本發(fā)明涉及一種存欄1000頭以上的大型奶牛養(yǎng)殖場糞污源頭減量處理系統(tǒng)及處理方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，乳制品的消費(fèi)需求量也大幅度增加。市場的需要和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化整體水平的迅速提升，也促進(jìn)了奶牛養(yǎng)殖業(yè)的大跨步發(fā)展。截止到2015年底，全國奶牛存欄量達(dá)到1594萬頭。奶牛的糞便日產(chǎn)生量明顯高于其它畜禽，是名副其實(shí)的畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染大戶。平均而言，一頭成母牛一天的糞尿產(chǎn)生量是35千克，其中糞25千克，尿10千克，是生豬的3.57倍，肉羊的13.46倍，肉雞的219倍，蛋雞的117倍；由此可見奶牛日糞便排放量明顯高于其它畜禽動物。

2014年1月1日，國務(wù)院正式頒布《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》；農(nóng)業(yè)部、環(huán)保部也頒布實(shí)施了《畜禽場環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防治技術(shù)規(guī)范》、《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理工程技術(shù)規(guī)范》和《畜禽養(yǎng)殖禁養(yǎng)區(qū)劃定技術(shù)指南》；環(huán)保部還公布了《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)稅法》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來約束和解決畜禽養(yǎng)殖污染問題。《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2015-2030年)》規(guī)劃到2020年和2030年養(yǎng)殖廢棄物綜合利用率分別達(dá)到75％和90％以上，規(guī)模化養(yǎng)殖場畜禽糞污基本達(dá)到資源化利用，實(shí)現(xiàn)生態(tài)消納或達(dá)標(biāo)排放。由于很多奶牛養(yǎng)殖場存在前期規(guī)劃未考慮種養(yǎng)結(jié)合或者后期土地流轉(zhuǎn)困難等問題，目前大多數(shù)規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖場周圍沒有配套相應(yīng)的用地，奶牛養(yǎng)殖業(yè)逐漸脫離了種植業(yè)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大系統(tǒng)，向高度規(guī)?；?、集約化、專業(yè)化和區(qū)域化的道路發(fā)展，產(chǎn)生的大量廢棄物在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中得不到充分有效利用，給當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成了極大危害。

綜上所述，對于很難實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合模式的奶牛養(yǎng)殖場，需要做到廢水達(dá)標(biāo)排放。但奶牛養(yǎng)殖場糞污濃度很高，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的建設(shè)成本和運(yùn)行成本很高，養(yǎng)殖場很難接受。因此，研究奶牛養(yǎng)殖場糞污處理方法，對奶牛場糞污處理至關(guān)重要。

目前，已有專利公開奶牛場糞污處理的方法，如中國專利文獻(xiàn)cn104310706a公開了一種存欄500頭以下牧場型干清糞奶牛場糞污綜合處理方法，將包括少量的牛糞污水，經(jīng)格柵過濾、厭氧發(fā)酵、好氧處理后通過混灌池配比，直接用于種植業(yè)利用，收集的固體糞便直接輸送到堆糞棚作為二次資源化利用的原料儲備，或者作為蚯蚓養(yǎng)殖的基質(zhì)或直接堆漚腐熟肥直作為肥料用于種植業(yè)。該方法將糞便和污水分類收集分類處理，有效改善養(yǎng)殖場及周邊的環(huán)境衛(wèi)生，能實(shí)現(xiàn)糞污資源化利用；但沒有考慮到牛場糞污的源頭減量處理，污水經(jīng)過格柵過濾，不能有效的過濾掉糞便，使得收集的廢水中糞便的濃度較高，處理成本較高。再如，中國專利文獻(xiàn)cn104743755a公開了一種存欄3000頭以上牧場型干清糞奶牛場糞污綜合處理方法，該方法包括固體糞便的干清糞處理工藝，污水經(jīng)調(diào)節(jié)池后進(jìn)行固液分離，液體進(jìn)入勻漿池并在usr和uasb反應(yīng)器進(jìn)行厭氧反應(yīng)，然后在好氧池中進(jìn)行曝氣處理，處理后污水在混灌池混合后用于種植業(yè)或回沖擠奶廳等步驟。該方法能實(shí)現(xiàn)糞污資源化利用，但同樣沒有考慮到牛舍糞污的源頭減量，處理成本較高。

