一种分散式畜禽废水净化处理系统
阅读：79发布：2020-05-19
专利汇可以提供一种分散式畜禽废水净化处理系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种分散式畜禽 废 水 净化 处理系统，包括储水箱、蚯蚓生态滤池和人工湿地；所述储水箱内部伸出有出水管，所述出水管一端位于储水箱内部且出水管端部设有过滤球，出水管另一端设有第一布水管，所述第一布水管位于蚯蚓生态滤池上方，所述出水管上设有 蠕动 泵 ；所述蚯蚓生态滤池由上往下依次包括第一 植物 层、蚯蚓 土壤 层、砂石层和碎石层；所述人工湿地由上往下依次包括第二植物层、细碎石层、沸石层和 活性炭 层。本实用新型具有结构简单、投资少、运行管理 费用 低的特点，同时也能实现畜禽废水的高效净化，不需要其他设备 能源 ，无动 力 消耗，达到了节能的目的，进一步促进了生态的可持续发展，对环境保护起促进作用。，下面是一种分散式畜禽废水净化处理系统专利的具体信息内容。
1.一种分散式畜禽废水净化处理系统，其特征在于：该系统包括储水箱(1)、蚯蚓生态滤池和人工湿地；
所述储水箱(1)内部伸出有出水管(17)，所述出水管(17)一端位于储水箱(1)内部且出水管(17)端部设有过滤球(2)，出水管(17)另一端设有第一布水管(4)，所述第一布水管(4)位于蚯蚓生态滤池上方，所述出水管(17)上设有蠕动泵(3)，所述储水箱(1)底部侧壁设有用于排除残渣的排渣阀门(16)；
所述蚯蚓生态滤池由上往下依次包括第一植物层(5)、蚯蚓土壤层(6)、砂石层(7)和碎石层(8)，所述碎石层(8)底部侧壁设有第一出水口(9)，所述第一出水口(9)上设有第二布水管(10)，所述第二布水管(10)位于人工湿地上方；
所述人工湿地由上往下依次包括第二植物层(11)、细碎石层(12)、沸石层(13)和活性炭层(14)，所述活性炭层(14)底部侧壁设有第二出水口(15)。
2.根据权利要求1所述的废水净化处理系统，其特征在于：所述蚯蚓土壤层(6)的厚度为10～20cm；所述砂石层(7)的厚度为5～10cm，砂石的粒径为5～15mm，不均匀系数为2；所述碎石层(8)的厚度为5～10cm，碎石的粒径为15～20mm，不均匀系数为3。
3.根据权利要求1所述的废水净化处理系统，其特征在于：所述细碎石层(12)的厚度为
4～6cm，细碎石的粒径为10～15mm，不均匀系数为3；所述沸石层(13)的厚度为8～12cm，沸石的粒径为11～23mm，不均匀系数为3；所述活性炭层(14)的厚度为12～18，活性炭的粒径为8～12mm，不均匀系数为1。
4.根据权利要求1所述的废水净化处理系统，其特征在于：所述第一植物层(5)和第二植物层(11)的植物种植密度分别为12.56株/dm2何6.28株/dm2，植物均为黄花鸢尾。
5.根据权利要求2所述的废水净化处理系统，其特征在于：所述蚯蚓土壤层(6)中的蚯蚓密度为2.48-7.45g/L，蚯蚓为太平2号。
一种分散式畜禽废水净化处理系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于畜禽水治理领域，具体涉及一种能高效处理畜禽废水的分散式畜禽废水净化处理系统。
背景技术
[0002] 随着我国畜禽养殖产业的不断发展壮大，畜禽养殖的规模也是越来越大，但是在畜禽养殖业发展迅猛的同时，与之配套的污染防治工作却没有进步，相反的是畜禽养殖产生的污染水和污染物也是越来越多，对环境造成了恶劣的影响，破坏了生态系统的可持续发展，为人们的生活造成了影响。
[0003] 而畜禽养殖中影响最大的就是畜禽养殖废水，现今农村中没有专门针对畜禽养殖废水的处理的政策，大量的畜禽养殖废水未经过处理就直接排放到田园、河道内，直接导致了部分农田、河流和水库的污染，影响了水资源，对当地的饮用水构成了严重的威胁，不利于生态系统的可持续发展。
