农村规模化养猪场废弃物综合利用及污水治理项目可行性研究报告.doc

农村规模化养猪场废弃物综合利用及污水治理建议性报告目 录第一章 项目背景与意义11.1 项目背景11.2 项目建设的必要性21.3 项目建设的可行性3第二章 国内外的研究现状及发展情况62.1 国内外研究现状62.1.1 规模化养猪场废水来源62.1.2 规模化养猪场废水水质特点62.1.3 规模化养猪场废水处理技术72.2 存在问题及发展趋势分析9第三章 项目污染治理与综合利用方案103.1 项目概况103.1.1 项目名称103.1.2 建设单位103.1.3 建设地点103.1.4 建设期限103.1.5 建设目标103.2 项目建设方案选择与论证103.3 工艺流程143.4 技术关键与创新点163.4.1 技术关键163.4.2 技术创新点163.5 预期目标17第四章 应用或产业化前景与市场需求184.1 项目技术或工艺市场需求184.2 未来市场供求分析19第五章 现有工作基础、条件与优势215.1 现有工作基础215.2 条件与优势21第六章 项目组织管理与运行236.1 项目实施236.2 项目运行管理23第七章 投资估算和资金筹措247.1 投资估算247.2 资金筹措方案24第八章 效益分析与风险评价258.1 经济评价258.2 环境效益258.3 社会效益278.4 风险分析27第九章 结论与建议299.1 结论299.2 建议29第一章 项目背景与意义1.1 项目背景猪肉在我国居民肉食消费中占有重要地位，消费比例达到65%左右。随着经济发展和人民生活水平的提高，在人口不断增长的同时，我国人均猪肉消费量也不断增加。根据统计,过去十年中国猪肉产量增加了29%,2010年的猪肉产量达到5070万吨。2010年生猪出栏六亿六千万头,占全球总量的一半。是当之无愧的全球养猪第一大国。但是随着畜牧业的迅速发展，畜禽饲养规模越来越大，畜牧业生产带来的排泄物以及由畜禽饲料和产品带来的有毒残留物对生态环境的污染也越来越严重，畜牧业已经成为一个不可忽视的污染源，对周围环境影响日益加剧，不利于健康和可持续发展。因而必须采取积极有效的措施，加强污染防治。在治理污染的同时,变废为宝，减少温室气体的排放量，从而实现可持续性发展。以处理畜禽粪污和资源综合利用为主的生态养殖模式为解决养殖过程中出现的种种问题找到了有力的结合点。建设集污废治理、资源综合利用于一体的集约型生态养殖场，对于进一步发展养殖业、增加优质能源供应、缓解国家能源压力具有重大的现实意义。集约型生态养殖场建成后，养猪场的猪粪经固液分离作为有机肥生产的原料，全部综合利用，养猪场的废污水得到达标治理和综合利用，对于控制养猪污染、削减当地主要污染物排放量、提高养猪场污水排放达标率和粪污资源化率均具有极大的促进作用。对于一个年出栏1万头育肥猪场的生态养猪工程，年处理鲜粪3600t左右，年处理污水17万多吨，产生生物气约29104m3，相当于每年可替代600t标准煤。当前，世界经济正朝着可持续发展，循环型经济和可再生能源方向发展。生态养殖技术在实现废弃物资源循环利用，改善农村能源、环境、卫生条件和有利于温室气体排放方面起到很大作用，其处理畜禽粪污的卫生效果和缓解能源危机的潜力及巨大的经济、社会、环境效益，成为了许多国家应用和推广该技术的重要动因。1.2 项目建设的必要性1、有利于保护环境，维护生态平衡规模化猪场饲养规模大，集约化程度高，虽然有利于提高生猪的饲养技术、防疫能力和管理水平，生产成本低，经济效益高，但是这种封闭式的集中饲养方式造成了猪粪尿过度集中和冲洗水大量增加。