因此，研究開發(fā)一種能夠有效實(shí)現(xiàn)糞污源頭減量、廢水達(dá)標(biāo)排放、工藝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便、建設(shè)及運(yùn)行成本低的大型奶牛場糞污處理方法勢在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種存欄1000頭以上的大型奶牛養(yǎng)殖場糞污源頭減量處理系統(tǒng)及處理方法，實(shí)現(xiàn)奶牛場糞污的處理簡單化，并達(dá)到“零污染”、“零排放”，降低處理成本。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種存欄1000頭以上的大型奶牛養(yǎng)殖場糞污源頭減量處理系統(tǒng)，包括奶牛舍、廢水收集管、集水池和集糞池，其特征在于，奶牛舍地面上間隔設(shè)置有溝槽，奶牛舍地面及溝槽的內(nèi)壁鋪設(shè)有防滲膜，防滲膜上方鋪設(shè)有自潔式透水磚；所述溝槽與廢水收集管相連通，廢水收集管與集水池相連，集水池設(shè)置于奶牛舍一端；集糞池與奶牛舍一端相連通。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述溝槽為v型溝槽，沿奶牛舍長度方向設(shè)置，相鄰溝槽相互平行；v型溝槽的長度與奶牛舍長度相同，v型溝槽頂端開口的寬度為3-5cm，v型溝槽之間的間隔為10-50cm。自潔式透水磚上的污水可以透過自潔式透水磚自動滲濾至溝槽內(nèi)，便于收集。

優(yōu)選的，所述v型溝槽頂端開口的寬度為4cm，v型溝槽之間的間隔為10cm。

優(yōu)選的，所述v型溝槽匯集與廢水收集管相連通。

優(yōu)選的，所述v型溝槽自奶牛舍遠(yuǎn)離集水池的一端至連接廢水收集管的一端深度逐漸加深，v型溝槽的起始深度為4-8cm，v型溝槽底端與水平面之間的夾角為1-10°。溝槽的傾斜設(shè)置，便于滲濾廢水的收集。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述v型溝槽底端與水平面之間的夾角為5°。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述奶牛舍地面水平設(shè)置，防滲膜與奶牛舍地面及溝槽的內(nèi)壁相貼合，自潔式透水磚水平鋪設(shè)于防滲膜上面。奶牛舍地面、防滲膜和自潔式透水磚都為水平鋪設(shè)，利于刮糞板工作。

優(yōu)選的，自潔式透水磚以長和寬組成的面為底面水平鋪設(shè)。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述自潔式透水磚之間通過澆筑混凝土固定；以此防止刮糞板帶動自潔式透水磚而脫落。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述自潔式透水磚的長×寬×高的規(guī)格為150×50×30-300×200×100mm，抗壓強(qiáng)度為20-50mp，透水率為3-10mm/s。

優(yōu)選的，所述自潔式透水磚的長×寬×高的規(guī)格為200×100×60mm，抗壓強(qiáng)度為25mp，透水率為5mm/s。

本發(fā)明所述的自潔式透水磚為市售產(chǎn)品，江蘇優(yōu)凝舒布洛克公司有售。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述防滲膜為hdpe防滲膜。

優(yōu)選的，所述hdpe防滲膜的厚度為0.8-1.2mm，水蒸汽滲透系數(shù)k<＝1.0*10^-13cm/(cm²·s·pa)。

本發(fā)明所述hdpe防滲膜為高密度聚乙烯膜，為市售產(chǎn)品，上海寬若環(huán)境襯墊科技有限公司有售。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述大型奶牛養(yǎng)殖場糞污源頭減量處理系統(tǒng)還包括刮糞板，所述刮糞板設(shè)置于奶牛舍地面上；所述刮糞板采用現(xiàn)有的自動刮糞板裝置設(shè)置于奶牛舍地面；所述自動刮糞板裝置北京恒源信環(huán)境控制技術(shù)有限公司有售，按商品安裝規(guī)則安裝在奶牛舍地面即可。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述集糞池的頂端低于溝槽或與溝槽相平齊。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述集糞池和集水池設(shè)置在奶牛舍的同一端。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在奶牛舍中間沿奶牛舍長度方向設(shè)有奶牛采食區(qū)，奶牛采食區(qū)的長度與奶牛舍的長度相同。

