一种规模化奶牛养殖业环保处理系统的制作方法

本发明属于养殖场污物处理设备技术领域，具体涉及一种规模化奶牛养殖业环保处理系统。

背景技术：

近年来我国规模化养殖发展速度较快，但是粪尿处理、污废水处理及固废等污染治理水平却没有跟上养殖发展的速度，为此在环境问题上付出了一定的代价，随着养殖场规模的扩大，粪尿、污水量也相应增多，粪尿、污水的集中化造成环境压力不堪重负，很多地方偷排、违法处置，使得养殖场治污成为制约养殖规模发展的重要原因之一。

在通常情况下一头泌乳牛每日约产生35kg粪便和35kg尿液，清洗水平均每1000头牛每日约产生30-50t污废水，除了奶牛饮用和清洗奶杯、站台的水不能用二次用水之外，冲洗牛舍粪道、冲洗挤奶厅待挤区每日也需要大量用水，造成巨大的水资源浪费。

规模化奶牛养殖场牛舍中每日产生大量粪尿，是养殖场主要污染来源之一，牛舍中安装有饮水槽，饮水槽的排水量根据饮水的更换频率和牧场管理情况不同，在夏季温度较高地区牛舍中配有喷淋设备，用于给奶牛降温，所以在夏季会产生大量的污水混入牛粪尿中，此部分污染物浓度较大，cod浓度在30000mg/l以上，且ss含量很高，含有大量的腐殖酸、大量元素和微量元素及有机物质，是营养物质丰富的有机肥料；泌乳牛在待挤区也会产生大量粪尿，在传统养殖场运行中使用冲洗挤奶站台用水冲洗待挤区粪尿，导致浓度差异性较大的两类污水混合，增大了处理难度，除此之外，挤奶厅冲洗站台和奶杯用水量也较大，这部分污水水质相对较好，污染物浓度较低，可以采用常规污水处理方法处理达到农田灌溉标准；污水排量较大的还有生活及清洗用水，此部分的水质与冲洗奶杯和站台用水水质相近，可以一起处理。

若采用常规污水处理模式需要在预处理阶段去除其固体物质，需要投加大量的混凝剂，在处理过程中除了需要厌氧和好氧工艺还需要其它物理和化学方法才可达到排放标准，且粪尿中含有大量微生物及病菌，在外排前还需要做微生物杀菌处理，经过一系列复杂处理，最后粪尿中的有机物质全被消化，耗费大量人力物力和能源，对养殖业的经济负担极大，也没有体现生态社会的循环利用理念。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供了一种规模化奶牛养殖业环保处理系统，所述规模化奶牛养殖业环保处理系统利用分离设备将牛粪尿中较稀的液体分离出来，重新送入清洗管路之中，能够减少粪尿冲洗的新增水用量，同时在挤奶厅的待挤区冲洗也采用此操作过程，每日利用奶牛尿液的流动性进行冲洗，对污废水减量化起到较为明显的效果。

减量化的意义是显而易见的，牛粪尿本来是有机肥料的最佳来源之一，只要控制了新增水的引入，牛粪尿就可以作为资源重新利用，采用中温厌氧发酵方式对粪尿进行处理后，可产生可再生能源，并提取固体物质进行加工，可生产有机牛卧床垫料，也可以生产有机肥料等，如果没有减量化发酵效率和后端副产品的生产就会收到严重的制约，所以在进行污废水分类后，污废水减量化为后续处理工艺的实现奠定了更坚实的基础。

本发明的技术方案是：

一种规模化奶牛养殖业环保处理系统，包括牛舍粪尿收集循环利用模块、挤奶厅循环冲洗模块、奶牛粪尿中温厌氧发酵模块和污水处理模块，其中：

所述牛舍粪尿收集循环利用模块包括粪尿中转池、第一分筛机、粪尿浆液池和粪尿清液池，所述粪尿中转池和第一分筛机单向连通，所述第一分筛机分别与所述粪尿浆液池和所述粪尿清液池单向连通，所述粪尿浆液池与所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块单向连通，所述粪尿清液池与所述粪尿中转池单向连通；