如不加以利用，粪污任意堆放和排放，有害气体及生产中的大量尘埃、微生物排入大气，散布于猪场及附近居民区上空，刺激人畜呼吸道，引起呼吸道疾病，影响人畜健康。另外，粪尿中含有大量碳水化合物、含氮化合物等腐败性有机物，进入天然水体后，能使水体浑浊，水色变黄、变黑、水质恶化，不能饲用。大量的猪粪尿污水及其所污染的水体、饲料和空气，最终将会导致猪病和寄生虫卵的蔓延与发展，直接影响养猪生产水平，严重时将成为威胁养猪业发展的重要因素。因此，为了保护环境，有利于生态平衡，一定要改变规模化养殖业的这种“自我封闭”的方向，从建设生态农牧业和保护生态环境的原则出发，运用生物工程技术对猪粪尿进行综合处理与利用，合理地将养殖业与种植业紧密结合起来，农牧并举，形成物质的良性循环模式，促进农牧业全面发展。2、可作为一种宝贵的资源，得到合理开发和利用生猪粪便虽然是严重的污染源，但却又是可开发的宝贵资源。经过微生物作用产生的一种可燃烧气体。作为一种高能优质的能源，越来越受到人们的欢迎。沼气的主要成分是甲烷，约占所产生的各种气体的60%80%。甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量的空气混合后即可燃烧。按热值换算（每立方米纯甲烷的发热量为34000J，每立方米沼气的发热量为20800J- 23600J ）每立方米沼气相当于3kg标煤（标煤5500大卡，沼气55006500大卡，标煤热值利用率是沼气的1/3）。沼气是一种清洁能源，可以替代煤炭，起到减少排放二氧化碳的效果，每立方米沼气可相当于减少排放二氧化碳2.13Kg -3.8Kg, 排放1m3甲烷相当于减少排放21 m3二氧化碳。生态养殖技术生产的沼气，可用于猪场的工作人员生活能源、猪舍取暖保温，还可供应周边农户生活所需。替代和节约了常规能源，缓解了农村能源短缺的矛盾。3、有利于实现生态养殖，保障农业可持续发展我国在“2010年远景规划”和“中国二十一世纪议程”中,都将发展生态农业，保持农业的可持续发展放到了重要的位置。本项目根据当地实际情况建设沼气工程，对猪场生产过程中产生的废弃物、废水进行综合利用和有效处理，开发生物质能源，回收有机肥资源，将治理污染、净化环境、回收能源、综合利用、改善生态环境有机结合起来，走生态畜牧业产业化可持续发展的道路，在良好的生态环境条件下组织畜牧生产，使之成为生态型畜牧猪场。项目建设有利于构建 “生猪养殖粪便沼气有机肥种植-”链，将养殖污水处理后做有机肥料，变废为宝，做到零排放，有助于带动区域农业可持续发展。4、起示范带头作用，提高养殖户参与环保积极性由于相应的环保设施不完备，加之大部分养殖从业人员环保意识薄弱，国家依法治理力度不够，养殖污染有大行其道、无人问津之势。虽然近期相关部门已制定了一些法律、法规及治理养殖污染的措施，但落实不到位，执行力度不够，效果依然不明显，养殖场及其周围地区的环境形势依然严峻。为此，解决养殖带来的污染问题，不仅要从政策、法规、资金等方面给予优惠扶持，还要做好大型示范工程，发挥示范工程的示范带头作用，通过举办现场会、观摩会，教学基地，以现身说教来说明大型沼气工程的可行性与必要性，让广大养殖户看到综合利用带来的可观的经济效益，以及消除环境污染带来的社会效益与生态效益。1.3 项目建设的可行性1、项目建设符合国家畜牧业产业及环境保护政策近几年来，各级政府极其重视畜牧业的产业化发展和环境保护，在注重畜禽数量提高的同时，更注重畜禽产品的安全卫生。