利用上述奶牛養(yǎng)殖場糞污源頭減量處理系統(tǒng)進(jìn)行糞污源頭減量的處理方法，包括步驟如下：

奶牛產(chǎn)生的糞污中的污水通過自潔式透水磚過濾進(jìn)入溝槽，由防滲膜收集，通過廢水收集管，最后匯集進(jìn)入集水池；過濾污水后的糞便留在自潔式透水磚上，通過刮糞板刮入集糞池；集糞池中的糞便經(jīng)固液分離，產(chǎn)生的少量污水部分回流至集糞池，用于稀釋集糞池糞污，另一部分污水經(jīng)厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣用于奶牛場，沼渣和沼液作為農(nóng)田有機(jī)肥料。

本發(fā)明所述奶牛產(chǎn)生的糞污中的污水是指奶牛產(chǎn)生的尿液、奶牛飲水灑落的水以及糞便中的污水。

本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)如下：

本發(fā)明采用的自潔式透水磚，目前主要應(yīng)用于城市道路建設(shè)中，其特點(diǎn)是將光觸媒技術(shù)應(yīng)用于混凝土透水地磚中，在光的照射下，會產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應(yīng)，同時產(chǎn)生出氧化能力極強(qiáng)的自由氫氧基和活性氧，具有很強(qiáng)的光氧化還原功能，可氧化分解各種有機(jī)化合物和部分無機(jī)物，把有機(jī)污染物分解成無污染的水(h2o)和二氧化碳(co2)，因而其具有極強(qiáng)的防污自潔、凈化空氣與水的功能；將自潔式透水磚鋪設(shè)于奶牛舍地面，能夠有效解決透水地磚孔隙容易被糞便堵塞的問題，同時在自潔式透水磚下面鋪設(shè)有防滲膜，避免了糞污中的廢水滲入土壤從而造成土壤污染的問題。

奶牛產(chǎn)生的糞污中的污水透過自潔式透水磚，進(jìn)入溝槽，經(jīng)過廢水收集管進(jìn)入集水池；由于集水池中的廢水幾乎不含有糞便，廢水污染的指標(biāo)較低，經(jīng)砂生物濾池或氧化塘處理后即可達(dá)到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》或《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，即能達(dá)標(biāo)排放；過濾污水后的糞便留在自潔式透水磚上部，通過刮糞板刮入集糞池；集糞池中的糞便濃度較高，大大減少了固液分離后污水的產(chǎn)生量，產(chǎn)生的少量污水部分回流至集糞池用于稀釋糞污，達(dá)到管道輸送的目的，避免車輛運(yùn)輸糞污灑落和產(chǎn)生異味污染，減少清水的加入量；部分污水經(jīng)厭氧發(fā)酵后，產(chǎn)生的沼氣用于牛場，所產(chǎn)生的沼渣和沼液作為農(nóng)田有機(jī)肥料，減少了糞便固液分離后所產(chǎn)生污水的處理成本。

奶牛養(yǎng)殖場糞污經(jīng)本發(fā)明源頭減量系統(tǒng)處理前后廢水和糞便的指標(biāo)如表1所示，從表1中可以看出，應(yīng)用源頭減量處理系統(tǒng)前刮糞板刮出的糞污ts含量為12-15％，濃度較低，說明其中牛尿及奶牛飲水灑落的水較多，和糞便混合在一起很難處理；應(yīng)用源頭減量處理系統(tǒng)后，經(jīng)自潔式透水磚過濾，由溝槽收集的廢水污染指標(biāo)較低，經(jīng)砂生物濾池或氧化塘處理后即可達(dá)到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》或《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》；而通過源頭減量系處理統(tǒng)后，刮糞板收集的糞便ts濃度較高，可以達(dá)到28-30％，大大減少了固液分離后污水的產(chǎn)生量，產(chǎn)生的少量污水部分回流至奶牛舍集糞池用于稀釋糞污，部分厭氧發(fā)酵后農(nóng)田利用，減少了糞便固液分離后所產(chǎn)生污水的處理成本。

