一种牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法

技术领域

本发明涉及牲畜养殖粪污水无污染处理技术领域，具体涉及一种牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法。

背景技术

由于我国养殖业规模化程度低，点多面广、总量巨大，养殖业废弃物治理困难等特点。

但随着社会的不断发展，养殖业从农户散养向规模化，集约化发展速度不断加速，养殖业废弃物治理工作的现状仍不容乐观，据统计，目前我国规模化养殖企业环保设施建设的比例仍然低于30％。而已建设施能够达标治理的还不到20％，已建设施长年有效运营管理的更是低于10％。

国家与地方政府出台的相关政策、法令、法规、规范、标准、条例、制度、实施计划，都对养殖业环保问题提出了以下要求：1、养殖业废弃物必须得到有效治理与消纳，不能对环境构成二次污染；2、养殖业必须走循环经济的道路，实现生态养殖，废弃物资源再生利用。

现有的养殖场，对养殖废弃物一般采用直接外排或发酵沼气无害化的处理方式。

养殖废弃物的直接外排，对周围环境构成了无法挽回的危害；大量的粪便堆积如山，蚊蝇咀虫满天飞爬，臭味熏天；许多养殖密集地区空气恶臭，污水横流。人们呼吸不到新鲜的空气，找不到干净的水源。

养殖废弃物采用发酵沼气无害化的处理方式，会产生大量的沼液，但沼液不能直接排放，处理企业的沼液只能直接外运灌溉农田、苗圃苗木、果园等农业生产，不仅外部对沼液的直接使用量有限，且沼液的运输产生了大量的运输成本。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

1、现有的养殖场，养殖废弃物的直接外排，对空气和水源都造成了严重的污染；并且养殖业废弃物不能进行有效治理与消纳，不能实现废弃物资源的再生利用；

2、现有的养殖场，养殖废弃物采用发酵沼气无害化的处理方式，不仅外部对沼液的直接使用量有限，且沼液的运输产生了大量的运输成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法，以解决现有的养殖场，养殖废弃物一般都是直接外排，对空气和水源都造成了严重的污染的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法，包括下述步骤：

S1、将粪尿水收集池内收集的粪尿水进行干湿分离处理，得到S1清相和S1浓相，S1浓相回用于固态肥的生产原料；干湿分离处理的目的是将粪尿水中的固形物分离，根据需要可连续运行或间断运行；

S2、将S1清相通过膜澄清过滤装置进行澄清过滤，得到S2清相和S2浓相；S2浓相返回步骤S1再次进行干湿分离；膜澄清过滤装置主要用于分离粪尿水中的悬浮杂质及微生物，为后续步骤S3的有机质富集浓缩膜装置提供符合进液条件的清液；

S3、将S2清相通过有机质富集浓缩膜装置进行10倍以上的富集浓缩，得到S3浓相和 S3清相；S3浓相富集了S2清相中的-有机质、重金属等成分，S3清相中含有氨氮和少量低分子有机物；有机质富集浓缩膜装置主要用于浓缩有机质和重金属成分等；

S4、将S3浓相通过膜重金属分离装置进行重金属的分离，得到S4清相和S4浓相；S4清相是符合水溶性肥料相关重金属限量标准的富集液，可回用于还田改良土壤或者用于水溶性肥料的生产原料，S4浓相送入危废系统无害化处理；

S5、将S3清相通过氨氮富集浓缩膜装置进行水质净化，得到的S5清相和S5浓相，S5清相可达到DB51/2311-2016规模化畜禽养殖场污染物排放标准和GB 5084-2021农田灌溉水质基本控制项目限制标准，可用于农田灌溉或直接排放；S5浓相作为液体氮肥的生产原料。

进一步的，所述步骤S1中，进行干湿分离处理采用的是干湿分离机进行干湿分离，进行干湿分离时采用的滤网的过滤精度为0.05mm-0.5mm；干湿分离处理是在常压、温度≤50℃进行；

进一步的，所述步骤S2中，所述膜澄清过滤装置为微滤膜系统或超滤膜系统，过滤精度为0.01-0.3um；所述膜澄清过滤装置采用在线清洗方式，工作温度为10-60℃，工作压力≤6bar。

