申请日2015.12.25
公开(公告)日2017.07.04
IPC分类号C02F9/14; C02F11/02; C02F11/04; C02F103/20
摘要
本发明提供了一种养殖废水生化处理系统及其处理副产品的制备方法与应用，所述养殖废水生化处理系统包括用以依序处理养殖废水且呈降阶排列设置的沉淀池、生物反应池及生态滤池，其中，通过所述系统使养殖废水进行生化反应，从而使处理后废水形成具有快速除臭效果的生物活性水，可以应用于回流至猪舍进行清洗除臭、加入堆肥制备提高有机堆肥效率、加入农业灌溉提高土壤有机质及微生物菌群的含量，或者直接安全排放，达到大幅降低处理养殖废水的设备成本、有效改善处理环境恶臭与处理效能以及让处理后废水能够被完全利用等技术效果。
摘要附图
权利要求书
1.一种养殖废水生化处理系统，其特征在于，所述系统包括用以依序处理养殖废水的沉淀工作段、生物反应段及生态过滤段，定义每天养殖废水排量为1-30m3，其中，
所述沉淀工作段具有至少一个沉淀池，所述沉淀工作段的总有效容积为至少2天的养殖废水排量，且所述沉淀工作段分隔为进水区及排水区，所述进水区与排水区的容积比为1：1至6：1，令养殖废水由所述进水区输入后流向所述排水区;
所述生物反应段具有至少一个生物反应池设于所述沉淀工作段的排水区之后，所述生物反应段的总有效容积为沉淀工作段的10-30倍，所述生物反应段分隔为进水区及排水区，且所述生物反应段设有曝气装置以及占其总有效容积1-5vol%的生物反应器，所述曝气装置用以维持生物反应段的水中溶氧量为0.2-2.0mg/L，所述生物反应器包括附着微生物菌群的载体，令来自沉淀工作段的养殖废水由生物反应段的进水区输入后流向其排水区;
所述生态过滤段具有至少一个生态滤池设于所述生物反应段的排水区之后，所述生态过滤段的总有效容积为生物反应段的0.5-2倍，所述生态滤池内通过至少两个隔板分隔为进水区、滤水区及排水区，所述隔板底端与所述生态滤池底部界定对应数量的流通口连通所述进水区、滤水区及排水区，所述流通口以及所述滤水区的水位线处分别设有生物反应器，所述生物反应器包括附着微生物菌群的载体，且所述生态滤池的水面种植有水生植物，令来自生物反应段的养殖废水由生态过滤段的进水区输入，并依序流经进水区与滤水区之间的生物反应器、滤水区水位线处的生物反应器及滤水区与排水区之间的生物反应器后，流向所述生态过滤段的排水区进行排放。
2.如权利要求1所述的养殖废水生化处理系统，其特征在于：
所述系统的每天养殖废水排量为20m3，所述沉淀工作段具有两个沉淀池、所述生物反应段具有两个生物反应池，所述两个沉淀池分别定义为第一沉淀池以及第二沉淀池，所述两个生物反应池分别定义为第一生物反应池以及第二生物反应池，其中，
所述第一沉淀池及第二沉淀池的规格分别为4×5×1.5立方公尺，有效容积分别为至少1天养殖废水排量，令所述第一沉淀池作为沉淀工作段的进水区使用，所述第二沉淀池作为沉淀工作段的排水区使用;
所述第一生物反应池的规格为10×10×2.5立方公尺，有效容积为至少10天养殖废水排量，曝气量为300L/min，溶氧量大于等于2.0mg/L，第一生物反应池内建置有占其有效容积3-5vol%的生物反应器，令所述第一生物反应池作为生物反应段的进水区使用;
所述第二生物反应池的规格为10×10×2.5立方公尺，有效容积为至少10天养殖废水排量，曝气量为120-150L/min，溶氧量大于等于0.2mg/L，第二生物反应池内建置有占其有效容积1-2vol%的生物反应器，令所述第二生物反应池作为生物反应段的排水区使用;
所述生态滤池的规格为15×10×2.5立方公尺，总有效容积为至少15天养殖废水排量。
3.如权利要求1或2所述的养殖废水生化处理系统，其特征在于：
所述沉淀池、生物反应池、生态滤池内可设置均匀分散的生物反应器，各该生物反应器具有网状容器，所述网状容器设有分层，所述分层用以设置选自花岗岩、沸石或炉渣的无机载体、或者选自木炭、木屑或椰子纤维的有机载体、或者附着微生物菌群且选自活性炭或木炭的活性载体。
4.一种生物活性水的制备方法，所述方法使用权利要求1至3中任一项所述的养殖废水生化处理系统进行制备，其特征在于，所述方法步骤包括：
