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網站公告:鹽城中凱環境科技有限公司(簡稱:中凱環境 shutterfish.net)是以生產YZK系列螺旋擠壓式固液分離機、大型養殖場糞便處理機、大型牧場糞便處理設備、糞便脫水機、污水處理設備、有機肥設備、沼氣設備、廚余垃圾處理設備、泔水處理機、餐廚垃圾脫水設備 為主,集環境技術研究、設計、推廣、咨詢服務。

規模化豬場的豬糞污處理工藝的研究豬糞處理機

  提要

  目前在國內外豬場糞污處理工藝調研的基礎上,通過對糞污粒徑分布、沉降性能和氣浮工藝適用性的試驗研究,確定了一種先進實用、可靠、易行的豬場糞污達標排放的處理工藝。

    近10年來,我國城郊菜籃子工程飛速發展。規模化豬場的數量和規模也在逐年增加。目前,全國生豬、家禽年產便總量高達5.8億t,糞水年排放總量高達60億t。然而,北京和上海市采用工程措施處理的糞水量,只占各自排放量的3%和4%。大量糞污對周圍環境的污染日益嚴重。許多豬場臭氣熏天、蚊蠅成群,地下水的硝酸鹽嚴重超標。少數地區傳染病與寄生蟲病流行。規模化豬糞污污染已到非治理不可的地步。為此,“規模化豬場污處理關鍵設備的研制”被列為國家“九五”重中之重的科研攻關項目。
               
  一、國內外豬場糞污處理工程概況
               
  1、國外概況
  
  1)小型豬場。有的采用各種節水措施,如日本和中國的臺灣、香港地區的木屑養豬場法——每日排泄的豬尿不斷被鋪在舍內地面上由混有某些微生物的木屑層吸收、消化。每隔一段時間將其裝車外運作肥料,再換上新的木屑。有的將糞污經固液分離后,糞渣堆漚作肥料。污水經厭氧消化(即沼氣池)處理后,排至農田、魚塘。最近日本開始采用膜分離技術進行處理。

  2)中型豬場。以法國和德為代表的西歐各國的中型豬場都與種植業相配套。豬牛糞利用自動化程度較高的沼氣裝置處理后,貯存在數個500~1000 m3鋼制罐內,待需要時用糞車運至農田作肥料;產出的沼氣作本農場的電力和熱源,從而成一個生物質多層次利用的良性循環的生態農場。

  3)大型豬場。美國的一些大型豬場建在半沙漠地區的山坡上。平時,豬糞水順坡而下,等7~8 a后再將豬場移到它處。這樣既減少了糞污處理的大量費用,又改良了土壤、增加了肥力,也為今后種植農作物打下了基礎。

  發達國家的豬場對環保十分重視。各大型豬一般都采用了固液分離(豬糞處理機)、厭氧消化(即沼氣發酵)和沉淀等工藝單元。由于科技的發展,每個單元均有創新。例如:大型沼氣裝置過去是大型鋼混結構的紡綞形池,后發展為UASB(上流式厭氧污泥床反應器)技術的鋼混矩形池。近來澳大利亞又出現沒有頂蓋的采用特種膠布制成的三相分離器的UASB型池。在好氧工藝中,在傳統鼓風曝氣裝置上又發展了簡單實用的多種淺層射漢曝氣裝置。

  為簡化工藝,提高懸浮物的去除率,澳大利亞一大型豬場污水處理工藝流程中,在糞水沉淀后立即采用添加一種高效絮凝的大型氣浮裝置,使出水的BOD降低到1800 mg/L(估計COD為3000 mg/L),然后排放到牧草地作灌溉之用。
                  
  2、國內概況

  我國規模化豬場90%以上沒有糞污處理工程設施,連簡單的固液分離機豬糞處理機都沒有。在采用工程設施處理糞污的豬場中,為取得較好的經濟效益,大多數是以能源與綜合利用為主要目的,即興建相應的沼氣工程。沼氣用于集中供氣(少數發電);沼液、沼渣用作農田、菜地、果樹和經濟作物的肥料以及牛和魚的飼料添加劑等。只有極少數是以環保為主要目的。其工藝流程與國外技術大致相同,即固液分離—厭氧消化—好氧處理—水生植物塘。有的工程為減少能源的消耗,降低運行費用,使厭氧消化的出水直接進入植物塘(坡、溝)進行處理后排放。例如:我院設計的上海嘉定種畜場和上海崇明江口鄉種畜的糞污處理工程,污水排放指標均達到并低于上海市畜禽場污水排放標準:COD≤350 mg/L,BOD≤180 mg/L,NH3-N≤80 mg/L。
               
