一种猪粪尿水无臭资源化处理方法和应用

技术领域

本发明属于猪粪尿水资源化利用技术领域，尤其涉及一种猪粪尿水无臭资源化处理方法和应用。

背景技术

猪场粪污处理主推技术，在养殖舍内的排水沟中注入一定量的水，猪粪尿水、冲洗用水和饲养管理用水全部排放到缝隙地板的粪沟中储存一定时间后(一般为1-2个月)，待粪沟满后，打开出口的闸门，将沟中的粪水排除，使粪水流入粪便主干沟，进入地下粪池或用泵抽吸到地面储粪池。该方法恶臭很重，影响养殖环境，粪水混合物污染物浓度高，后续处理难度大，处理成本高。

干猪粪工艺主推方法，粪污一经产生就将干粪和尿水分离，干猪粪脱水到含水量80％后，调整到50-65％，经好氧堆肥一个月生产有机肥，臭味很厉害。尿和污水采用厌氧发酵产沼气、沼液、沼渣，沼气做自备能源，沼渣制有机肥掺料，沼液储存一定时间后农用或按高浓度有机废水经处理后达标排放，处理过程中臭味很重，处理时间长，占地面积大，处理成本高。

公开的专利用于收集粪、尿、水一起进入水解罐进行处理的方法。干猪粪和尿、水比例为1：10-12，粪、尿、水不经固液分离一起进入水解罐进行化学水解、研磨后再进行离心分离。但是该方法水解罐、研磨机装置很大，造价很高。然后离心分离，离心渣返回水解，离心液经过滤机、蒸发浓缩机组制水溶肥，虽技术先进、成熟可靠，但需蒸发浓缩出大量水分，能耗大。

传统生物滤池、陶粒滤料靠形成的生物膜净化污水，生物膜体积小，密度小，易脱落，净化效果受到限制。达到运行周期需反冲洗时生物膜易脱落，恢复正常运行时间长。磁强化采用的恒磁场是磁板式体积大，磁场强度受限。传统采用空气曝气含氧量(21％)低，造成溶解氧量低，鼓风量大，能耗大。

公知的试验项目磁强化是平滑永磁极的恒磁场，产生的磁力线密度低，磁场强度低，永磁体的体积大，制造成本高。

发明内容

本发明的目的是为了解决猪粪尿水处理过程中产生的恶臭以及资源化处理的问题，提供了一种猪粪尿水无臭资源化处理方法和应用。

本发明提供的粪尿水无臭资源化处理技术，包括猪粪、尿水调pH至3-4.5投加酸性功能菌，利用分子筛富氧曝气进行无臭发酵处理及固液分离后的尿水经一级高梯度磁强化厌氧生物滤罐和二级高梯度磁强化富氧曝气生物滤罐处理，都是在酸性pH3-4.5情况下，使尿水中自然存在的微生物得到酸性驯化，自然筛选，投入的酸性微生物强化酸性发酵，整个过程无臭味。做到了源头除臭、优于后端除臭的创新。在酸性条件下固液分离的酸性干猪粪和一、二级生物滤罐分离的微生物絮体混和、脱水的含水80％的酸性固形物，又利用发明者已公开的专利通过酸性水解制符合国家相关标准(如国标GB/T17419-2018等)各项技术指标的小分子有机水溶肥。尿水经二级厌氧和富氧曝气生物滤罐处理后，再消毒处理就是无臭微酸性水，循环利用做为冲洗水，实现整体全过程源头除臭。此种全过程源头除臭比产生臭味后末端的除臭要节省大量占地面积和投资，这是一种创新性的全过程源头除臭方法，同时也实现了无恶臭的清洁化养猪。