将养殖废水引入所述沉淀工作段进行沉淀，至混合液中的悬浮固体含量为1000-8000ppm，获得沉淀后待处理养殖废水;
将所述待处理养殖废水引进至所述生物反应段，稀释所述待处理养殖废水至混合液中的悬浮固体含量为2000ppm以下，形成稀释后养殖废水;
对所述稀释后养殖废水进行微生物菌液投放，使微生物菌群附着于生物反应段的生物反应器的各载体上，投放的微生物菌液量为引入沉淀池的养殖废水量的0.05-0.3vol%;
阶段性地进行曝气使水体与生物反应器充分接触反应，第一阶段为3-7天，以连续24小时方式进行曝气，第二阶段为7-14天，以曝气一天休息一天的方式进行曝气，各阶段的天数依温度高低调整，经二至三周间歇性曝气后完成生物活性水制备。
5.如权利要求4所述的生物活性水的制备方法，其特征在于：
所述系统的沉淀工作段设有至少一个沉淀池，生物反应段设有至少一个生物反应池;其中，
所述稀释后养殖废水的微生物菌液投放量为引入沉淀池的养殖废水量的0.1-0.3vol%;
完成所述生物活性水的制备后，对沉淀池进行第二次微生物菌液投放，第二次的投放量为第一次投放量的1/7～1/5vol%;
完成第二次微生物菌液投放后，将沉淀池中的生物活性水输入至生物反应池中，每隔3至7天在生物反应池中投放与第二次投放量相同的微生物菌液，以维持系统中的微生物菌量。
6.一种有机堆肥的制备方法，是由权利要求4或5所述方法制得的生物活性水进行制备，其特征在于，所述堆肥制备方法包括：
步骤A：在堆肥池底部堆放粉碎的秸秆和/或米糠组成的有机层，并喷洒所述生物活性水;
步骤B：在步骤A的有机层上堆放猪粪层;
步骤C：在步骤B的猪粪层上堆放一层有机层，并喷洒所述生物活性水;
步骤D：重复步骤B、步骤C至堆肥总高度达到80-100公分;
步骤E：用一层稻壳碳粉覆盖于步骤D的堆肥外部，并放置待堆肥干燥;
其中，所述猪粪层的厚度为有机层的10至20倍。
7.权利要求4-5中任一项所述的生物活性水在促进堆肥腐熟、提高堆肥品质中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其是将生物活性水喷洒在由粉碎的秸秆和/或米糠及猪粪间隔堆放的各层粉碎的秸秆及/或米糠上。
9.根据权利要求7所述的应用，其是将所述生物活性水直接喷洒于堆肥，以形成生物有机堆肥，清除臭味并加快堆肥中有机质的分解及细化。
10.权利要求4-5中任一项所述的生物活性水在回流至养殖场喷洒以分解臭味分子中的应用。
11.权利要求4-5中任一项所述的生物活性水在浓业灌溉、提高土壤有机质及微生物菌群含量中的应用。
说明书
养殖废水生化处理系统及其处理副产品的制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种废水处理系统，特别是指用于养殖废水的生化处理系统及其处理副产品的制备方法与应用，以将废弃的有机资源，高效循环再利用。
背景技术
如图1A所示，显示现有技术对于一般较大型养猪场，即存栏量5000头以上的养猪废水的大型养猪场处理流程100。集中猪只排出的养殖废水10，使其依序流经初沉池11、第一次固液分离12、调节池13、厌氧池14、曝气池15、沉淀池16、第二次固液分离17及氧化塘18后进行放流19;而当养猪存栏量达一万头以上时，会在厌氧池14部分进行沼气收集141，以用于作为燃料进行燃烧，或用于沼气发电。
然而，图1A显示的养殖废水处理流程100中，在设备的部分，第一次固液分离12时需要投入固液分离装置，一般采用螺杆式固液分离机;进行沼气收集141时需要沼气收集罐;曝气池15为满足足够的曝气量，需投入大型的曝气装置;第二次固液分离17通常会采用压滤的分离方式而需要设置滤布以及生物膜;以及，氧化塘中的水体COD大于400ppm时，氧化塘需用水泥建造，才能避免水体下渗造成污染;再者，于实际操作中，固液分离机和大型曝气装置的使用需要耗费大量的电力，进行第二次固液分离17时，为了使固体物更好的凝聚，需添加混凝剂，尤其生物膜的设置是大型养猪场处理流程100能够有效处理养殖废水10的原因，但生物膜的成本相当高，且所有运作过程,需要抽水泵,污泥泵抽送,电力耗费也相当大。