  3、國內外概況總結

  1)國內外對于大中型豬場糞污處理的方法,基本有二:一是綜合利用,二是污水達標排放。有種植業和養殖業的農場、村莊和廣闊土地的單位,采用“綜合利用”的方法是可行,也是生物質能多層次利用、建設生態農業和保證農業可持續發展的好途徑;反之,只有采用“污水達標排放”的方法,才能確保養豬業長期穩定的生存與發展。

  2)對于豬場糞污,這種高濃度的有機廢水,必須采用厭氧消化(沼氣發酵)工藝,因為只有厭氧消化,才能針對可溶性有機物進行大量的去除(去除率可達85%~90%),而且可殺死傳染,有利防疫。這是固液分離、沉淀和氣浮工藝不可取代的。如果采用好氧工芤將要比其消耗近10倍的電能,一次性投資雖然可節省20%,但長期的運行費用將是個沉重的負擔。

  3)對于“污水達標排放”的豬場,國內外的糞水處理工藝大致相同。根據我們的實踐經驗和對東南亞國家的考察,只要有一定的水面,應盡量利用“水生植物塘”對污水進行深度處理,其效果十分有效,而且投資省,幾乎沒有能耗。如果水面足夠,可替代耗能大的好氧處理工藝;水面不夠也可作為好氧處理工藝的補充。

  二、規模化豬場糞水處理工藝的研究
                  
  1、豬場污水排放指標
               
  鑒于國家沒有對本行業制定具體的排放標準,故采用上海市大中型畜禽場糞水排放暫行規定(滬環保農(1992)第101號):水源保護區 非水源保護區 CODcr≤350 mg/L ≤400 mg/L BOD5≤180 mg/L ≤200 mg/L NH3-N≤80 mg/L ≤100 mg/L

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  2、豬場污水水質的確定 規模化豬場使用配合飼料的成年豬,每天每頭排有機物量為:COD含量,0.45 kg;DOD含量,0.11~0.18 kg;TS,0.44 kg;SS,0.35 kg;VS,0.33 kg。

  目前,豬場有兩種清糞方式:一是水沖清糞方式,主要廣東等省;二是人工清糞為主、水沖為輔方式,主要在四川、湖北和湖南等,而且還有進一步擴大的趨勢。后一種方式是本項目研究的對象。

  鑒于地區和氣候的不同,采用水沖方式的豬場,每頭豬的排污量分別為40,30和25 L/d。相對應的萬頭豬排污量分別為200,125 m3/d。其糞水水質見表1。

  據我們在2006年底對四川、湖北兩省以人工清糞為主的豬場糞污排放情況的調查:豬糞尿的收集率為75%,每頭豬每天排污量為10 L,故該糞水中的有機物含量,與表1中“40 L/d”所列數值相當。所以該項目豬場糞水水質確定為該值。

  由于各豬場的污水在排放時,先經過原有的化糞池和排污溝再進入污水處理單元,因此在污水處理工程進入處實測的COD值一般只有6000~7000 mg/L。所以上述確定值,留有一定余量,作為本項目設計參數是可行的。
                  
  3、豬糞水粒度和沉降性能的測試 對鮮豬糞、水沖糞和人工清糞水進行測試,結果如下。
                  
  1)鮮豬糞含水率:70%左右。                   
  2)豬糞顆粒粒度的分布見表2。 用40目的篩網進行篩分可將豬糞中82%—85%的顆粒去除,效果很好。                  
  3)沉降性能測試。將篩分后的糞水經15min的沉降,其COD去除率如表3。                
  雖然靜態試驗與動態試驗的結果有誤差,但結果表明,豬糞水特別是新鮮糞水的沉降性能很好。
                  