相继出台了环境保护法、动物防疫法、畜禽养殖污染防治管理办法、兽药管理条例、饲料和饲料添加剂管理条例、畜禽养殖业污染物排入标准等法律法规，使畜牧工作有章可循，有法可依。本项目采用固液分离、厌氧发酵、沼气利用等综合治理措施，解决养猪废水和固体废弃物无害化处理难的问题，可大幅度降低废水中SS含量和污染物浓度，处理后用于水塘养殖和浇灌水稻田。该污染治理和综合利用项目能够提高养猪场的污水及粪便资源化率，有利于规模化养猪污染的控制并对规模化养殖场的污染治理和综合利用起到示范作用。2、符合国家产业结构调整政策农业是我国国民经济的基础，农产品加工和生长对于调整优化农业结构，发展优势产业、改造和提升传统产业结构具有十分重要的意义。产业结构调整指导目录(2007)中鼓励农村可再生资源综合利用开发工程，有机废弃物无害化处理及有机肥料产业化技术开发及应用也属于鼓励类项目。本项目的建设将有利于猪粪等有机废弃物的无害化处理以及对于有机肥料的产业化生产能够起到一定的示范性作用，同时本工程将对猪场固体废物等可再生资源进行综合利用开发起到示范性作用。因此本项目的建设是符合国家有关产业政策的。3、项目技术原理和技术路线成熟该项目应用系统工程的原理，把生物、生态、环境、经济、人文等诸多因素集合成一体加以综合研究开发，形成“猪沼果”农业生态良性循环，其技术原理成熟，技术路线易学易掌握，操作使用便捷。并促进了生物、生态环境、能源和经济效益的协调发展，增加了循环因素，延长了生物链和效益链，改善了生活条件和生态环境，增强了拓展辐射功能。4、项目主产品、副产品综合利用前景广阔该项目的主产品为沼气，副产品为沼液、沼渣。沼气可满足场内职工烧饭用能、烧锅炉、猪舍加温用能和照明，锅炉产生的热能还可满足小型浴池用能。沼气是微生物在沼气池中进行多种生化反应的产物，因而需要一定的温度条件，沼气燃烧产生的热量可在冬天低温时对沼气池有效地增温保护。副产品沼液、沼渣是在厌氧条件下发酵产生的含有相当丰富的有机营养物质的有机肥，并对农作物具有防病灭虫显著效果，专业检测显示，沼液中含有17种氨基酸、22种微量元素和生物生长所需多种维生素、生物活性酶等，沼肥中含有机质达50%之多。因此，沼液、沼肥是种植业的优质有机肥，可作养殖业的饲料，对农作物生长十分有利，产品可达绿色食品标准。5、具有较好的技术保障本项目按照源头治理与末端处理相结合的原则，采用成熟的污染治理和资源综台利用技术，新建采用固液分离、厌氧发酵、沼气等工程。沼气技术在上世纪90年代为技术突破和工艺完善阶段，经过多年的科研攻关和试验，我国沼气建设技术和工艺获得重大突破。研究出了适应不同气候和原料的标准化系列池型，开发出了安全、方便、实用的进出料工程结构和装置，采用了混凝土浇筑施工工艺，制定了一系列沼气池建设国家标准，解决了过去出料难、寿命短、不安全等问题。同时，将农村沼气技术与农业生产技术结合起来，形成了以南方“猪-沼-果”（养猪和沼气及种果树等相结合）的沼气发展模式，以达到减少污染排放。华南理工大学具有一批对沼气综合利用熟悉的专家。对沼气发酵设施的运行和维护具有较扎实的基础，为本项目的顺利实施提供了技术支撑。第二章 国内外的研究现状及发展情况2.1 国内外研究现状2.1.1 规模化养猪场废水来源养猪场废水主要来源为： 1、猪栏冲洗水。每次猪出栏后，对猪栏和粪池进行冲洗，排放冲洗猪栏污水。2、其它洗涤污水。2.1.2 规模化养猪场废水水质特点猪场废水的水质特点不仅与猪粪尿的成分有关，而且还与猪场的清粪工艺有着密切的联系。目前国内外规模化养猪场存在的主要清粪工艺有3种：水冲式、水泡粪、和干清粪工艺。