[0004] 实施畜禽养殖废水处理工艺，处理后的畜禽废水可作为灌溉水或其他用途使用，从而节约淡水资源，同时可有效控制畜禽养殖废水对环境的影响，改善农村生态环境，提高农村居民生活质量，在建设生态文明的社会主义新农村、实现城乡一体化方面具有十分重要的理论和现实意义；另外，废水处理既可降低与污染有关疾病的传播，又可提高水资源的重复利用率、缓解水资源供需矛盾、促进农业生产的发展，对社会经济的健康持续发展具有积极的作用。
[0005] 但是畜禽养殖废水的处理十分困难，其主要原因如下：
[0006] (1)畜禽废水成分复杂，各种污染成分浓度较低，波动性很大，难以正确评估畜禽废水的污染负荷及其昼夜、季节性变化；
[0007] (2)废水处理工艺与技术的选择，受到当地社会、经济发展水平的制约和地方保护主义或其他人文因素的抵制；
[0009] (4)现有技术的处理成本高、投资大，与畜禽养殖的高风险、低利润之间的矛盾突出；
[0011] 由上可知，畜禽养殖废水处理技术的关键在于因地制宜地选择符合农村实际情况的技术，不仅能达到城镇污水处理厂污染物排放标准(G B18918—2002)(简称国标)，更重要的是满足投资小、运行管理方便等要求。又由于农村住户分散，畜禽废水各污染物指标波动大且受季节人文影响，加上农村经济一般较落后，居民观念比较保守，所以农村畜禽废水的处理如果还是延用和照搬大、中型规模城市污水处理工艺及设计参数，不仅会增大农村经济负担，还会造成工程和技术的浪费。实用新型内容
[0012] 针对现有畜禽废水处理的不足，本实用新型的目的在于提出一种分散式畜禽废水净化处理系统，该系统将蚯蚓生态滤池也人工湿地相结合，并在蚯蚓生态滤池前进行提前过滤，将生态净化功能与物种共生、物质循环再生相结合，使得有机物和无机物都可得到分解，将物理过滤、有机物分解转化、生态净化、生物降解、吸附吸收等功能结合为一体，不仅可分解畜禽废水中的有机物和营养物，也促进含氮物质的硝化和反硝化作用，具有结构简单、投资少、运行管理费用低的特点，同时也能实现畜禽废水的高效净化，不需要其他设备能源，无动力消耗，达到了节能的目的，进一步促进了生态的可持续发展，对环境保护起促进作用。
[0013] 为了达到上述的目的，本实用新型所采用的技术方案是：
[0014] 一种分散式畜禽废水净化处理系统，该系统包括储水箱、蚯蚓生态滤池和人工湿地；所述储水箱内部伸出有出水管，所述出水管一端位于储水箱内部且出水管端部设有过滤球，出水管另一端设有第一布水管，所述第一布水管位于蚯蚓生态滤池上方，所述出水管上设有蠕动泵，所述储水箱底部侧壁设有用于排除残渣的排渣阀门，本系统使用一段时间后，储水箱内会过滤出大量畜禽污泥，可通过排渣阀门将污泥抽出；所述蚯蚓生态滤池由上往下依次包括第一植物层、蚯蚓土壤层、砂石层和碎石层，所述碎石层底部侧壁设有第一出水口，所述第一出水口上设有第二布水管，所述第二布水管位于人工湿地上方；所述人工湿地由上往下依次包括第二植物层、细碎石层、沸石层和活性炭层，所述活性炭层底部侧壁设有第二出水口。
[0015] 进一步的是，所述蚯蚓土壤层的厚度为10～20cm；所述砂石层的厚度为5～10cm，砂石的粒径为5～15mm，不均匀系数为2；所述碎石层的厚度为5～10cm，碎石的粒径为15～20mm，不均匀系数为3；蚯蚓和微生物可形成较好的协同作用.一方面延长生物的食物链.丰富了微生物种类，从而强化了对有机污染物质、氮磷的去除作用；另一方面，由于蚯蚓的活动，滤池中滤料有较好的渗透性可明显提高蚯蚓生态滤池的水力负荷，蚯蚓的蠕动可以很好地促进土壤富氧量的提高从而促进植物高效利用土壤中的污染物；此外，蚯蚓生态滤池生物污泥稳定，其毛细吸水时间约在30-50s之间，污泥脱水性能好，可大大地减小污泥处理的费用；再经过砂石层和碎石层的过滤吸附，达到更好的脱污效果。