进一步的，所述步骤S2中，得到的S2清相的浊度≤1NTU。

进一步的，所述步骤S3中，所述有机质富集浓缩膜装置采用耐高压反渗透有机质富集浓缩膜装置，采用在线清洗方式，工作温度为10-60℃，工作压力≤80bar。

进一步的，所述步骤S4中，所述膜重金属分离装置采用分子截留量为100-1000Da的纳滤膜，对重金属富集浓缩100倍以上，采用在线清洗方式，工作温度为10-40℃，工作压力≤40bar。

进一步的，纳滤膜的分子截留量为600-800Da。

进一步的，所述步骤S5中，所述氨氮富集浓缩膜装置采用高截留率反渗透膜，装置采用在线清洗方式，工作温度为10-40℃，工作压力≤40bar。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

(1)本发明提供的牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法，实现了养殖粪尿水的资源生态循环利用，实现了废弃物资源的再生利用；将粪尿水处理后，得到的S1浓相为粪渣，可回用作为固态肥的生产原料；得到的S4清相为富集液，可回用于还田改良土壤或者回用于水溶性肥料的生产原料；得到的S5清相为净化水，可用于农田灌溉或直接排放；S5浓相作为液体氮肥的生产原料。避免了直接排放对对空气和水源造成的严重污染。

(2)本发明提供的牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法，在步骤S3中通过有机质富集浓缩膜装置进行10倍以上的富集浓缩，相当于将沼液进行了10倍以上的浓缩，进而将步骤S4得到的富集液(可回用于还田改良土壤或者回用于水溶性肥料的生产原料)的运输体积至少减少了90％，大大减少了以养殖粪尿水发酵产沼气的项目大量沼液外运还田的运输费用。

(3)本发明提供的牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法，得到的S4浓相要进行危废无害化处理，但得到的S4浓相体积量小，大大减少了危废处理成本。

(4)本发明提供的牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法，经过步骤S4膜重金属分离装置进行重金属的分离处理后，得到的富集液具有低重金属、低抗生素、高有机质等特点，其回用于还田改良土壤或者回用于水溶性肥料的生产原料，是一种安全、有效的有机肥生产原料；

(5)本发明提供的牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法，解决了之前养殖场污水处理排放指标不稳定的问题，将粪尿水处理后，得到的净化水符合农灌回用或排放标准，可用于农田灌溉或直接排放。

具体实施方式

实施例1：

一种牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法，包括下述步骤：

S1、将粪尿水收集池内收集的粪尿水进行干湿分离处理，进行干湿分离处理采用的是干湿分离机进行干湿分离，进行干湿分离时采用的滤网的过滤精度为0.2mm；干湿分离处理是在常压、温度为45℃进行；得到S1清相和S1浓相，S1浓相回用于固态肥的生产原料；

S2、将S1清相通过膜澄清过滤装置进行澄清过滤，所述膜澄清过滤装置为微滤膜系统，过滤精度为0.1um；所述膜澄清过滤装置采用在线清洗方式，工作温度为40℃，工作压力为 6bar；得到S2清相和S2浓相；S2清相的浊度为0NTU，S2浓相返回步骤S1再次进行干湿分离；

S3、将S2清相通过有机质富集浓缩膜装置进行10倍的富集浓缩，所述有机质富集浓缩膜装置采用耐高压反渗透有机质富集浓缩膜装置，采用在线清洗方式，工作温度为40℃，工作压力为60bar；得到S3浓相和S3清相；

S4、将S3浓相通过膜重金属分离装置进行重金属的分离，浓缩倍数为100倍，所述膜重金属分离装置采用分子截留量700Da的纳滤膜，采用在线清洗方式，工作温度为30℃，工作压力为40bar；得到S4清相和S4浓相；S4清相回用于还田改良土壤或者回用于水溶性肥料的生产原料，S4浓相进入危废处理系统处理；