我国大部分规模化养猪场都是采用水冲式工艺的。采用水冲式工艺方便快捷，但是会把猪粪、散落的饲料末连同猪尿一起全部冲洗到废水中，故废水中含有大量的固体悬浮物及胶体形态物质，且其他的污染指标也很高。猪粪尿的化学成分及不同清粪工艺对猪场废水水质的影响分别见表1、表2。表1 猪粪尿的化学成分表2 不同清粪工艺的猪场污水量和水质从表1、表2不难看出有机物、氨态氮（NH3-N）及磷（P）的浓度高是猪场废水的主要特点。有机物主要来源于猪排泄的粪尿，而猪粪中的有机物在猪粪尿总有机物排放量中更是占到90%以上。从表4还可以看出不同的清粪工艺对废水的水质也有很大影响。当采用水冲式清粪工艺时水中的悬浮物（SS）浓度至少是干清粪工艺的2倍，考虑到两种工艺用水量的不同，可以知道在水冲式清粪工艺中，水中悬浮物的80%以上来源于猪粪及散落猪场内的少量饲料粉末。结合以上的数据及分析结果，可以知道猪场废水中来源于猪粪及散落饲料末的有机物大部分是以悬浮物或胶体的形式存在。在微生物及其它因素的作用下，废水中这些以悬浮物或胶体形式存在的有机物还会发生脱稳或水解等一系列的变化。此外，猪场废水还具有以下特点：1、排水量大，废水温度低(多数猪场从防疫的需要出发，用水取自地下水)。2、冲洗栏舍的时间相对集中，冲击负荷很大。3、废水固液混杂，而且粘稠度很大。2.1.3 规模化养猪场废水处理技术规模化养猪场废水水量排放不均匀、冲击负荷大，有机物浓度高、含有大量的固体悬浮物且还含有一定量的对人体有害的病原菌，属于高有机物浓度、高N、P含量和高有害微生物数量的“三高”废水。对于猪场废水的处理，从采用的工艺技术来看，有厌氧处理、好氧处理、厌氧好氧组合处理，以及氧化氧化塘、人工湿地等自然处理方法。在美国的夏威夷州，一种用于处理冲洗猪粪的原生污水和厌氧消化液的生物固定膜和水生植物组合处理工艺被系统地进行观察和研究。另外，在日本等地都有各自的猪场废水处理组合工艺。目前，国内外猪粪尿的综合利用工程技术主要有两大类：即物质循环利用型生态工程和健康与能源型综合系统。物质循环利用型生态工程该工程技术是一种按照生态系统内能量流和物质流的循环规律而设计的一种生态工程系统。其原理是某一生产环节的产出(如粪尿及废水)可作为另一生产环节的投入(如圈舍的冲洗)，使系统中的物质在生产过程中得到充分的循环利用，从而提高资源的利用率，预防废弃污物等对环境的污染。常用的物质循环利用型生态系统主要有种植业养殖业沼气工程三结合、养殖业渔业种植业三结合及养殖业渔业林业三结合的生态工程等类型。健康和能源型综合系统的运作方式是：将猪粪尿先进行厌氧发酵，形成气体、液体和固体三种成份，然后利用气体分离装置把沼气中甲烷和二氧化碳分离出来，分离出来的甲烷可以作为燃料照明，也可进行沼气发电，获得再生能源；二氧化碳可用于培养螺旋藻等经济藻类。沼气池中的上层液体经过一系列的沼气能源加热管消毒处理后，可作为培养藻类的矿质营养成份。沼气池下层的泥浆与其他肥料混合后，作为有机肥料可改良土壤；用沼气发电产生的电能，可用来照明，还可带动藻类养殖池的搅拌设备，也可以给蓄电池充电。过滤后的螺旋藻等藻体含有丰富、齐全的营养元素，即可以直接加入鱼池中喂鱼、拌入猪饲料中喂猪，也可以经烘干、灭菌后作为廉价的蛋白质和维生素源，供人们食用，补充人体所需的必需氨基酸、稀有维生素等营养要素。该系统的其他重要环节还包括一整套的净水系统和植树措施。这一系统的实施、运用，可以有效地改善猪场周围的卫生和生态环境，提高人们的健康和营养水平。同时，猪场还可以从混合肥料、沼气燃料、沼气发电、鱼虾和螺旋藻体中获得经济收入。