[0016] 进一步的是，所述细碎石层的厚度为4～6cm，细碎石的粒径为10～15mm，不均匀系数为3；所述沸石层的厚度为8～12cm，沸石的粒径为11～23mm，不均匀系数为3；所述活性炭层的厚度为12～18，活性炭的粒径为8～12mm，不均匀系数为1；经过细碎石层可进一步进行过滤；沸石层中的沸石是一种极性很强的吸附剂，对极性分子、不饱和分子有机物和某些非极性分子都有较强的吸附功能，不仅能去除水中的浊物、色度、异味，而且对水中有害的重金属、有机物及物质具有吸附交换作用，也有利于去除水中各种微污染物且水出浸出液不含毒；活性炭常用于污水处理与净化领域中，活性炭可依靠自身较大的粒度，可有效截留悬浮物，活性炭粒度越粗，其过滤能力越强、纳污能力越强、截污量越大，同样活性炭也具有良好的吸附功能，活性炭的比表面积和空隙结构直接影响了其吸附能力，活性炭在进行吸附时，可同时进行物理吸附和化学吸附。
[0017] 进一步的是，所述第一植物层和第二植物层的植物种植密度分别为12.56株/dm2何6.28株/dm2，植物均为黄花鸢尾；蚯蚓生态滤池和人工湿地中的植物可以直接吸收污水中的有机物作为其生长的营养物质，也可以吸附、富集一些有毒的重金属，可以将空气中的氧气输送到根区，为湿地中好氧和厌氧微生物提供良好的环境，其中黄花鸢尾耐寒、喜水湿、耐干燥、且对畜禽废水中的总氮具有良好的去除作用，有助于生态系统处于良性循环状态；第一植物层所需要的净化处理能力较强，所以第一植物层种植密度大于第二植物层的种植密度。
[0018] 进一步的是，所述蚯蚓土壤层中的蚯蚓密度为2.48-7.45g/L，蚯蚓为太平2号；该蚯蚓一般喜欢栖息在温暖而潮湿的垃圾堆里、牛棚和猪草堆底下，特别是腐熟的动物粪堆中是它最喜欢生存繁殖的地方，在畜禽废物下能良好的生存，它是繁殖率高、适应性强的良种，适宜高密度人工养殖，蚯蚓不仅强化了对有机污染物质、氮磷的去除作用，也能很好的促进土壤对有机污染物的利用。
[0019] 本实用新型的有益效果是：
[0020] 该系统将蚯蚓生态滤池与人工湿地相互结合使用，集物理过滤、有机物分解转化、生态净化、生物降解、吸附吸收等功能于一身，不仅能利用畜禽废水中的有机物和营养物，并具有促进含氮物质的硝化与反硝化的作用，联合利用蚯蚓生态滤池和人工湿地中对畜禽废水进行物种共生、物质循环再生功能，同时在进入蚯蚓生态滤池前提前将畜禽废水进行过滤，避免了畜禽废水中的大量污泥进入蚯蚓生态滤池和人工湿地中，造成系统内部的堵塞，影响处理净化的效果，污泥截留在储水箱内定期抽出，从而使得畜禽废水的处理净化具有较高的效率，能将畜禽废水中的耗氧有机物和氮、磷等营养物质处理掉，对重金属和酸性的有机及无机矿物质污染也有良好的去除效果，特别是氮、磷、悬浮物(SS)、有机物(BOD、COD)和重金属等；
[0021] 本实用新型具有结构简单、投资少、设备运行管理费用低的特点，同时也在不使用其他设备能源，不消耗其他动力的情况下能有效实现畜禽废水的高度净化，不仅达到了节能的目的，也促进了生态的可持续发展，实现了水资源重复使用的目的，节约了水资源，对环境保护起了促进作用，也给人们的生活带来了更多便利。附图说明
[0022] 图1是本实用新型的完整结构示意图。
[0023] 图中：1、储水箱；2、过滤球；3、蠕动泵；4、第一布水管；5、第一植物层；6、蚯蚓土壤层；7、砂石层；8、碎石层；9、第一出水口；10、第二布水管；11、第二植物层；12、细碎石层；13、沸石层；14、活性炭层；15、第二出水口；16、排渣阀门；17、出水管。
具体实施方式
[0024] 为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