S5、将S3清相通过氨氮富集浓缩膜装置进行水质净化，所述氨氮富集浓缩膜装置采用高截留率反渗透膜，采用在线清洗方式，工作温度为30℃，工作压力为40bar；得到的S5清相和S5浓相，S5清相用于农田灌溉或直接排放；S5浓相作为液体氮肥的生产原料。

本实施例中，粪污处理前、后的粪尿水和清相的中污染物的检测是依据DB51/2311-2016 规模化畜禽养殖场污染物排放标准进行，检测结果如下表1所示：

表1实施例1中粪尿水和清相中污染物检测结果

本实施例中，清相的中重金属含量的检测是依据NY 1110-2010水溶肥料标准进行，检测结果如下表2所示：

表2实施例1中清相中重金属含量检测结果

实施例2：

一种牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法，包括下述步骤：

S1、将粪尿水收集池内收集的粪尿水进行干湿分离处理，进行干湿分离处理采用的是干湿分离机进行干湿分离，进行干湿分离时采用的滤网的过滤精度为0.5mm；干湿分离处理是在常压、温度40℃进行；得到S1清相和S1浓相，S1浓相回用于固态肥的生产原料；

S2、将S1清相通过膜澄清过滤装置进行澄清过滤，所述膜澄清过滤装置为超滤膜系统，过滤精度为0.3um；所述膜澄清过滤装置采用在线清洗方式，工作温度为10℃，工作压力为 4bar；得到S2清相和S2浓相；S2清相的浊度为1NTU，S2浓相返回步骤S1再次进行干湿分离；

S3、将S2清相通过有机质富集浓缩膜装置进行10倍的富集浓缩，所述有机质富集浓缩膜装置采用耐高压反渗透有机质富集浓缩膜装置，采用在线清洗方式，工作温度为10℃，工作压力为40bar；得到S3浓相和S3清相；

S4、将S3浓相通过膜重金属分离装置进行重金属的分离，浓缩倍数为100倍，所述膜重金属分离装置采用分子截留量为100Da的纳滤膜，采用在线清洗方式，工作温度为10℃，工作压力为30bar；得到S4清相和S4浓相；S4清相回用于还田改良土壤或者回用于水溶性肥料的生产原料，S4浓相进入危废处理系统无害化处理；

S5、将S3清相通过氨氮富集浓缩膜装置进行水质净化，所述氨氮富集浓缩膜装置采用高截留率反渗透膜，采用在线清洗方式，工作温度为10℃，工作压力为30bar；得到的S5清相和S5浓相，S5清相用于农田灌溉或直接排放；S5浓相作为液体氮肥的生产原料。

本实施例中，粪污处理前、后的粪尿水和清相的中污染物的检测是依据DB51/2311-2016 规模化畜禽养殖场污染物排放标准进行，检测结果如下表3所示：

表3实施例2中粪尿水和清相中污染物检测结果

本实施例中，清相的中重金属含量的检测是依据NY 1110-2010水溶肥料标准进行，检测结果如下表4所示：

表4实施例2中清相中重金属含量检测结果

实施例3：

一种牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法，包括下述步骤：

S1、将粪尿水收集池内收集的粪尿水进行干湿分离处理，进行干湿分离处理采用的是干湿分离机进行干湿分离，进行干湿分离时采用的滤网的过滤精度为0.05mm；干湿分离处理是在常压、温度50℃进行；得到S1清相和S1浓相，S1浓相回用于固态肥的生产原料；

S2、将S1清相通过膜澄清过滤装置进行澄清过滤，所述膜澄清过滤装置为微滤膜系统，过滤精度为0.01um；所述膜澄清过滤装置采用在线清洗方式，工作温度为60℃，工作压力为5bar；得到S2清相和S2浓相；S2清相的浊度为0NTU，S2浓相返回步骤S1再次进行干湿分离；

S3、将S2清相通过有机质富集浓缩膜装置进行10倍的富集浓缩，所述有机质富集浓缩膜装置采用耐高压反渗透有机质富集浓缩膜装置，采用在线清洗方式，工作温度为60℃，工作压力为50bar；得到S3浓相和S3清相；

