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畜禽养殖废水处理过程智能监控与达标排放系统1

畜禽养殖废水处理过程智能监控与达标排放系统

摘要

本报告系统阐述了畜禽养殖废水处理过程智能监控与达标排放系统的构建方案。随

着我国畜禽养殖业的规模化发展，养殖废水污染问题日益突出，传统处理方式存在效率

低、成本高、监管难等问题。本方案基于物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术，

构建了一套集实时监测、智能调控、达标排放于一体的智能化系统。报告从政策背景、

技术原理、实施方案、经济效益等多个维度进行了全面分析，提出了”感知传输分析决

策执行”的闭环控制架构。通过在某大型养猪场的试点应用，系统实现了COD去除率

提升至92%、氨氮去除率提升至88%、运行成本降低35%的显著效果。本方案可为畜

禽养殖废水处理提供可复制、可推广的智能化解决方案，对推动畜牧业绿色发展具有重

要意义。

引言与背景

1.1畜禽养殖业发展现状

我国是世界最大的畜禽产品生产国和消费国，2022年肉类总产量达到9328万吨，

禽蛋产量3456万吨，奶类产量3987万吨，连续多年位居世界首位。据国家统计局数据

显示，2022年全国生猪存栏4.53亿头，牛存栏1.02亿头，羊存栏3.26亿只，家禽存

栏67.7亿只。畜禽养殖业已成为农业农村经济的重要支柱产业，占农业总产值的比重

超过30%。然而，随着养殖规模不断扩大，养殖污染问题日益凸显。据统计，全国畜禽

粪污年产生量约38亿吨，其中COD排放量占农业污染源的60%以上，氨氮排放量占

40%以上，已成为农村面源污染的主要来源。

1.2废水处理面临的挑战

畜禽养殖废水具有”三高一难”的特点：高COD(500020000mg/L)、高氨氮

(5003000mg/L)、高SSg/L)和处理难度大。传统处理工艺主要采用”预处理

+生化处理+深度处理”三级工艺，存在以下突出问题：一是处理效率不稳定，受温度、

pH值、水质波动影响大；二是运行成本高，电耗、药耗、人工成本占总成本的60%以

上；三是监管难度大，缺乏实时监测手段，超标排放现象时有发生；四是资源化利用率

低，处理后的废水难以回用。据农业农村部调查，全国规模化养殖场废水处理设施正常

运行率不足60%，达标排放率仅40%左右。

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1.3智能化转型的必要性

随着”双碳”目标的提出和环保要求的日益严格，畜禽养殖废水处理亟需向智能化、

精准化方向转型。一方面，新一代信息技术的发展为废水处理智能化提供了技术支撑；

另一方面，智能化改造可以显著提升处理效率、降低运行成本、提高监管水平。据中国

环境保护产业协会预测，到2025年，环保装备智能化率将达到40%以上，智能环保市

场规模将突破5000亿元。构建智能监控与达标排放系统，是实现畜禽养殖业绿色可持

续发展的重要途径，也是落实乡村振兴战略的必然要求。

研究概述

2.1研究目标

本研究旨在构建一套畜禽养殖废水处理过程智能监控与达标排放系统，实现以下

目标：一是建立废水处理全过程智能感知体系，实现对关键参数的实时监测；二是开发

智能调控算法，实现处理工艺的优化运行；三是构建达标排放预警机制，确保出水水质

稳定达标；四是建立远程监控平台，实现无人值守和集中监管；五是形成可复制推广的

技术方案，为行业提供示范。通过系统实施，力争使COD去除率提升至90%以上，氨

氮去除率提升至85%以上，运行成本降低30%以上，达标排放率达到95%以上。

2.2研究内容

本研究主要内容包括：1)废水处理过程关键参数智能感知技术研究，包括传感器

选型、布点优化、数据采集等；2)多源数据融合与传输技术研究，解决异构数据接入、

实时传输等问题；3)智能调控模型开发，基于机器学习算法构建工艺优化模型；4)达

标排放预警系统设计，建立水质预测和异常报警机制；5)系统集成与平台开发，实现软

硬件一体化；6)示范工程应用与效果评估。研究将重点突破高精度在线监测、智能决策

控制、远程运维管理等关键技术难题。

2.3技术路线

本研究采用”理论分析技术研发系统集成示范应用”的技术路线。首先通过文献调研

和现场调研，明确废水处理过程的痛点和需求；其次开展关键技术研发