所述挤奶厅循环冲洗模块包括待挤区冲洗部和奶厅转盘冲洗部，所述待挤区冲洗部包括待挤区收集池、第二分筛机、待挤区浆液池和待挤区清液池，所述待挤区收集池与所述第二分筛机单向连通，所述第二分筛机分别与所述待挤区浆液池和待挤区清液池单向连通，所述待挤区清液池与待挤区的清洗管路相连通；所述奶厅转盘冲洗部包括转盘收集池、第三分筛机、转盘浆液池和转盘清液池，所述转盘收集池与所述第三分筛机单向连通，所述第三分筛机分别与所述转盘浆液池和转盘清液池单向连通，所述转盘清液池与所述污水处理模块单向连通；所述待挤区浆液池和所述转盘浆液池分别与所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块单向连通；

所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块用于对所述粪尿浆液池、待挤区浆液池和所述转盘浆液池收集得到的混合物进行发酵处理，所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块包括混合调配池、厌氧罐、固液分离集料池、固液分离机、沼液池和第一氧化塘，所述粪尿浆液池、待挤区浆液池和所述转盘浆液池均与所述混合调配池单向连通，所述混合调配池、厌氧罐、固液分离集料池、固液分离机、沼液池和第一氧化塘依次单向连通；

所述污水处理模块用于对所述转盘清液池收集的污水进行发酵处理，所述污水处理模块包括酸化调节池、厌氧反应器、好氧反应器、二沉池、清水池和第二氧化塘，所述酸化调节池、厌氧反应器、好氧反应器、二沉池、清水池和第二氧化塘依次单向连通。

本发明中，所述单向连通的连通方向是指前一部件到后一部件，比如说a与b单向连通，连通方向为a到b。

整个系统的运行过程如下：在牛舍粪尿收集循环利用模块和挤奶厅循环冲洗模块中，粪尿分流治理，挤奶厅污染物浓度低的污水不进入粪尿处理系统，冲洗粪道的液体由挤奶厅用水改为粪尿收集后经分筛机的清液冲洗不会造成交叉污染；

从牛舍和挤奶厅待挤区收集的奶牛粪尿通过管道输送至奶牛粪尿中温厌氧发酵模块，所述混合调配池中配有搅拌机和增温管道使物料均匀混合，且温度、浓度、ph值达到一定要求，这一阶段物料所有参数均应满足厌氧进料要求，为进入沼气生产系统做准备；通过螺杆泵将物料泵入沼气生产系统即厌氧罐，厌氧发酵后的沼渣和沼液混合物经过固液分离后进入第一氧化塘暂存。

污水处理系统主要处理来自cip清洗水、转盘清洗用水、冲洗奶杯用水和牛蹄浴等用水，污水先去除悬浮杂物，然后通过酸化调节池的预处理可以调节原水的浓度、ph值、温度等参数，还可以降解一部分污染物，部分大分子污染物也分解成了小分子有机物，再进入厌氧反应器中污染物降解率可达50-85％，后溢流进入好氧反应器，经好氧曝气进入二沉池后液体可达标排放也可进行中水回用。

所述方案的优点是，在所述牛舍粪尿收集循环利用模块和挤奶厅循环冲洗模块中，使用分筛机将牛粪尿和冲洗液中较稀的液体分离出来，重新送入清洗管路之中能够减少粪尿冲洗的新增水用量，同时在挤奶厅的待挤区冲洗也可采用此操作过程，每日利用奶牛尿液的流动性进行冲洗，对污废水减量化起到较为明显的效果。

同时，利用奶牛粪尿中温厌氧发酵模块和污水处理模块对分离的稠液进行发酵处理，能够产生可再生能源，并提取固体物质进行加工，可生产有机牛卧床垫料，也可以生产有机肥料等，节约了处理成本和后期沼液还田压力。

为便于牛舍粪尿的收集处理，优选的技术方案是，所述牛舍粪尿收集循环利用模块中，所述粪尿清液池包括第一粪尿清液池和第二粪尿清液池，所述第一分筛机分别通过所述第一粪尿清液池和第二粪尿清液池与所述粪尿中转池单向连通。使用多个中转池的设置，能够在处理量出现波动的时候保证整个牛舍粪尿收集循环利用模块的正常运行，起到缓冲的作用。

进一步地，所述牛舍粪尿收集循环利用模块还包括前粪尿中转池和前粪尿浆液池，所述前粪尿中转池与所述粪尿中转池单向连通，所述前粪尿浆液池设置在所述粪尿浆液池和第一分筛机之间，所述前粪尿浆液池、粪尿浆液池和第一分筛机依次单向连通。