S4、将S3浓相通过膜重金属分离装置进行重金属的分离，浓缩倍数为100倍，所述膜重金属分离装置采用分子截留量为1000Da的纳滤膜，采用在线清洗方式，工作温度为40℃，工作压力为35bar；得到S4清相和S4浓相；S4清相回用于还田改良土壤或者回用于水溶性肥料的生产原料，S4浓相进入危废处理系统处理；

S5、将S3清相通过氨氮富集浓缩膜装置进行水质净化，所述氨氮富集浓缩膜装置采用高截留率反渗透膜，采用在线清洗方式，工作温度为40℃，工作压力为35bar；得到的S5清相和S5浓相，S5清相用于农田灌溉或直接排放；S5浓相作为液体氮肥的生产原料。

本实施例中，粪污处理前、后的粪尿水和清相的中污染物的检测是依据DB51/2311-2016 规模化畜禽养殖场污染物排放标准进行，检测结果如下表5所示：

表5实施例3中粪尿水和清相中污染物检测结果

本实施例中，清相的中重金属含量的检测是依据NY 1110-2010水溶肥料标准进行，检测结果如下表6所示：

表6实施例3中清相中重金属含量检测结果

实施例4：

一种牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法，包括下述步骤：

S1、将粪尿水收集池内收集的粪尿水进行干湿分离处理，进行干湿分离处理采用的是干湿分离机进行干湿分离，进行干湿分离时采用的滤网的过滤精度为0.01mm；干湿分离处理是在常压、温度为20℃进行；得到S1清相和S1浓相，S1浓相回用于固态肥的生产原料；

S2、将S1清相通过膜澄清过滤装置进行澄清过滤，所述膜澄清过滤装置为微滤膜系统或超滤膜系统，过滤精度为0.2um；所述膜澄清过滤装置采用在线清洗方式，工作温度为50℃，工作压力为6bar；得到S2清相和S2浓相；S2清相的浊度为0.5NTU，S2浓相返回步骤S1 再次进行干湿分离；

S3、将S2清相通过有机质富集浓缩膜装置进行10倍的富集浓缩，所述有机质富集浓缩膜装置采用耐高压反渗透有机质富集浓缩膜装置，采用在线清洗方式，工作温度为50℃，工作压力为40bar；得到S3浓相和S3清相；

S4、将S3浓相通过膜重金属分离装置进行重金属的分离，浓缩倍数为100倍，所述膜重金属分离装置采用分子截留量为800Da的纳滤膜，采用在线清洗方式，工作温度为20℃，工作压力为30bar；得到S4清相和S4浓相；S4清相回用于还田改良土壤或者回用于水溶性肥料的生产原料，S4浓相进入危废处理系统无害化处理；

S5、将S3清相通过氨氮富集浓缩膜装置进行水质净化，所述氨氮富集浓缩膜装置采用高截留率反渗透膜，采用在线清洗方式，工作温度为10-40℃，工作压力≤40bar；得到的S5清相和S5浓相，S5清相用于农田灌溉或直接排放；S5浓相作为液体氮肥的生产原料。

本实施例中，粪污处理前、后的粪尿水和清相的中污染物的检测是依据DB51/2311-2016 规模化畜禽养殖场污染物排放标准进行，检测结果如下表7所示：

表7实施例4中粪尿水和清相中污染物检测结果

本实施例中，清相的中重金属含量的检测是依据NY 1110-2010水溶肥料标准进行，检测结果如下表8所示：

表8实施例4中清相中重金属含量检测结果

实施例5：

一种牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法，包括下述步骤：

S1、将粪尿水收集池内收集的粪尿水进行干湿分离处理，进行干湿分离处理采用的是干湿分离机进行干湿分离，进行干湿分离时采用的滤网的过滤精度为0.4mm；干湿分离处理是在常压、温度≤50℃进行；得到S1清相和S1浓相，S1浓相回用于固态肥的生产原料；