[0025] 在本实施例中，如附图1所示，一种分散式畜禽废水净化处理系统，该系统包括储水箱1、蚯蚓生态滤池和人工湿地；所述储水箱1内部伸出有出水管16，所述出水管16一端位于储水箱1内部且出水管16端部设有过滤球2，出水管16另一端设有第一布水管4，所述第一布水管4位于蚯蚓生态滤池上方，所述出水管上16设有蠕动泵3，所述储水箱1底部侧壁设有用于排除残渣的排渣阀门16，本系统使用一段时间后，储水箱1内会过滤出大量畜禽污泥，可通过排渣阀门16将污泥抽出；所述蚯蚓生态滤池由上往下依次包括第一植物层5、蚯蚓土壤层6、砂石层7和碎石层8，所述碎石层8底部侧壁设有第一出水口9，所述第一出水口9上设有第二布水管10，所述第二布水管10位于人工湿地上方；所述人工湿地由上往下依次包括第二植物层11、细碎石层12、沸石层13和活性炭层14，所述活性炭层14底部侧壁设有第二出水口15。
[0026] 作为本实用新型的一种优化方案，所述蚯蚓土壤层6的厚度为10～20cm；所述砂石层7的厚度为5～10cm，砂石的粒径为5～15mm，不均匀系数为2；所述碎石层8的厚度为5～10cm，碎石的粒径为15～20mm，不均匀系数为3；蚯蚓和微生物可形成较好的协同作用.一方面延长生物的食物链.丰富了微生物种类，从而强化了对有机污染物质、氮磷的去除作用；
另一方面，由于蚯蚓的活动，滤池中滤料有较好的渗透性可明显提高蚯蚓生态滤池的水力负荷，蚯蚓的蠕动可以很好地促进土壤富氧量的提高从而促进植物高效利用土壤中的污染物；此外，蚯蚓生态滤池生物污泥稳定，其毛细吸水时间约在30-50s之间，污泥脱水性能好，可大大地减小污泥处理的费用；再经过砂石层7和碎石层8的过滤吸附，达到更好的脱污效果。
另一方面，由于蚯蚓的活动，滤池中滤料有较好的渗透性可明显提高蚯蚓生态滤池的水力负荷，蚯蚓的蠕动可以很好地促进土壤富氧量的提高从而促进植物高效利用土壤中的污染物；此外，蚯蚓生态滤池生物污泥稳定，其毛细吸水时间约在30-50s之间，污泥脱水性能好，可大大地减小污泥处理的费用；再经过砂石层7和碎石层8的过滤吸附，达到更好的脱污效果。
[0027] 作为本实用新型的一种优化方案，所述细碎石层12的厚度为4～6cm，细碎石的粒径为10～15mm，不均匀系数为3；所述沸石13的厚度为8～12cm，沸石层的粒径为11～23mm，不均匀系数为3；所述活性炭层14的厚度为12～18，活性炭的粒径为8～12mm，不均匀系数为1；经过细碎石层12可进一步进行过滤；沸石层13中的沸石是一种极性很强的吸附剂，对极性分子、不饱和分子有机物和某些非极性分子都有较强的吸附功能，不仅能去除水中的浊物、色度、异味，而且对水中有害的重金属、有机物及物质具有吸附交换作用，也有利于去除水中各种微污染物且水出浸出液不含毒；活性炭常用于污水处理与净化领域中，活性炭可依靠自身较大的粒度，可有效截留悬浮物，活性炭粒度越粗，其过滤能力越强、纳污能力越强、截污量越大，同样活性炭也具有良好的吸附功能，活性炭的比表面积和空隙结构直接影响了其吸附能力，活性炭在进行吸附时，可同时进行物理吸附和化学吸附。
[0028] 作为本实用新型的一种优化方案，所述第一植物层5和第二植物层11的植物种植密度分别为12.56株/dm2何6.28株/dm2，植物均为黄花鸢尾；蚯蚓生态滤池和人工湿地中的植物可以直接吸收污水中的有机物作为其生长的营养物质，也可以吸附、富集一些有毒的重金属，可以将空气中的氧气输送到根区，为湿地中好氧和厌氧微生物提供良好的环境，其中黄花鸢尾耐寒、喜水湿、耐干燥、且对畜禽废水中的总氮具有良好的去除作用，有助于生态系统处于良性循环状态。