为便于在好氧反应器中好氧曝气，优选的技术方案是，所述污水处理模块还包括鼓风机，所述鼓风机的出风口与所述好氧反应器相连通。

为了便于处理二沉池产生的剩余污泥，优选的技术方案是，所述污水处理模块中，所述二沉池的排污口与所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块中的混合调配池单向连通，将二沉池产生的剩余污泥排入奶牛粪尿中温厌氧发酵模块进行处理。

为了便于处理固液分离机分离出的固体物料，优选的技术方案是，所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块还包括传送皮带和烘干机，所述固液分离机的固态物排出口通过所述传送皮带与所述烘干机的进料口相连通。

为方便厌氧发酵的顺利进行，优选的技术方案是，所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块还包括泵井、储气柜和发电机，所述混合调配池通过所述泵井与所述厌氧罐单向连通，所述厌氧罐、储气柜和发电机依次连通。

为了在生产波动的情况下保证厌氧罐内厌氧发酵的正常进行，优选的技术方案是，所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块还包括溢流池，所述粪尿浆液池、待挤区浆液池和所述转盘浆液池均通过所述溢流池与所述混合调配池单向连通，所述混合调配池包括第一混合调配池和第二混合调配池，所述矿井包括第一矿井和第二矿井，所述厌氧罐包括第一厌氧罐和第二厌氧罐，所述溢流池与所述第一混合调配池和第二混合调配池均分别单向连通，所述第一混合调配池通过所述第一矿井和/或第二矿井与所述第一厌氧罐和/或第二厌氧罐单向连通，所述第二混合调配池通过所述第一矿井和/或第二矿井与所述第一厌氧罐和/或第二厌氧罐单向连通。所述第一厌氧罐与第二厌氧罐单向连通。也就是说，所述矿井起到运输物料的作用，而两个厌氧罐能够根据工况，利用连接管道上多个阀门的开闭实现串联或并联，并同时选择是使用一个矿井还是两个矿井进行物料运输，从而适应不同的工况。

优选的，所述第一混合调配池和第二混合调配池内均设有潜水搅拌器，所述所述第一厌氧罐与第二厌氧罐内均设有搅拌器。

厌氧罐内厌氧发酵运行效率的好坏受很多因素影响，包括温度、原料浓度、搅拌效率、物料停留时间等，针对厌氧发酵时间对物料的影响作用，一般来说生物发酵约在20天时有最佳经济性，往往有的时候会遇到生产波动的情况，为了保证物料发酵的停留时间，同时满足物料浓度变化的情况，所以厌氧管道采用串联和并联共同设置，可保证在物料量和物料浓度变化的情况下调节发酵运行情况。

当物料浓度较大，对应物料量较小时采用对两个厌氧发酵罐进行并联进料，这样保证物料停留时间约20天左右，不会因为发酵时间过长而产生酸化现象，同时也节省了搅拌等能耗。当物料浓度较小，对应物料量就会比较大，需要采用串联工艺，即物料依次通过第一厌氧罐和第二厌氧罐，保证物料的进料时间，可确保物料中的有机物分解效率。

需要说明的是，使用沼气进行发电的热量能够用于厌氧罐的发酵过程中保持温度。另外，所述二沉池的排污口既可以直接与所述混合调配池单向连通，也可以通过所述溢流池与所述混合调配池单向连通，在此就不再赘述。

为净化或处理厌氧罐得到的沼气，所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块还包括脱硫器和火炬塔，所述厌氧罐通过所述脱硫器与所述储气柜单向连通，所述厌氧罐与所述火炬塔单向连通。

为对所述固液分离机分离得到的液体物质进一步分筛，优选的技术方案是，所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块还包括第四分筛机和发酵中转池，所述固液分离机与第四分筛机单向连通，所述第四分筛机分别与所述发酵中转池和固液分离集料池单向连通，所述发酵中转池与所述沼液池连通。

进一步的，所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块还包括微滤机，所述发酵中转池与所述微滤机单向连通，所述微滤机分别与所述沼液池和所述固液分离集料池单向连通。厌氧发酵后的沼渣和沼液混合物经过固液分离和微滤最后进入氧化塘暂存。