S2、将S1清相通过膜澄清过滤装置进行澄清过滤，所述膜澄清过滤装置为微滤膜系统或超滤膜系统，过滤精度为0.08um；所述膜澄清过滤装置采用在线清洗方式，工作温度为 25℃，工作压力为3bar；得到S2清相和S2浓相；S2清相的浊度为0.2NTU，S2浓相返回步骤S1再次进行干湿分离；

S3、将S2清相通过有机质富集浓缩膜装置进行10倍的富集浓缩，所述有机质富集浓缩膜装置采用耐高压反渗透有机质富集浓缩膜装置，采用在线清洗方式，工作温度为40℃，工作压力为50bar；得到S3浓相和S3清相；

S4、将S3浓相通过膜重金属分离装置进行重金属的分离，浓缩倍数为100倍，所述膜重金属分离装置采用分子截留量为600Da的纳滤膜，采用在线清洗方式，工作温度为25℃，工作压力为20bar；得到S4清相和S4浓相；S4清相回用于还田改良土壤或者回用于水溶性肥料的生产原料，S4浓相进入危废处理系统处理；

S5、将S3清相通过氨氮富集浓缩膜装置进行水质净化，所述氨氮富集浓缩膜装置采用高截留率反渗透膜，采用在线清洗方式，工作温度为25℃，工作压力为30bar；得到的S5清相和S5浓相，S5清相用于农田灌溉或直接排放；S5浓相作为液体氮肥的生产原料。

本实施例中，粪污处理前、后的粪尿水和清相的中污染物的检测是依据DB51/2311-2016 规模化畜禽养殖场污染物排放标准进行，检测结果如下表9所示：

表9实施例5中粪尿水和清相中污染物检测结果

本实施例中，清相的中重金属含量的检测是依据NY 1110-2010水溶肥料标准进行，检测结果如下表10所示：

表10实施例5中清相中重金属含量检测结果

实施例6：

一种牲畜养殖粪污水资源化利用及治理方法，包括下述步骤：

S1、将粪尿水收集池内收集的粪尿水进行干湿分离处理，进行干湿分离处理采用的是干湿分离机进行干湿分离，进行干湿分离时采用的滤网的过滤精度为0.2mm；干湿分离处理是在常压、温度为50℃进行；得到S1清相和S1浓相，S1浓相回用于固态肥的生产原料；

S2、将S1清相通过膜澄清过滤装置进行澄清过滤，所述膜澄清过滤装置为微滤膜系统或超滤膜系统，过滤精度为0.1um；所述膜澄清过滤装置采用在线清洗方式，工作温度为40℃，工作压力为6bar；得到S2清相和S2浓相；S2清相的浊度≤1NTU，S2浓相返回步骤S1再次进行干湿分离；

S3、将S2清相通过有机质富集浓缩膜装置进行10倍的富集浓缩，所述有机质富集浓缩膜装置采用耐高压反渗透有机质富集浓缩膜装置，采用在线清洗方式，工作温度为40℃，工作压力为60bar；得到S3浓相和S3清相；

S4、将S3浓相通过膜重金属分离装置进行重金属的分离，浓缩倍数为100倍，所述膜重金属分离装置采用分子截留量为200Da的纳滤膜，采用在线清洗方式，工作温度为40℃，工作压力为40bar；得到S4清相和S4浓相；S4清相回用于还田改良土壤或者回用于水溶性肥料的生产原料，S4浓相进入危废处理系统无害化处理；

S5、将S3清相通过氨氮富集浓缩膜装置进行水质净化，所述氨氮富集浓缩膜装置采用高截留率反渗透膜，采用在线清洗方式，工作温度为40℃，工作压力为40bar；得到的S5清相和S5浓相，S5清相用于农田灌溉或直接排放；S5浓相作为液体氮肥的生产原料。

本实施例中，粪污处理前、后的粪尿水和清相的中污染物的检测是依据DB51/2311-2016 规模化畜禽养殖场污染物排放标准进行，检测结果如下表11所示：

表11实施例6中粪尿水和清相中污染物检测结果

本实施例中，清相的中重金属含量的检测是依据NY 1110-2010水溶肥料标准进行，检测结果如下表12所示：

表12实施例6中清相中重金属含量检测结果