  4、豬糞水的氣浮試驗
               
  為了驗證氣浮對糞水的處理效果,我們將豬場原糞水和經厭氧處理后的上清液進行了氣浮試驗。其結果如下:                  
  1)豬場原糞水不加藥氣浮試驗,COD去除率10%。                   
  2)厭氧出水不加藥氣浮試驗,其結果如表4。                  
  3)原糞水加藥氣浮試驗,結果見表5。                
  可見,采用加藥氣浮法處理高濃度豬糞水效果較好,但處理成本高;不加藥氣法處理厭氧出水效果也不高,所以氣浮法在工藝中暫不予考慮。
               
  5、豬糞水處理工藝流與參數的確定
                  
  1)工藝流程設計方案 根據上述試驗,以人工清糞方式的豬場糞水處理工藝流程如圖1所示。                   
  2)工藝流程中各工序的參數設計 其中括號中的數值為去除率。                
  a. 原糞水水質 COD=11 250 mg/L,BOD=4 500 mg/L,SS=8 750 mg/L。               
  b.原糞水經固液分離和沉淀池后的水質 COD=6 750 mg/L(40%),BOD=3 300 mg/L(25%),SS=4 800 mg/L(45%)。                
  c.上述污水再經酸化調節池和厭氧池處理后的水質 COD=1 000 mg/L(85%),BOD=330 mg/L(90%),SS=480 mg/L(90%)。厭氧池HRT=3 d,酸化調節池HRT=0.5,厭氧出水水質與現有大型豬場污水處理工程厭氧出水水質基本相同。               
  d.上述污水再經SBR處理后的水質 COD=350 mg/L(70%),BOD=70 mg/L(80%),SS=145 mg/L(79%)。SBR的停留時間為0.5 d。至此,處理后的污水已達到了所研究的技術指標。如果再經小面積的水生植物塘深度處理,其結果將會更佳。
  e.如果其豬場周圍有一定的水面可供利用,則厭氧出水經預曝氣池充氧后進入水生植物塘被過濾吸咐,也可達到排放指標。經計算,人工清糞的萬頭豬場,排污量為50 m3/d,只需0.5 hm2的水生植物塘。
               
  三、結論
                  
  1)根據實驗和以往實際工程中的經驗,新鮮的沖洗糞水的沉降性能很好。即使在北方豬場,污水在豬舍糞溝溝沉積7—10 d,其沉性也較好,但沉降時間大約要延長到2—3 h,近一半的SS和COD可被去除。所以,在該工藝流程中,固液分離和沉淀是必不可少的,也是一種省投資、去除效果好的辦法。
               
  2)根據徐潔泉等同志的小試結果,采用UASB、UBF和折流式厭氧反應器對豬糞水進行處理,對它們的有機物去除率進行比較。其結果表明:進水10 000 mg/L左右,在10,15和25℃發酵溫度下,有機負荷分別為2.29,2.59和5.59gCOD/(L·d)時,三種厭氧裝置差異很小,均在91%左右。由于折流式池的運行管理比UASB簡單,對高懸浮固體廢水的適應必較強,沒有三相分離器,工程投資較省,所以選用折流式池型是可行的。

  3)由于糞水處理量很小,只有50m3/d,所以好氧處理采用間歇序批式完全混合的活性污泥法較為適宜。這樣不僅節省基建投資,而且可在保證污水排放達標的前提下,根據進水負荷的大小,調節曝氣時間,降低能耗。

  4)由實際運行的效果來看,水生植物對糞水的深度處理十分有效。只要有足夠的水面,達到BOD≤50mg/L應沒有問題。即使沒有足夠的水面,在地區,作為好氧處理工藝的補充也是值得的。
                  
  5)溶氣氣浮工藝處理豬場糞水的試驗結果表明,不加藥的有機物去效果較差;加藥的有機物去效果較好,但處理成本較高(大約0.4元/m3),豬場難以接受,而且氣浮也可采用共它工藝取代:所以在該工藝流程中不予采用。如果有低價高效的絮凝劑時,是否可取代厭氧節藝是今后進一步探討的課題。

  總之,針對人工清糞方式的豬場糞水處理設計的該工藝流程方案,在目前情況下,是比較先進可靠、投資較省、運行管理方便的,是適合于我國國情的。

 

 

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