本发明的技术特点如下：

本发明采用的自洁式透水砖，目前主要应用于城市道路建设中，其特点是将光触媒技术应用于混凝土透水地砖中，在光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应，同时产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，把有机污染物分解成无污染的水(h2o)和二氧化碳(co2)，因而其具有极强的防污自洁、净化空气与水的功能；将自洁式透水砖铺设于猪舍地面，能够有效解决透水地砖孔隙容易被粪便堵塞的问题。

猪产生的粪污中的污水透过自洁式透水砖，进入集水沟槽，经过废水收集管进入集水池；由于集水池中的废水几乎不含有粪便，废水污染的指标较低，经砂生物滤池或氧化塘处理后即可达到《农田灌溉水质标准》或《畜禽养殖业污染物排放标准》，即能达标排放；过滤污水后的粪便留在自洁式透水砖上部，通过人工清理粪便或水冲粪的方式进入粪便收集渠，再通过刮粪板刮入集粪池；集粪池中的粪污浓度较高，大大减少了固液分离后污水的产生量，污水经厌氧发酵后，产生的沼气用于猪场，所产生的沼渣和沼液作为农田有机肥料，减少了集粪池中的粪污经固液分离后所产生污水的处理成本。

生猪养殖场粪污经本发明源头减量系统处理前后粪污的指标如表1所示，从表1中可以看出，应用源头减量处理系统前猪舍收集的粪污ts含量为2-6％，说明生猪养殖过程中猪尿、猪饮水洒落较多，和粪便混合在一起浓度较低，达标排放太难，还田利用含水量高，很难处理；应用源头减量处理系统后，经自洁式透水砖过滤，由集水沟槽收集的废水污染指标较低，经砂生物滤池或氧化塘处理后即可达到《农田灌溉水质标准》或《畜禽养殖业污染物排放标准》；而通过源头减量系统处理后，集粪池收集的粪污ts浓度较高，可以达到28-30％，大大减少了固液分离后污水的产生量，产生的少量污水经厌氧发酵后农田利用，减少了粪污固液分离后所产生污水的处理成本。

注：《畜禽养殖业污染物排放标准》出水cod为400mg/l，bod为150mg/l，ss为200mg/l，nh4+-n为80mg/l，tp为8mg/l。《农田灌溉水质标准》出水cod为200mg/l，bod为100mg/l。

表1应用源头减量处理系统前后养殖场粪污指标

本发明的有益效果如下：

1、本发明创造性的利用特殊建筑材料-自洁式透水砖的优势，将其应用于生猪养殖场猪舍，该透水砖利用光触媒技术，可氧化分解进入透水砖缝隙中的固体粪便，解决了透水砖孔隙容易堵塞的问题；同时自洁式透水砖对粪污中的废水起到过滤作用，极大降低了废水的污染程度，废水中粪便浓度较低，处理简单，可以实现达标排放，降低了处理成本，适合种养结合不紧密或周围土体与养殖量不匹配的大中型生猪养殖场的粪污处理。

2、集粪池中的粪污经固液分离后，所得到的污水量少，浓度较高(ts含量达到8-10％)，利于厌氧发酵的进行；本发明的系统可以有效减少集粪池中的粪污经固液分离后污水的产生量，源头减量达到91.7％，降低了粪污经固液分离后污水的处理难度，节省了处理成本。

3、本发明使用内壁为聚乙烯的集水沟槽收集污水，避免了废水渗入土壤中对土壤的污染；同时，集水沟槽倾斜设置，便于废水的收集，且能保证自洁式透水砖平铺在猪舍，便于粪便收集。

4、本发明结构简单，建造方便，易维护使用。

附图说明

图1是本发明粪污源头减量处理的工艺流程图；

图2是本发明大中型生猪养殖场粪污源头减量处理系统的结构示意图；

图3是猪舍延图2a-a方向的剖面图。

图4是猪舍延图2b-b方向的剖面图。

其中：1、猪舍，2、猪圈，3、猪喂食槽，4、饮水器，5、自洁式透水砖，6、刮粪板，7、粪便收集渠，8、猪舍间隔墙，9、废水收集管，10、集粪池，11、集水池，12、集水沟槽,13、猪舍地面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例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

一种大中型生猪养殖场粪污源头减量处理系统，包括猪舍1、废水收集管9、粪便收集渠7、集水池11和集粪池10，所述猪舍1通过猪舍间隔墙8间隔成猪圈2，猪舍地面13上间隔设置有集水沟槽12，集水沟槽12沿猪舍1的长度方向设置，集水沟槽12的长度与猪舍1的长度相同，且相邻集水沟槽12相互平行，集水沟槽12与废水收集管9连通，废水收集管9与集水池11相连，集水池11设置于猪舍1的一端；猪舍地面13为水泥地面，猪舍地面13的上方铺设有自洁式透水砖5，自洁式透水砖5覆盖集水沟槽12；粪便收集渠7沿猪舍1的长度方向位于猪舍1的一侧，并与猪圈2相连通，粪便收集渠7与集粪池10相连；

所述集水沟槽12为v型沟槽，所述v型沟槽的内壁为聚乙烯材质，v型沟槽顶端开口的宽度为6cm，v型沟槽之间的间隔为100cm；v型沟槽从远离集水池11的猪舍1的一端至连接废水收集管9的一端深度逐渐加深，v型沟槽的起始深度为3cm，v型沟槽底端与水平面之间的夹角为5°；所述多个v型沟槽汇集与废水收集管相连通；