用高梯度磁极实现高梯度磁场，比平滑磁极的恒磁场明显减少永磁磁体体积三分之二，增加磁场强度，减少制造成本，是磁场强化方法的创新。

污水处理传统的空气曝气，含氧量21％，通过分子筛富氧机制造的富氧含氧量40-80％，富氧曝气量比空气减少近2-4倍，风机功率和电耗减少近2-4倍。是污水和尿水传统处理曝气方法的一种创新。传统尿水处理采用的生化方法，接触氧化的生物膜法和曝气生物滤池的生物膜法明显优于活性污泥全混合法。但普遍采用的曝气生物滤池的滤料陶粒是高温烧结而成，生产成本高。靠陶粒滤料形成的微生物膜来净化尿水，分解有机物，缺点和不足是生物膜的形成有时间性，不仅形成缓慢，而且容易老化脱落，特别是反冲洗时更易脱落，恢复运转需降低滤速经过一定时间才能缓慢形成生物膜。采用廉价的聚苯乙烯废泡沫塑料，经粉碎筛分后的泡沫塑料粒子做成漂浮的泡沫塑料颗粒滤料，不仅生产成本比陶粒滤料低得多，而且陶粒滤料孔隙率才40％，泡沫塑料颗粒滤料孔隙率高达90-95％，更加上泡沫塑料滤料是疏水性滤料，不沾水，也不沾泥，在泡沫塑料空隙间形成微生物絮体，不形成生物膜，含有的微生物数量多，相当于微生物载体，平均体积是生物膜的三倍，密度比生物膜得密度大2.5倍，净化效果比陶粒生物膜效果好得太多。具体体现在滤速比陶粒滤速高一倍多，再生周期长二倍。再一个优越性是取消了反冲洗系统，采取罐内冲洗时，降低上向流水头，使泡沫塑料滤料松散拉开，使其中得微生物絮体快速下沉到滤罐下端的絮体斗内，与水分离。向上水头上下脉冲式振荡冲洗三次，1-3min就恢复正常运行。由于生物絮体形成得快，恢复正常时间短，利用废泡沫塑料经粉碎筛分后做滤料，代替陶粒滤料，利用形成的微生物絮体代替陶粒生物膜是一大创新。

第一方面，一种猪粪尿水无臭资源化处理方法，采用如下技术方案：

一种猪粪尿水无臭资源化处理方法，包括以下步骤：

步骤(1)，猪粪尿水池中加酸调节pH至3-4.5，利用分子筛富氧机产生的富氧曝气，投加酸性功能菌进行无臭发酵，固液分离得到干猪粪和尿水；

步骤(2)，将步骤(1)得到的尿水进行高梯度磁强化一级厌氧生物滤罐处理；

步骤(3)，步骤(2)高梯度磁强化一级厌氧生物滤罐处理后的出水再经过二级高梯度磁强化富氧生物滤罐处理，处理后出水进行消毒后，用于冲洗水循环利用；

步骤(4)，将步骤(1)得到的干猪粪、步骤(2)高梯度磁强化一级厌氧生物滤罐和步骤(3)高梯度磁强化二级富氧曝气生物滤罐产生的微生物絮体机械脱水混合，达含水量≤80％制备小分子有机水溶肥。

通过采用上述技术方案，猪粪尿水池中加酸调节pH至3-4.5，培养驯化自然筛选耐酸微生物并投加能耐酸的功能微生物，处理全过程无臭味，明显优于传统方法的厌氧发酵1-2个月，也优于末端除臭。全过程不产生恶臭气体，优化养殖环境。

发酵后的猪粪尿水经固液分离，干猪粪同一级高梯度磁强化厌氧生物滤罐、二级高梯度磁强化富氧曝气生物滤罐产生的微生物絮体经混和后机械脱水含水量≤80％后，制备小分子有机水溶性肥料，尿水经高梯度磁强化一级厌氧、二级富氧曝气生物滤罐处理整个处理周期为7h，生产全过程无臭，比传统方法厌氧发酵一个月及以上并产生恶臭和其它温室气体相比较，明显缩短处理时间，全过程无臭，大大节省占地面积和投资。

固液分离后的尿水经高梯度磁强化一级厌氧滤罐和二级高梯度磁强化富氧曝气滤罐处理，其出水的悬浮物SS和水溶性固体、COD、BOD都达到《畜禽养殖业污水排放标准》可用于冲洗的回用水。