该系统的操作非常灵活，可随不同地区、不同猪场的具体情况而加以调整。综合比较以上两种类型，种植业养殖业沼气工程三结合的物质循环利用型生态工程应用最为普遍，效果最好。种植业养殖业沼气工程三结合的物质循环利用型生态工程的基本内容：规模化猪场排出的粪便污水进入沼气池，经厌氧发酵产生沼气，供民用炊事、照明、采暖(如温室大棚等)乃至发电。沼液不仅作为优质饵料，用以喂鸡、喂猪、养鱼、养虾等，还可以用来浸种、浸根、浇花，并对作物、果蔬叶面、根部施肥；沼气渣可用作培养食用菌、蚯蚓，解决饲养畜禽蛋白质饲料不足的问题，剩余的废渣还可以返田增加肥力，改良土壤，防止土地板结。此系统实际上是一个以生猪养殖为中心，沼气工程为纽带，集种、养、鱼、副、加工业为一体的生态系统，它具有与传统养殖业不同的经营模式。在这个系统中，生猪得到科学的饲养，物质和能量获得充分的利用，环境得到良好的保护，因此生产成本低，产品质量优，资源利用率高，收到了经济效益与生态效益同步增长的效果。2.2 存在问题及发展趋势分析一是排水量大，冲击负荷很大。二是固液混杂，有机质浓度较高。三是生猪养殖业系微利产业，受到自然和市场的双重压力，因此对于猪场废水的处理只能采用投资少、运行和管理成本低且效果好的工艺。第三章 方案论证3.1 项目概况3.1.1 项目名称农村规模化养猪场废弃物综合利用及污水治理建设项目3.1.2 建设单位华南理工大学环境科学与工程学院3.1.3 建设地点广东省某山里的农村。3.1.4 建设期限项目建设期为2年3.1.5 建设目标在广东省省级环境保护专项资金支持下，重点提高污染源的污水排放达标率和粪污资源化利用率，在回收资源和能源的同时，实现对污水的净化处理。对于无法回收的低浓度部分，则采用深度净化工艺实现污水达标回用。其有效地保护生态环境，采用固液分离、综合治理、粪污处理等工程措施控制规模化养猪污染，为其它规模化养殖场提供示范作用。3.2 项目建设方案选择与论证本项目污染物处理工程所处理的污染源为养猪废水，在此废水中包含猪粪压缩水、猪尿液、粪便冲洗水及地面冲洗水，其水质特点为水量排放不均匀、冲击负荷大，有机物浓度高、含有大量的固体悬浮物且还含有一定量的对人体有害的病原菌。因此，项目建设以 “种养结合、雨污分流、清洁生产、干湿分离”十六字方针和畜禽养殖污染排放标准(GB 18596-2001)为指导依据，结合目前该养殖场生猪污染物排放的实际情况，综合考虑各方面因素，遵循“资源化、无害化、减量化、综合利用”的原则逐步削减污染物，慎重选择适宜的处理工艺技术路线及设备，采取经济有效、方便可行的工艺流程，使猪场周围的土壤、水体及大气自然生态系统免受污染，以达到最佳的处理效果和经济、社会、生态效益。鉴于养猪所排出的污水中含有大量的有机物和N、P 等营养源，在污水处理工艺选择方面，一改传统的污染物净化思路，尽可能地从资源回收利用的角度出发，利用污水中的资源。再根据需要针对性地对污水中剩余的污染物质进行净化处理，实现水质达标。因此污水处理的工艺路线有两步构成：1、回收资源，包括回收碳源、N、P 等。2、深度净化，去除污水中的污染物质，实现水质达标。第一步：回收资源1、N、P 回收针对养猪粪尿的高浓度含N、P 污水，传统的处理方式是采用吹脱或生物脱氮除磷工艺进行处理。吹脱工艺是将溶解在水中的氨氮吹脱到空气中，这样会造成二次污染。而高浓度的氨氮直接采用生物处理，会对微生物构成一定的危害，影响生化效率和效果。而且，这两种方式均没有将原本是优质营养源的N 进行妥善的回收，不仅污染环境，且造成了资源的严重浪费。