在实际成效上，使用螺杆式分离装置进行固液分离时，需将大物质进行碾压，使固体物细微化，容易导致分离后的水体悬浮固体增多，增加后续处理负担;而在厌氧及好氧处理上，依靠的是养殖废水中原有少量的微生物，无法快速有效处理，特别是原来存在于养殖废水中的一般微生物并没有快除臭丑的功能，造成大型养猪场处理流程100在整个处理过程中，环境中存在浓度相当高的臭味，如另外投入洗涤塔，虽可进行臭味吸附处理，却也增加整理成本。
综上，现有的大型养猪场处理流程100明显有设备、投入成本过高的问题，但处理成效不彰且处理环境恶劽的问题。
如图1B所示，显示现有技术对于一般小型养猪场，即存栏量小于3000头的养猪废水的小型养猪场处理流程200。由于投入资金少，养猪废水处理方式一般采用三级沉淀或三级沉淀结合固液分离的方式，包括集中猪只排出的养殖废水20，使其依序流经一级沉淀21、二级沉淀22、三级沉淀23后进行放流24;在养殖废水20与一级沉淀21之间，另可进行固液分离25。
是以，大型养猪场处理流程100与小型养猪场处理流程200中，同样存在固液分离机等设备投入成本高昂、处理成效差、环境恶臭严重等问题，且处理后的废水更由于处理成效不佳而无法再被利用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种养殖废水生化处理系统及其处理副产品的制备方与应用，其主要是通过本发明养殖废水生化处理系统使养殖废水进行生化反应，从而使处理后废水形成具有快速除臭效果的生物活性水，可以应用于回流至猪舍进行清洗除臭、加入堆肥制备提高有机堆肥效率、加入农业灌溉提高土壤有机质及微生物菌群的含量，或者直接安全排放，达到大幅降低处理养殖废水的设备成本、有效改善处理环境恶臭与处理效能以及让处理后废水能够充分有效益被利用等技术效果。
为解决先前技术的问题，本发明采用的技术方案是，提供一种养殖废水生化处理系统，所述系统包括用以依序处理养殖废水的沉淀工作段、生物反应段及生态过滤段，定义每天养殖废水排量为1-30m3，其中：
所述沉淀工作段具有至少一个沉淀池，所述沉淀工作段的总有效容积为至少2天的养殖废水排量，且所述沉淀工作段分隔为进水区及排水区，所述进水区与排水区的容积比为1：1至6：1，令养殖废水由所述进水区输入后流向所述排水区;
所述生物反应段具有至少一个生物反应池设于所述沉淀工作段的排水区之后，所述生物反应段的总有效容积为沉淀工作段的10-30倍，所述生物反应段分隔为进水区及排水区，且所述生物反应段设有曝气装置以及占其总有效容积1-5vol%的生物反应器，所述曝气装置用以维持生物反应段的水中溶氧量为0.2-2.0mg/L，所述生物反应器包括附着微生物菌群的载体，令来自沉淀工作段的养殖废水由生物反应段的进水区输入后流向其排水区;
所述生态过滤段具有至少一个生态滤池设于所述生物反应段的排水区之后，所述生态过滤段的总有效容积为生物反应段的0.5-2倍，所述生态滤池内通过至少两个隔板分隔为进水区、滤水区及排水区，所述隔板底端与所述生态滤池底部界定对应数量的流通口连通所述进水区、滤水区及排水区，所述流通口以及所述滤水区的水位线处分别设有生物反应器，所述生物反应器包括附着微生物菌群的载体，且所述生态滤池的水面种植有水生植物，令来自生物反应段的养殖废水由生态过滤段的进水区输入，并依序流经进水区与滤水区之间的生物反应器、滤水区水位线处的生物反应器及滤水区与排水区之间的生物反应器后，流向所述生态过滤段的排水区进行排放。
本发明养殖废水生化处理系统的可以在各段仅设置单一池，通过适当隔设进排空间，用于处理每天养殖废水排量较少的养殖场，或者，可以在沉淀工作段及生物反应段分别设置两个以上的池，以分隔形成进排空间延长养殖废水在各段的停留工作时间，适用于处理每天养殖废水排量较少的养殖场。