注：《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》出水cod為400mg/l，bod為150mg/l，ss為200mg/l，nh4⁺-n為80mg/l，tp為8mg/l?！掇r(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》出水cod為200mg/l，bod為100mg/l。

表1應(yīng)用源頭減量處理系統(tǒng)前后養(yǎng)殖場糞污指標(biāo)

本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明創(chuàng)造性的利用特殊建筑材料-自潔式透水磚的優(yōu)勢，將其應(yīng)用于奶牛養(yǎng)殖場牛舍，該透水磚利用光觸媒技術(shù)，可氧化分解進(jìn)入透水磚縫隙中的固體糞便，解決了透水磚孔隙容易堵塞的問題；同時自潔式透水磚對糞污中的廢水起到過濾作用，極大降低了廢水的污染程度，廢水中糞便濃度較低，處理簡單，可以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，降低了處理成本，適合種養(yǎng)結(jié)合不緊密或周圍土體與養(yǎng)殖量不匹配的大型奶牛養(yǎng)殖場的糞污處理。

2、留在自潔式透水磚上部的糞便經(jīng)集糞池收集，然后經(jīng)固液分離后，所得到的污水量少，濃度較高(ts含量達(dá)到8-10％)，利于厭氧發(fā)酵的進(jìn)行；本發(fā)明的系統(tǒng)可以有效減少固液分離后污水的產(chǎn)生量，源頭減量達(dá)到54％，降低了糞污的處理難度，節(jié)省了處理成本。

3、本發(fā)明使用防滲膜來收集廢水，避免了廢水滲入土壤中對土壤的污染；同時，防滲膜下面設(shè)置溝槽，溝槽通過設(shè)置深淺控制傾斜坡度，便于廢水的收集，且能保證自潔式透水磚平鋪在牛舍，便于刮糞板正常工作。

4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，建造方便，易維護(hù)使用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明糞污源頭減量處理的工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明大型奶牛養(yǎng)殖場糞污源頭減量處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是奶牛舍延圖2a-a方向的剖面圖。

圖4是奶牛舍延圖2b-b方向的剖面圖。

其中：1、奶牛舍，2、奶牛采食區(qū)，3、自潔式透水磚，4、刮糞板，5、集糞池，6、廢水收集管，7、集水池，8、防滲膜，9、溝槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述，但本發(fā)明保護(hù)范圍不限于此。

實(shí)施例1

一種大型奶牛養(yǎng)殖場糞污源頭減量處理系統(tǒng)，包括奶牛舍1、廢水收集管6、集水池7和集糞池5，奶牛舍地面上間隔設(shè)置有溝槽9，奶牛舍地面及溝槽9的內(nèi)壁鋪設(shè)有防滲膜8，防滲膜8上方鋪設(shè)有自潔式透水磚3；所述溝槽9的端部與廢水收集管6相連，廢水收集管6與集水池7相連，集水池7設(shè)置于奶牛舍1一側(cè)；集糞池5與奶牛舍1一端相連，集糞池5的頂端與溝槽9相平齊；所述集糞池5和集水池7設(shè)置在奶牛舍1的同一端。

所述溝槽9為v型溝槽，沿奶牛舍長度方向設(shè)置，相鄰溝槽相互平行；v型溝槽9的長度與奶牛舍1的長度相同，v型溝槽9頂端開口的寬度為4cm，v型溝槽之間的間隔為10cm，v型溝槽9從奶牛舍一端至連接廢水收集管6的一端深度逐漸加深，v型溝槽9的起始深度為5cm，v型溝槽9的底端與水平面之間的夾角為5°。