采用二级高梯度磁强化生物滤罐处理，比传统的曝气生物滤池工艺较优越，采用高梯度磁强化处理，使尿、水的极性增强，再加上富氧曝气，使溶解氧量提高，减少曝气量70％，节省电耗60％，经高梯度磁强化处理的粪、尿、水，其中自然耐酸微生物和投加分泌有机酸的功能微生物活性增强，繁殖能力加快，分解尿、水中的有机物能力增强，比传统的恒磁强化的恒磁场处理明显减少磁体体积70％，增强磁强化效果，降低制造成本。

优选的，步骤(1)中，所述酸性功能菌选自亚罗解脂酵母CICC1664、黑曲霉ACCC30160、嗜热脂环酸芽孢杆菌ACCC10221T中的一种或多种；将所述酸性功能菌预先混和培养成液体菌剂，有效活菌数为10-30亿/mL，添加量为尿水的1-5％，发酵时间为24-96h。

通过采用上述技术方案，驯化筛选自然耐酸菌和投加分泌有机酸功能菌以使发酵时间缩短，不产生恶臭，有利于后续生物处理。

优选的，步骤(2)中，所述高梯度磁强化一级厌氧生物滤罐处理，滤速为1-5m/h，水力停留时间为1-4h，再生周期为48-72h，BOD

优选的，步骤(3)中，所述二级高梯度磁强化富氧曝气生物滤罐处理，滤速为1-2m/h，水力停留时间为1-2.5h，再生周期为48-96h，BOD

通过采用上述技术方案的情况下，控制生物滤罐的处理参数，能够使处理效率大幅提升，出水达到相关的回用冲洗水的技术指标。

进一步地，所述一级高梯度磁强化厌氧生物滤罐和二级高梯度磁强化富氧曝气生物滤罐中的滤料为聚苯乙烯的废包装盒泡沫塑料经粉碎筛分后的不规则颗粒，孔隙率为90-95％；所述一级高梯度磁强化厌氧生物滤罐中滤料颗粒粒径为4-10mm，厚度为1.0-2.6m；所述二级高梯度磁强化富氧曝气生物滤罐中滤料颗粒粒径为1-3mm，厚度为1.0-2.6m。

通过采用上述技术方案，聚苯乙烯泡沫塑料滤料孔隙率大为90-95％，不形成生物膜，形成微生物絮体，被吸附的微生物浓度高，在孔隙间的微生物絮体因上向流的水流产生的推力，使形成的絮体体积大而坚挺，比生物膜体积大三倍及以上，密度大二倍及以上，微生物数量比生物膜多出三倍，净化效果好。

优选的，所述二级高梯度磁强化富氧曝气生物滤罐所采用分子筛富氧机的富氧含氧量达40-80％，气水比为(0.2-0.5)：1.0，富氧曝气溶解氧量为8-10mg/L。

优选的，所述一级高梯度磁强化厌氧生物滤罐和所述二级高梯度磁强化富氧曝气生物滤罐达到再生周期时，采用正向冲洗，所述正向冲洗采用罐内上向流的水头下降，滤料自然拉散开，正向上下脉冲振荡冲洗时间为1-3min，冲幅0.5-1.0m。

通过采用上述技术方案，采用上向流的水头下降，滤料自然拉散开，滤料间隙中的微生物絮体因密度大，体积大，迅速下沉到过滤罐下端的絮体斗中，实现微生物絮体与滤料分离，不用反冲洗，省去反冲洗系统，简化工艺节省投资。

优选的，高梯度磁强化磁极采用锯齿状磁极，所述锯齿状磁极的相邻二端处之间的距离为10-40mm，中心磁场强度为1000-3000Gs，相对恢复磁导率6.0-16.0μTcc。

