规模猪场粪污水处理技术

规模猪场粪污水处理技术中国农业大学林聪农业有机废水排放及环境影响随着农业生产的发展产生了大量有机废弃物粪污的排放随着畜禽生产的增加而增加农业有机废弃物污染已成为紧迫的环境问题农业部有关材料表明：近年来全国畜牧业生产继续保持了持续稳定的发展。与此同时，由畜牧养殖业所产生的畜禽粪便废弃物总量也同步增加。目前我国畜牧养殖的大头主要是猪、牛和禽类，其中养猪和禽类生产是畜禽粪便排放的主要来源。根据农业部畜牧业发展规划，我国畜牧业在未来的五年中，仍会保持持续稳定发展的趋势，因此粪便排放会逐年增加。根据2002年我国生猪、家禽和牛的存栏量计算，全年畜禽养殖业粪便排放总量已接近18亿t，再加上规模化生产的冲洗水，实际排出的污水总量远远超过200亿t。地区猪，百万头/百万吨鸡，百万只/百万吨牛，百万头/百万吨合计排放百万吨存栏粪便排放存栏粪便排放存栏粪便排放北京4.833.6260.072.1927.402.007.81河北35.4137.85533.5819.48703.2051.33108.66上海4.503.5060.282.206.200.456.15江苏29.5629.62365.3913.3463.604.6447.6浙江17.1916.7490.293.3039.602.8922.93福建14.8816.3586.573.16109.307.9827.49山东38.0340.44735.9526.861018.9074.38141.68河南44.9853.61420.9215.361330.6097.13166.1广东31.6231.24222.428.12413.0030.1569.51四川62.0376.94217.027.921067.4077.92162.78全国566.84667.954636.78169.2413084.90955.201792.392002年全国养殖业粪便排放量环境形势非常严峻。畜禽粪便污染已经上升为主要污染。畜禽养殖场畜禽粪由宝变为废弃物。处理、运输、施用不方便，更加剧了畜禽粪直接还田的难度。根据测算，2002年全国畜禽粪便年产生量达到约17.92亿t，其中各种污染成分的年产生量：氮约为1654.2万t；磷约为376.0万t；COD约为6629.4万t，BOD约为5593.5万t。畜禽粪便进入水体流失率高达5%～30%；COD排放总量、粪便中的氮、磷流失量已经超过化肥。我国畜禽粪便的总体土地负荷警戒值已经达到0.49，已表现出一定的环境胁迫水平（小于0.4为宜）。粪污水污染对农业生产产生严重影响高浓度污水灌溉，会使作物徒长、倒伏、晚熟或不熟，造成减产，甚至毒害作物，出现大面积腐烂。规模化畜禽养殖场“肥水”造成周围农作物危害而赔偿的现象经常发生。高浓度污水可导致土壤孔隙堵塞，造成土壤透气、透水性下降及板结，严重影响土壤质量。粪污水污染对畜牧生产产生严重影响在氨的浓度为50–60mg/l的猪舍内饲喂小猪４周,其采食量下降15.6%,增重下降20%,饲料利用率降低18%。当猪舍内氨的浓度达到19.3mg/l时,母猪的繁殖性能就会受到一定影响,小母猪常常表现为持续性不发情。北京、上海两地猪场的调查资料表明，近年来，规模化养殖场的仔猪和产仔母猪的病死率一直居高不下，使用循环污染的地下水是主要原因。规模化养鸡场也发现了同样的结果，近年来鸡的死亡淘汰率也呈现上升趋势，严重地影响了畜牧业自身的发展。饮用水和健康安全受到严重威胁65.4%的人口饮用不合乎标准的水，有48%的地表水源、20%的地下水源达不到标准。淮河流域污染严重地区几年都检不出合格的义务兵，居民的肠道疾病率、癌症发病率（主要肝癌）及婴儿先天性畸变、畸胎的发生率比对照区有明显的增高。畜禽粪尿及废水造成的水体、土壤和空气的严重污染，最终会导致畜禽传染病和寄生虫病的蔓延与发展。人畜共患传染病，其中较为严重的至少有89种，即可由猪传染的约25种。有机废弃物处理与资源化—项目支持大中型沼气工程产业化发展国家行动计划规模化畜养禽场大中型沼气工程规模化养殖场粪污水处理与资源化综合利用有机废弃物资源化模式开发有机废弃物具有燃料、肥料、饲料和原料四种使用功能，利用现代技术把废弃物转化为资源。利用有机废弃物生产沼气——一种清洁、高效的能源是资源化利用的另一种有效途径。利用现代污水处理技术，实现达标排放和污水灌溉。采取合理转化的途径，摒弃废弃物的观念是现代文明生产的飞跃，使之成为人类赖以生存的有用的物质资源，也就是现在提倡的“循环经济”模式。猪粪尿中营养成分含量（％）成分粪别水分有机质氮磷钾钙猪粪8215.00.560.400.440.09猪尿962.50.310.120.95---猪场粪污水量：不同清粪工艺污水量不同（升/头.