所述奶牛舍地面水平設(shè)置，防滲膜8與奶牛舍地面及溝槽9的內(nèi)壁相貼合，自潔式透水磚3水平鋪設(shè)于防滲膜8上面。

所述自潔式透水磚3以長和寬組成的面為底面水平鋪設(shè)；自潔式透水磚之間通過澆筑混凝土固定；

所述自潔式透水磚3的長×寬×高的規(guī)格為200×100×60mm，抗壓強(qiáng)度為25mp，透水率為5mm/s，江蘇優(yōu)凝舒布洛克公司有售；

所述防滲膜8為hdpe防滲膜，厚度1.0mm，水蒸汽滲透系數(shù)k<＝1.0*10^-13cm/(cm²·s·pa)，上海寬若環(huán)境襯墊科技有限公司有售；

所述大型奶牛養(yǎng)殖場糞污源頭減量處理系統(tǒng)還包括刮糞板，所述刮糞板設(shè)置于奶牛舍地面上；所述刮糞板采用現(xiàn)有的自動刮糞板裝置設(shè)置于奶牛舍地面；所述自動刮糞板裝置北京恒源信環(huán)境控制技術(shù)有限公司有售，按商品安裝規(guī)則安裝在奶牛舍即可；

本實(shí)施例中，在奶牛舍1的中間沿奶牛舍1的長度方向設(shè)有奶牛采食區(qū)2，奶牛采食區(qū)2的長度與奶牛舍1的長度相同。

實(shí)施例2

利用實(shí)施例1的糞污源頭減量處理系統(tǒng)處理存欄2000頭奶牛養(yǎng)殖場糞污的方法，步驟如下：

奶牛在自潔式透水磚3上面活動，產(chǎn)生的糞尿及飲水過程中灑落的水等糞污中的污水通過自潔式透水磚3過濾，進(jìn)入溝槽9，由防滲膜8收集，通過廢水收集管6，最后匯集進(jìn)入集水池7；過濾污水后的糞便留在自潔式透水磚3上，通過刮糞板4刮入集糞池5；集糞池5中的糞便經(jīng)固液分離，產(chǎn)生的少量污水回流至集糞池5，用于稀釋集糞池5中的糞污，另一部分污水經(jīng)厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣用于奶牛場，沼渣和沼液作為農(nóng)田有機(jī)肥料。

如表2所示，存欄2000頭奶牛的養(yǎng)殖場，若不應(yīng)用源頭減量處理系統(tǒng)，糞污經(jīng)固液分離后每天產(chǎn)生的污水量為100t，而應(yīng)用源頭減量處理系統(tǒng)后，留在自潔式透水磚上面的糞便經(jīng)固液分離后每天產(chǎn)生的污水量僅為46t，源頭減量達(dá)到54％。

表2應(yīng)用源頭減量處理系統(tǒng)前后固液分離污水產(chǎn)生量及指標(biāo)

實(shí)施例3

利用實(shí)施例1的糞污源頭減量處理系統(tǒng)處理存欄4000頭奶牛養(yǎng)殖場糞污的方法，步驟如下：

奶牛在自潔式透水磚3上面活動，產(chǎn)生的糞尿及飲水過程中灑落的水等糞污中的污水通過自潔式透水磚3過濾，進(jìn)入溝槽9，由防滲膜8收集，通過廢水收集管6，最后匯集進(jìn)入集水池7；過濾污水后的糞便留在自潔式透水磚3上，通過刮糞板4刮入集糞池5；集糞池5中的糞便經(jīng)固液分離，產(chǎn)生的少量污水回流至集糞池5，用于稀釋集糞池5中的糞污，另一部分污水經(jīng)厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣用于奶牛場，沼渣和沼液作為農(nóng)田有機(jī)肥料。

如表3所示，一個存欄4000頭奶牛的養(yǎng)殖場，若不應(yīng)用源頭減量處理系統(tǒng)，糞污固液分離后每天產(chǎn)生的污水量為220-250t，而應(yīng)用源頭減量系統(tǒng)后，糞污固液分離后每天產(chǎn)生的污水量僅為105-120t，糞污源頭減量達(dá)到50％以上。

表3應(yīng)用源頭減量處理系統(tǒng)前后固液分離污水產(chǎn)生量及指標(biāo)