本发明的有益效果是，本发明提供了一种规模化奶牛养殖业环保处理系统，创造性的提出“粪尿和污水分类收集+厌氧中温发酵+污水处理”相结合的模式对规模化奶牛养殖业产生的废水进行处理，不仅减少不必要污水的引入，从源头减少了排放量；其次，解决了粪尿臭味和病虫滋生的问题，经过厌氧后的粪尿中产生臭味的n、s元素都生成了无臭味的物质且厌氧环境将粪尿中的病虫卵等微生物都消灭了，去除了虫卵病菌产生的卫生问题，再次，产生新能源沼气，可提纯生产天然气或燃烧发电，可以产生一定经济价值，同时也可生产牛卧床垫料，减低养殖场养殖的经济投入；最后，通过厌氧处理沼液可作为液体肥料施入农田中，污水系统排出的中水可用于厂区绿化带灌溉用水，如此形成种养结合循环系统，既产生经济效益又产生环境。

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是本发明中实施例的结构示意框图；

图2是本发明中实施例2奶牛粪尿中温厌氧发酵模块中厌氧发酵部分的结构示意图。

附图标记：1、溢流池；2、第一混合调配池；3、第二混合调配池；4、第一矿井；5、第二矿井；6、第一厌氧罐；7、第二厌氧罐。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种规模化奶牛养殖业环保处理系统，包括牛舍粪尿收集循环利用模块、挤奶厅循环冲洗模块、奶牛粪尿中温厌氧发酵模块和污水处理模块，其中：

所述牛舍粪尿收集循环利用模块包括前粪尿中转池、粪尿中转池、第一分筛机、前粪尿浆液池、粪尿浆液池和第一粪尿清液池和第二粪尿清液池，所述前粪尿中转池、粪尿中转池、前粪尿浆液池和第一分筛机依次单向连通，所述所述第一分筛机分别与所述粪尿浆液池、第一粪尿清液池和第二粪尿清液池单向连通，所述粪尿浆液池与所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块单向连通，所述第一粪尿清液池和第二粪尿清液池均与所述粪尿中转池单向连通；

所述挤奶厅循环冲洗模块包括待挤区冲洗部和奶厅转盘冲洗部，所述待挤区冲洗部包括待挤区收集池、第二分筛机、待挤区浆液池和待挤区清液池，所述待挤区收集池与所述第二分筛机单向连通，所述第二分筛机分别与所述待挤区浆液池和待挤区清液池单向连通，所述待挤区清液池与待挤区的清洗管路相连通；所述奶厅转盘冲洗部包括转盘收集池、第三分筛机、转盘浆液池和转盘清液池，所述转盘收集池与所述第三分筛机单向连通，所述第三分筛机分别与所述转盘浆液池和转盘清液池单向连通，所述转盘清液池与所述污水处理模块单向连通；所述待挤区浆液池和所述转盘浆液池分别与所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块单向连通；

所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块用于对所述粪尿浆液池、待挤区浆液池和所述转盘浆液池收集得到的混合物进行发酵处理，所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块包括混合调配池、厌氧罐、固液分离集料池、固液分离机、沼液池、第一氧化塘、传送皮带、烘干机、泵井、储气柜、发电机、脱硫器、火炬塔、第四分筛机、发酵中转池和微滤机，所述粪尿浆液池、待挤区浆液池和所述转盘浆液池均与所述混合调配池单向连通，所述混合调配池、泵井、厌氧罐、固液分离集料池、固液分离机、第四分筛机、发酵中转池、微滤机、沼液池和第一氧化塘依次单向连通；所述厌氧罐、脱硫器、储气柜和发电机依次单向连通；所述固液分离机的固态物排出口通过所述传送皮带与所述烘干机的进料口相连通；所述厌氧罐与所述火炬塔单向连通；所述固液分离机与第四分筛机单向连通，所述第四分筛机分别与所述发酵中转池和固液分离集料池单向连通，所述发酵中转池与所述沼液池连通；所述发酵中转池与所述微滤机单向连通，所述微滤机分别与所述沼液池和所述固液分离集料池单向连通；

所述污水处理模块用于对所述转盘清液池收集的污水进行发酵处理，所述污水处理模块包括酸化调节池、厌氧反应器、好氧反应器、二沉池、清水池、第二氧化塘和鼓风机，所述酸化调节池、厌氧反应器、好氧反应器、二沉池、清水池和第二氧化塘依次单向连通；所述鼓风机的出风口与所述好氧反应器相连通；所述二沉池的排污口与所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块中的混合调配池单向连通。