通过采用上述技术方案，采用高梯度磁强化处理并控制高梯度磁场强度，使尿、水的极性增强，使溶解氧量提高，再加上富氧曝气能减少曝气量70％，节省电耗三分之二，经高梯度磁强化处理的猪粪、尿、水，其中分泌有机酸的微生物活性增强，繁殖能力加快，分解尿、水中的有机物能力增强。

一种猪粪尿水无臭资源化处理方法的应用，采用如下技术方案：

一种猪粪尿水无臭资源化处理方法还可用于养牛场牛尿水的处理，用于餐厨类垃圾压榨浆水的处理，用于餐厨类垃圾离心分离浆水的处理，用于公厕以及下水化粪池中粪尿水处理。

通过采用上述技术方案，使养牛场牛尿水的处理，厨余类垃圾压榨浆水的处理，餐厨类垃圾离心分离浆水的处理，公厕以及下水化粪池中人粪尿水处理，也实现了无臭资源化的处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种猪粪尿水无臭资源化处理方法的应用工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图1和实施例，对本发明所述的一种猪粪尿水无臭资源化处理方法和应用作进一步具体描述。为描述简便需要，本文件无法穷举本发明所包含的所有可替代技术特征和实施方案，因此本领域的技术人员应知晓，本实施例内的任何技术特征和实施方案均不限制本发明的保护范围，该保护范围包括所有本领域技术人员不付出创造性劳动所采取的任何替代技术特征和实施方案。具体来说，将本发明中的任意技术特征进行替换或将本发明提供的任意两个及以上技术特征进行相互组合所得到的实施方案均应在本发明的保护范围内。实施例中未注明具体技术和条件者，按照本领域内文献所描述的技术和条件或按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购得到的常规产品。

实施例

实施例1

实施例1提供一种猪粪尿水无臭资源化处理方法，工艺流程图如图1所示。包括以下步骤：

步骤(1)，将猪场猪粪尿水池中加酸调节PH至3.0，曝气发酵62h，分子筛富养机产富氧量50％，投加酸性功能菌，加量为尿水的1％，曝气发酵时间62h，黑曲霉ACCC30160，有效活菌数30亿/mL。固液分离得到干粪和尿水，干粪含水率为80％；

步骤(2)，将步骤(1)得到的尿水进行一级高梯度磁强化厌氧生物滤罐处理和二级高梯度磁强化富氧曝气生物滤罐处理的滤料为聚苯乙烯的废包装盒泡沫塑料经粉碎筛分后的不规则颗粒，孔隙率为95％，滤料颗粒粒径为10mm，厚度为1.8m，滤速为3.5m/h，水力停留时间为2.5h，BOD

步骤(3)，步骤(2)的出水经过二级磁强化富氧曝气生物滤罐处理，滤料为聚苯乙烯的废包装盒泡沫塑料经粉碎筛分后的不规则颗粒，孔隙率为95％；一级磁强化生物滤罐中滤料颗粒粒径为2mm，厚度为1.8m；一级磁强化生物厌氧滤罐的滤速为1m/h，水力停留时间为1.6h，BOD

步骤(4)，将步骤(1)得到的干猪粪、步骤(2)高梯度磁强化一级厌氧生物滤罐和步骤(3)高梯度磁强化二级富氧曝气生物滤罐产生的微生物絮体机械脱水混合，达含水量≤80％后按着本发明者其它公开的专利方法，按照符合国家相关标准(如国标GB/T17419-2018等)技术指标制备小分子有机水溶肥。

其中，高梯度磁强化磁极采用高梯度磁极，高梯度磁强化的尖端处磁极中心磁场强度为3000GS，相对恢复磁导率8μTcc。

实施例2

实施例2提供一种猪粪尿水无臭资源化处理方法，包括以下步骤：

步骤(1)，将猪场猪粪尿水池中加酸调节pH至4.0，分子筛富氧含量达60％，投加酸性功能菌黑曲霉Accc30160,有效活菌数为30亿/mL，加量为尿水的1％。曝气发酵62h，固液分离得到干猪粪和尿水。