较佳的，所述系统的每天养殖废水排量为20m3，所述沉淀工作段具有两个沉淀池、所述生物反应段具有两个生物反应池，所述两个沉淀池分别定义为第一沉淀池以及第二沉淀池，所述两个生物反应池分别定义为第一生物反应池以及第二生物反应池，其中，所述第一沉淀池及第二沉淀池的规格分别为4×5×1.5立方公尺，有效容积分别为至少1天养殖废水排量(≧20m3)，令所述第一沉淀池作为沉淀工作段的进水区使用，所述第二沉淀池作为沉淀工作段的排水区使用;所述第一生物反应池的规格为10×10×2.5立方公尺，有效容积为至少10天养殖废水排量(≧200m3)，曝气量为300L/min，溶氧量大于等于2.0mg/L，第一生物反应池内建置有占其有效容积3-5vol%的生物反应器，令所述第一生物反应池作为生物反应段的进水区使用;所述第二生物反应池的规格为10×10×2.5立方公尺，有效容积为至少10天养殖废水排量(≧200m3)，曝气量为120-150L/min，溶氧量大于等于0.2mg/L，第二生物反应池内建置有占其有效容积1-2vol%的生物反应器，令所述第二生物反应池作为生物反应段的排水区使用;所述生态滤池的规格为15×10×2.5立方公尺，总有效容积为至少15天养殖废水排量(≧300m3)。
其中，所述沉淀池、生物反应池、生态滤池内可设置均匀分散的生物反应器，各该生物反应器具有网状容器，所述网状容器设有分层，所述分层用以设置选自花岗岩、沸石或炉渣的无机载体、或者选自木炭、木屑或椰子纤维的有机载体、或者附着微生物菌群且选自活性炭或木炭的活性载体。
为解决先前技术的问题，本发明采用的技术方案是，提供一种生物活性水的制备方法，所述方法使用前述的养殖废水生化处理系统进行制备，所述生物活性水是养殖废水经过前述养殖废水生化处理系统进行处理后的副产品;其中，所述生物活性水的制备方法步骤包括：将养殖废水引入所述沉淀工作段进行沉淀，至混合液中的悬浮固体含量为1000-8000ppm，获得沉淀后待处理养殖废水;将所述待处理养殖废水引进至所述生物反应段，稀释所述待处理养殖废水至混合液中的悬浮固体含量为2000ppm以下，形成稀释后养殖废水;对所述稀释后养殖废水进行微生物菌液投放，使微生物菌群附着于生物反应段的生物反应器的各载体上，投放的微生物菌液量为引入沉淀池的养殖废水量的0.05-0.3vol%;阶段性地进行曝气使水体与生物反应器充分接触反应，第一阶段为3-7天，以连续24小时方式进行曝气，第二阶段为7-14天，以曝气一天休息一天的方式进行曝气，各阶段的天数依温度高低调整，经二至三周间歇性曝气后完成生物活性水制备。
其中，当所述系统的沉淀工作段设有至少一个沉淀池，生物反应段设有至少一个生物反应池时;其中，所述稀释后养殖废水的微生物菌液投放量为引入沉淀池的养殖废水量的0.1-0.3vol%;完成所述生物活性水的制备后，对沉淀池进行第二次微生物菌液投放，第二次的投放量为第一次投放量的1/7-1/5vol%;完成第二次微生物菌液投放后，将沉淀池中的生物活性水输入至生物反应池中，每隔3至7天在生物反应池中投放与第二次投放量相同的微生物菌液，以维持系统中的微生物菌量。
为解决先前技术之问题，本发明采用的技术方案是，提供一种有机堆肥的制备方法，所述堆肥制备方法是使用由前述养殖废水生化处理系统配合前述方法所制得的生物活性水进行制备的副产品;其特征在于，所述堆肥制备方法包括：步骤A：在堆肥池底部堆放粉碎的秸秆和/或米糠组成的有机层，并喷洒所述生物活性水;步骤B：在步骤A的有机层上堆放猪粪层;步骤C：在步骤B的猪粪层上堆放一层有机层，并喷洒所述生物活性水;步骤D：重复步骤B、步骤C至堆肥总高度达到80-100公分;步骤E：用一层稻壳碳粉覆盖于步骤D的堆肥外部，并放置待堆肥干燥;其中，所述猪粪层的厚度为有机层的10至20倍。
进一步地，本发明生物活性水可应用在促进堆肥腐熟、提高堆肥品质。其是将生物活性水喷洒在由粉碎的秸秆及/或米糠及猪粪间隔堆放的各层粉碎的秸秆和/或米糠上;或者，将所述生物活性水直接喷洒于堆肥，以形成生物有机堆肥，清除臭味并加快堆肥中有机质的分解及细化。
进一步地，本发明生物活性水可应用在回流至养殖场喷洒以分解臭味分子。
进一步地，本发明生物活性水可应用在浓业灌溉、提高土壤有机质及微生物菌群含量。
有关于本发明为达成上述目的，所采用的技术、手段及其他效果，兹举一较佳可行实施例并配合图式详细说明如后。