整个系统的运行过程如下：在牛舍粪尿收集循环利用模块和挤奶厅循环冲洗模块中，粪尿分流治理，挤奶厅污染物浓度低的污水不进入粪尿处理系统，冲洗粪道的液体由挤奶厅用水改为粪尿收集后经分筛机的清液冲洗不会造成交叉污染；

从牛舍和挤奶厅待挤区收集的奶牛粪尿通过管道输送至奶牛粪尿中温厌氧发酵模块，所述混合调配池中配有搅拌机和增温管道使物料均匀混合，且温度、浓度、ph值达到一定要求，这一阶段物料所有参数均应满足厌氧进料要求，为进入沼气生产系统做准备；通过螺杆泵将物料泵入沼气生产系统即厌氧罐，厌氧发酵后的沼渣和沼液混合物经过固液分离后进入第一氧化塘暂存。

污水处理系统主要处理来自cip清洗水、转盘清洗用水、冲洗奶杯用水和牛蹄浴等用水，污水先去除悬浮杂物，然后通过酸化调节池的预处理可以调节原水的浓度、ph、温度等参数，还可以降解一部分污染物，部分大分子污染物也分解成了小分子有机物，再进入厌氧反应器中污染物降解率可达50-85％，后溢流进入好氧反应器，经好氧曝气进入二沉池后液体可达标排放也可进行中水回用。

本实施例创造性的采用“粪尿和污水分类收集+厌氧中温发酵+污水处理”相结合的模式对规模化奶牛养殖业产生的废水进行处理，不仅减少不必要污水的引入，从源头减少了排放量；其次，解决了粪尿臭味和病虫滋生的问题，经过厌氧后的粪尿中产生臭味的n、s元素都生成了无臭味的物质且厌氧环境将粪尿中的病虫卵等微生物都消灭了，去除了虫卵病菌产生的卫生问题，再次，产生新能源沼气，可提纯生产天然气或燃烧发电，可以产生一定经济价值，同时也可生产牛卧床垫料，减低养殖场养殖的经济投入；最后，通过厌氧处理沼液可作为液体肥料施入农田中，污水系统排出的中水可用于厂区绿化带灌溉用水，如此形成种养结合循环系统，既产生经济效益又产生环境。

实施例2

在实施例1的基础上，为了在生产波动的情况下保证厌氧罐内厌氧发酵的正常进行，所述奶牛粪尿中温厌氧发酵模块还包括溢流池1，所述粪尿浆液池、待挤区浆液池和所述转盘浆液池均通过所述溢流池1与所述混合调配池单向连通，所述混合调配池包括第一混合调配池2和第二混合调配池3，所述矿井包括第一矿井4和第二矿井5，所述厌氧罐包括第一厌氧罐6和第二厌氧罐7，所述溢流池1与所述第一混合调配池2和第二混合调配池3均分别单向连通，所述第一混合调配池2通过所述第一矿井4和/或第二矿井5与所述第一厌氧罐6和/或第二厌氧罐7单向连通，所述第二混合调配池3通过所述第一矿井4和/或第二矿井5与所述第一厌氧罐6和/或第二厌氧罐7单向连通。所述第一厌氧罐6与第二厌氧罐7单向连通。也就是说，所述矿井起到运输物料的作用，而两个厌氧罐能够根据工况，利用连接管道上多个阀门的开闭实现串联或并联，并同时选择是使用一个矿井还是两个矿井进行物料运输，从而适应不同的工况。

所述第一混合调配池2和第二混合调配池3内均设有潜水搅拌器，所述所述第一厌氧罐6与第二厌氧罐7内均设有搅拌器。

厌氧罐内厌氧发酵运行效率的好坏受很多因素影响，包括温度、原料浓度、搅拌效率、物料停留时间等，针对厌氧发酵时间对物料的影响作用，一般来说生物发酵约在20天时有最佳经济性，往往有的时候会遇到生产波动的情况，为了保证物料发酵的停留时间，同时满足物料浓度变化的情况，所以厌氧管道采用串联和并联共同设置，可保证在物料量和物料浓度变化的情况下调节发酵运行情况。

当物料浓度较大，对应物料量较小时采用对两个厌氧发酵罐进行并联进料，这样保证物料停留时间约20天左右，不会因为发酵时间过长而产生酸化现象，同时也节省了搅拌等能耗。当物料浓度较小，对应物料量就会比较大，需要采用串联工艺，即物料依次通过第一厌氧罐6和第二厌氧罐7，保证物料的进料时间，可确保物料中的有机物分解效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。