所述猪舍地面13水平设置，v型沟槽的顶端与猪舍地面13相平齐，自洁式透水砖5以长和宽组成的面为底面水平铺设于猪舍地面13之上；所述自洁式透水砖5之间通过浇筑混凝土固定；

所述自洁式透水砖5的长×宽×高的规格为200×100×60mm，抗压强度为25mp，透水率为5mm/s；所使用的自洁式透水砖5为市售产品，江苏优凝舒布洛克公司有售。

所述粪便收集渠7的长度与猪舍1的长度相同；粪便收集渠7的顶端低于自洁式透水砖5；粪便收集渠7的底端高于集粪池10；集粪池10的顶端低于集水沟槽12的底端；

所述集粪池10和集水池11设置在猪舍1的同一端；

所述大中型生猪养殖场粪污源头减量处理系统还包括刮粪板6，所述刮粪板6设置于粪便收集渠7上；所述刮粪板6采用现有的自动刮粪板装置设置于粪便收集渠7上；所述自动刮粪板装置河南方大机械设备有限公司有售，按商品安装规则安装在粪便收集渠7上即可；

在本实施例中，在猪舍1的中间沿猪舍1的长度方向还设有猪喂食槽3，猪喂食槽3的长度与猪舍1的长度相同，猪圈2分布在猪喂食槽3两侧，猪圈2的长×宽为3m×5m，相邻猪圈2间的猪舍间隔墙8之间互相平行，并与猪舍1的宽度方向平行；所述猪圈2均设置有饮水器4。

实施例2

利用实施例1的粪污源头减量处理系统处理存栏20000头生猪养殖场粪污的方法，步骤如下：

猪在自洁式透水砖5上面活动，产生的粪尿、饮水过程中洒落的水等粪污中的污水通过自洁式透水砖5过滤，进入集水沟槽12收集，通过废水收集管9，最后汇集进入集水池11；过滤污水后的粪便留在自洁式透水砖5上，粪便通过人工清理或水冲粪的方式进入粪便收集渠7，粪便收集渠7中的粪污通过自动刮粪板6刮入集粪池10；集粪池10中的粪污经固液分离，产生的少量污水经厌氧发酵后，产生的沼气用于猪场，沼渣和沼液作为农田有机肥料。

表2为存栏20000头猪的养殖场采用水冲粪方式和人工清理粪便的方式，在应用源头减量处理系统前后固液分离污水产生量及指标数据，由表2可知：

(1)单独采用水冲粪方式清理粪污，应用源头减量处理系统前，粪污经固液分离，每天产生的污水量为600t，ts浓度为2.0％左右，浓度较低，污水产生量大，处理较难；应用源头减量处理系统后，集粪池中的粪污经固液分离产生的污水量明显减少，为50t，ts浓度也较高，达到8％左右，厌氧发酵处理容易，源头减量达到91.7％。

(2)单独采用人工清理粪便的方式，应用源头减量处理系统前，粪污经固液分离，每天产生的污水量为160t，ts浓度为6.0％左右，浓度较低，污水产生量大，处理较难；应用源头减量处理系统后，集粪池中的粪污进行固液分离，固液分离产生的污水量明显减少，为40t，ts浓度也较高，达到10％左右，厌氧发酵处理容易，源头减量达到75％。

表2应用源头减量处理系统前后固液分离污水产生量及指标

实施例3

利用实施例1的粪污源头减量处理系统处理存栏40000头生猪养殖场粪污的方法，步骤如下：

猪在自洁式透水砖5上面活动，产生的粪尿、饮水过程中洒落的水等粪污中的污水通过自洁式透水砖5过滤，进入集水沟槽12收集，通过废水收集管9，最后汇集进入集水池11；过滤污水后的粪便留在自洁式透水砖5上，粪便通过人工清理或水冲粪的方式进入粪便收集渠7，粪便收集渠7中的粪污通过自动刮粪板6刮入集粪池10；集粪池10中的粪污经固液分离，产生的少量污水经厌氧发酵后，产生的沼气用于猪场，沼渣和沼液作为农田有机肥料。

表3为存栏40000头猪的养殖场采用水冲粪方式和人工清理粪便的方式，在应用源头减量处理系统前后固液分离废水产生量及指标数据，由表3可知：

(1)单独采用水冲粪方式清理粪污，应用源头减量处理系统前，粪污经固液分离，每天产生的污水量为1200t，ts浓度为2.0％左右，浓度较低，污水产生量大，处理较难；应用源头减量处理系统后，集粪池中的粪污经固液分离产生的污水量明显减少，为100t，ts浓度也较高，达到8％左右，厌氧发酵处理容易，源头减量达到91.7％。

(2)单独采用人工清理粪便的方式，应用源头减量处理系统前，粪污经固液分离，每天产生的污水量为320t，ts浓度为6.0％左右，浓度较低，污水产生量大，处理较难；应用源头减量处理系统后，集粪池中的粪污进行固液分离，固液分离产生的污水量明显减少，为80t，ts浓度也较高，达到10％左右，厌氧发酵处理容易，源头减量达到75％。

表3应用源头减量处理系统前后固液分离污水产生量及指标