步骤(2)，将步骤(1)得到的尿水进行一级高梯度磁强化厌氧生物滤罐处理滤料为聚苯乙烯的废包装盒泡沫塑料经粉碎筛分后的不规则颗粒，孔隙率为90％，滤料颗粒粒径为10mm,厚度为1.8m，滤速为3.5m/h，水力停留时间为2.5h，BOD负荷为4.5kg/(kg·d)，曝气量为气水比0.5：1.0；冲洗采用水头下降，滤料自然拉散开，上下振荡脉冲洗时间为1min，冲幅0.5m。

步骤(3)，步骤(2)的出水经过二级高梯度磁强化富氧曝气生物滤罐处理，滤料为聚苯乙烯的废包装盒泡沫塑料经粉碎筛分后的不规则颗粒，孔隙率为90％；一级磁强化生物滤罐中滤料颗粒粒径为4mm，厚度为1m；滤料颗粒粒径为2mm，厚度为1.8m；滤速为1.5m/h，水力停留时间为1.6h，BOD

步骤(4)，将步骤(1)得到的干猪粪、步骤(2)高梯度磁强化一级厌氧生物滤罐和步骤(3)高梯度磁强化二级富氧曝气生物滤罐产生的微生物絮体机械脱水混合，达含水量≤80％后按着本发明者其它公开的专利方法，按照符合国家相关标准(如国标GB/T17419-2018等)技术指标制备小分子有机水溶肥。

其中，高梯度磁强化磁极采用高梯度磁极，高梯度磁强化的磁极尖端处磁极中心磁场强度为2000GS,相对恢复磁导率10μTcc。

实施例3

实施例3提供一种猪粪尿水无臭资源化处理方法，包括以下步骤：

步骤(1)，将猪场猪粪尿水池中加酸调节pH至4.5，分子筛富氧量达80％，投加酸性功能菌，嗜热脂环酸芽孢杆菌ACCC10221

步骤(2)，将步骤(1)得到的尿水进行高梯度磁强化二级厌氧生物滤罐处理，滤料为聚苯乙烯的废包装盒泡沫塑料经粉碎筛分后的不规则颗粒，孔隙率为92％，滤料颗粒粒径为1mm，厚度为1m，滤速为2.0m/h，水力停留时间为1h，BOD

步骤(3)，步骤(2)的出水经过二级高梯度磁强化富氧曝气生物滤罐处理，滤料为聚苯乙烯的废包装盒泡沫塑料经粉碎筛分后的不规则颗粒，孔隙率为93％；一级磁强化生物滤罐中滤料颗粒粒径为1mm，厚度为1.0m；水力停留时间为1hBOD负荷为4.5kg/(kg·d)kgBOD需富氧量0.2kg，采用分子筛富养机富氧量达40％，富氧曝气溶解氧量为10mg/L,,q气水比为0.5：1.0。冲洗采用水头下降，滤料自然拉散开，上下振荡脉冲洗时间为2min，冲幅0.8m。

步骤(4)，将步骤(1)得到的干猪粪、步骤(2)高梯度磁强化一级厌氧生物滤罐和步骤(3)高梯度磁强化二级富氧曝气生物滤罐产生的微生物絮体机械脱水混合，达含水量≤80％后按着本发明者其它公开的专利方法，按照符合国家相关标准(如国标GB/T17419-2018等)技术指标制备小分子有机水溶肥。

其中，高梯度磁强化磁极采用高梯度磁极，高梯度磁强化的磁极尖端处磁极中心磁场强度为2000GS,相对恢复磁导率16μTcc。

指标检测

对实施例1-3做为冲洗水回收利用的尿水处理后的出水水质，采用原国家环境保护部、国家质量监督检验检疫总局发布的《畜禽养殖业污染排放标准》中的相关指标规定进行检测，检测结果如下：

其中BOD

对实施例1-3的本发明者已公开的专利技术生产的小分子有机水溶肥对照国标GB/T17419-2018各项指标和实测值如下；国标中的有机质≥10％，实测值为≥12％，国标中N+P

对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。