[0029] 作为本实用新型的一种优化方案，所述蚯蚓土壤层6中的蚯蚓密度为2.48-7.45g/L，蚯蚓为太平2号；该蚯蚓一般喜欢栖息在温暖而潮湿的垃圾堆里、牛棚和猪草堆底下，特别是腐熟的动物粪堆中是它最喜欢生存繁殖的地方，在畜禽废物下能良好的生存，它是繁殖率高、适应性强的良种，适宜高密度人工养殖，蚯蚓不仅强化了对有机污染物质、氮磷的去除作用，也能很好的促进土壤对有机污染物的利用。
[0030] 在本实施例中，优选蚯蚓生态滤池的长×宽×高为40cm×40cm×45cm，其中碎石层8厚度为7.5cm，砂石层7的厚度为7.5cm，蚯蚓土壤层6的厚度为15cm；根据蚯蚓的特性和蚯蚓生态滤池的特点，第一布水管4为间歇式进水，水力负荷为0.2m3/(m2·d)，每天进水24h或为0.4m3/(m2·d)，每天进水12h。
[0031] 优选人工湿地的长×宽×高为40cm×40cm×45cm，其中活性炭14的厚度为15cm，沸石层13的厚度为10cm，细碎石层的厚度为5cm；第二布水管10也为间歇式进水，水力负荷为0.2m3/(m2·d)，每天进水24h或为0.4m3/(m2·d)，每天进水12h。
[0032] 本实用新型在具体实施时，畜禽废水储存在储水箱1内，当需要对畜禽废水进行净化处理时，打开蠕动泵3，蠕动泵3将储水箱1内的畜禽废水由出水管17抽出，然后由第一布水管4分布畜禽废水进入蚯蚓生态滤池中，其中畜禽废水在进入出水管17中时首先通过出水管17在储水箱1内的端部设有的过滤球2进行过滤，避免大量畜禽污泥进入出水管17和后续系统中造成堵塞，影响畜禽废水净化处理的正常进行；
[0033] 畜禽废水经过第一植物层5，通过第一植物层5的选择性吸收，植物可以直接吸收污水中的有机物作为其生长的营养物质，也可吸附、富集一些有毒的重金属，同时可以将空气中的氧气输送到植物根部，为滤池中好氧和厌氧微生物提供了良好的环境；畜禽废水随后在蚯蚓土壤层6中进行降解，蚯蚓土壤层6中的蚯蚓与微生物形成良好的协同作用，一方面延长生物的食物链，丰富了微生物种类，强化了对有机污染物质、氮磷的去除作用；另一方面，蚯蚓的活动可很好地促进土壤富氧量的提高从而促进植物高效利用土壤中的污染物；然后再依次通过砂石层7和碎石层8对畜禽废水进行过滤吸附，经过处理后的畜禽废水通过第一出水口9流至第二布水管10；
[0034] 畜禽废水由第二布水管进入人工湿地中，畜禽废水首先通过第二植物层11进行进一步的选择吸收，进一步去除废水中带有的有机物；随后通过分别通过细碎石层12、沸石层13和活性炭层14分别进行过滤吸附，将畜禽废水中仍带有的少量浊物、色度和异味清除掉，而且进一步对水中有害的重金属、有机物等物质进行吸附，能有效截留主废水中仍带有的少量杂质，做到对畜禽废水的高效净化处理，净化处理后的畜禽废水通过第二出水口15排出供灌溉或者其他用途进行使用。
[0035] 在对净化处理前后的畜禽废水进行检测，畜禽废水中总磷含量从12.78mg/L降到1.11mg/L，达到国家二级标准(1.0-3.0mg/L)；总氮含量从44.04mg/L降到17.04mg/L，达到国家一级标准的B级标准(20mg/L以内)；氨氮含量从61.50mg/L降到3.11mg/L，达到国家一级标准的A级标准(5mg/L以内)；COD含量从94.06mg/L降到35.74mg/L，达到国家一级A级标准(50mg/L以内)；
[0036] 畜禽废水通过该废水净化处理系统之后，总磷最大去除率96.81％，基本上稳定在75.35％-96.81％；总氮最大去除率62.39％，基本稳定在47.19％-62.39％；COD最大去除率
76.08％，基本稳定在62.00％-76.08％；氨氮最大去除率94.94％，基本稳定在88.41％-
94.94％。
76.08％，基本稳定在62.00％-76.08％；氨氮最大去除率94.94％，基本稳定在88.41％-
94.94％。
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