日）工艺水冲粪水泡粪干清粪用水量30～4020～255～10干清粪工艺粪污水项目样品氨氮CODBOD5TPSS猪舍出口19096726395236.15596贮存池14836076326435.99464猪舍出口192241581936－－贮存池12401069836－－种猪场猪粪污水水质名称CODcrmg/LBOD5mg/LSSmg/LNH4-Nmg/LPH数据6000300020005006.5-8各类猪的饲养周期、饲料消耗及粪污排放量一览表项目饲养周期(天)周期重量(公斤)饲料消耗(公斤/天)饮水量(公斤/天)排粪污量（kg/天）粪尿固体含量冲洗水合计母猪365140～1603.1512.296.720.6629.4436.16公猪365120～1402.7410.696.410.5826.3832.76仔猪497～301.003.902.910.209.9912.90育肥猪10530～1002.298.935.950.5019.0625.01畜禽粪便的利用价值新鲜畜禽粪便的养分平均含量(％)种类水分粗有机物NP2O5K2OC/N鸡粪52.323.81.030.410.7214.0鸭粪51.120.00.710.360.5517.9鹅粪61.718.40.540.220.5219.7猪粪68.718.30.550.240.2921.0牛粪75.014.90.380.100.2323.2马粪68.520.90.440.130.3825.6羊粪50.732.31.010.220.5316.6各种适宜模式根据现场条件和对发酵残留物处理利用方式和要求的不同，沼气工程可以有两大类，即生态类型和环保类型。在实际工程设计中，根据现场条件、沼气利用和排放等方面的要求，可以有3种模式。一、生态型沼气工程畜禽粪便沼气工程，首先要将养殖业与种植业合理配置，这样既不需要后处理的高额花费，又可促进生态农业建设，沼气工程周边的农田、鱼塘、植物塘等能够完全消纳经沼气发酵后的沼渣、沼液，使沼气工程成为生态农业园区的纽带。所以说生态型沼气工程是一种理想的工艺模式。生态型沼气工程的特点是，由于后处理过程比较简单，因此投资和运行成本均较低。生态型气体净化贮气柜民用、烧锅炉、发电污水沼气养殖场固液分离沉淀酸化调节厌氧反应器沉淀稳定塘排放粪便粪渣简易生物堆肥发酵有机肥料生态型工艺流程图生态型养猪场规模年出栏，头日处理粪污吨厌氧罐规模m3稳定塘面积（亩）日产沼气量m3工程投资万元5000502501025060100001005003050010015000150700507501501、生态型工程规模及投资2、工艺适用条件养殖场规模：年出栏5000~15000头的猪场，日处理污水量50~150t。养殖场周围应配套有较大稳定塘面积。养殖场周围应有一定的环境容量，环境不太敏感。排水要求一般的地区。二、环保型沼气工程适于周边环境无法消纳沼气发酵后的沼渣、沼液，必须将沼渣制成商品肥料，将沼液经后处理达标排放的情况。该模式既不能使资源得到充分利用，并且工程和运行费用较高，应尽量避免使用。但由于采用了沼气发酵工艺可回收一定量的沼气做为能源，并通过沼气发酵又去除了污水中的大部分有机物，这比单纯使用好氧曝气的方法来处理污水，既产能又节能。环保(废水达标)型气体净化贮气柜发电、烧锅炉、民用污水沼气养殖场固液分离沉淀酸化调节厌氧反应器SBR混凝沉淀排放粪便粪渣污泥脱水污泥浓缩池好氧连续式生物堆肥发酵复合有机肥料环保废水达标型工艺流程图环保废水达标型养猪场规模/年出栏/头日处理污水/t厌氧罐规模/m3SBR反应器/m3日产沼气量/m3工程投资*/万元1000080~100240~300250~300360120~15015000120~150360~450400~450540180~22020000160~200500~600550~600720250~30040000300~400900~12001000~12001500300~35060000450~5001200~15001400~15001800400~50080000600~8001800~24002200~24003000600~700100000900~10002700~30002800~30003600800~9001、排放达标型工程规模及投资2、工艺适用条件养殖场规模：年出栏5000~100000头的猪场，以及100000头以上的猪场。日处理污水量50~1500t，甚至1500t以上。养殖场周围应有配套稳定塘的面积。排水要求高的地区。三、综合利用型气体净化湿式贮气柜生产和民用燃气粪便污水沼气沼液鱼塘格栅酸化调节池厌氧罐沉淀池综合利用农田灌溉沼渣果园无公害蔬菜肥料综合利用型工艺流程图综合利用型养猪场规模年出栏，头日处理粪污吨厌氧罐规模m3综合利用配套面积日产沼气量m3工程投资万元10001010080亩农田、鱼塘和果园10010300030300250亩农田、鱼塘和果园25025500050500400亩农田、鱼塘和果园400451、综合型沼气工程规模及投资2、工艺适宜条件养殖场规模：年出栏5000头以下的猪场，日处理污水量50t以下。养殖场周围应有较大规模的鱼塘、农田、果园和蔬菜地，可供沼液、沼渣的综合利用。沼气用户与养殖场距离较近。养殖场周围环境容量大，环境不太敏感和排水要求不高的地区。万头猪养殖场沼气初始投资估算类型日处理污水/t厌氧规模/m3日产沼气/m3工程投资/万元能源—环保型80～100240～300360120～150能源—生态型100500500100综合利用型100100080090按照目前沼气工程建设实际，只有当畜禽养殖达到一定规模以上时，采用沼气工程技术处理粪便才是适宜的。此规模一般定为年出栏3000头猪（或相当于此数量的畜禽）以上。甲烷八叠球菌建设中的沼气站北京王致和腐乳厂厌氧曝气污水处理工程北京房山区南韩继猪场沼气工程留民营沼气站的高温发酵沼气工程厌氧发酵罐和湿式储气罐北京蟹岛生态度假村沼气站平谷沼气发酵罐平谷水压式储气罐河北固安太阳能沼气池谢谢