针对主场排污的现状，我们采用全面回收资源的方式对污水中的N、P 进行了处理。由于高浓度氨氮对厌氧微生物具有一定的毒性，为确保厌氧效率，同时回收N、P，对于混合后的猪粪尿，采用MAP 工艺进行氮磷脱除处理，脱氮、磷形成的MAP 结晶富集在粪尿中的纤维上，和SS 一起从污水中脱出，不仅确保了进入厌氧生化池污水中的氨氮浓度，且以高效缓释性有机肥方式回收了N、P。2、碳源回收传统的污水处理针对碳源的处理，一般的处理方法是采用好氧微生物，利用好氧微生物的呼吸作用，将碳源氧化成为二氧化碳（CO2），实现将碳源从水中取出的目的。这样对于低浓度污水处理来说是切实可行的，但对于高浓度含碳污水而言，若采用此法处理，不仅需要消耗大量的能源来给水体提供溶解氧，且浪费了污水中的碳源。但采用厌氧工艺处理不仅运行成本低，且能够回收高价值的甲烷（CH4），因此，结合实际情况，在本污水的碳源处理方面，我们设计了最大化的碳源回收系统，采用改进型的ABR工艺，将碳源回收为甲烷，作为能源发电原材料和燃料。利用厌氧微生物，将污水中有机物分解成有机酸，实现酸化降解，并进一步降解，产生甲烷。厌氧生化作用实现两个目的，第一，分解污水中的有机物；第二，产生甲烷，回收能源。由于厌氧微生物的生命能力强，适于高浓度的污水处理，加上运行过程中不耗能，运行成本低，而成为高浓度污水回收碳源的关键工艺段。改进型ABR反应器的特征如下：1、良好的水力条件反应器的水力条件是影响处理效果的重要因素，反应器的水力流态及其优劣可用容积利用率或反应器的死区容积分数(Vd/V)及扩散和混合程度来描述。与其他的反应器相比，厌氧折流板反应器的容积利用率有了很大的提高。厌氧滤池和传统消化池的Vd/V值分别为50%93%和82%，而ABR反应器的Vd/V值为7%20%，平均仅为9.8%，因而ABR反应器的容积利用率要高于其他形式的反应器1。此外，随着ABR反应器中进水量的增加，即HRT的缩短，各反应室内的返混程度将提高，而Vd/V值的变化幅度却不大，从整体上看，反应器内的折流板阻挡了各反应室间的返混作用强化了各反应室的混合作用，增强了污泥与被处理污水的接触和混合程度。因而，在单个反应室内，反应器内的水力流态为完全混合型流态，而整个反应器的流态则趋于推流式这种完全混合与推流相结合的复合型流态，不仅提高了反应器的容积利用率，而且增强了反应器的处理效果并保证了反应器的稳定运行。2、结构简单、效果稳定与其他第三代厌氧反应器相比，厌氧折流板反应器没有复杂的三相分离器，只有简单的折板结构，不存在管道堵塞等问题，没有复杂的内部结构设计，而且从众多试验研究发现，厌氧折流板反应器处理效果稳定，有较大的市场推广的空间。3、良好的生物分布在反应器内挡板结构构成几个独立的反应室，所以，在每个反应室内，能驯化培养与该反应室环境条件相适应的微生物群落，形成良好的种群配合和良好的沿程分布。有研究表明，在位于反应器前端的格室中，主要以水解和产酸菌为主，而在较后的格室中，则以甲烷菌为主。随着格室的推移，由甲烷八叠球菌为优势种群向甲烷丝状菌属、异养甲烷菌和脱硫弧菌属等转变。当底物浓度较高时，甲烷八叠球菌的生长速度比甲烷丝状菌属快1倍，而底物浓度较低时，刚好相反。从颗粒污泥切片的电镜照片可以判断，在以葡萄糖为基质时，发酵产酸菌多在颗粒污泥表层，产甲烷菌则在内部，形成良好的有机质分解链，这种结构与基质降解途径的要求是一致的。这种微生物种群的逐级递变，使优势种群得以良好地生长，这与有机物的逐步降解和转化过程相一致，同时，也表明了基质的浓度和种类是反应室中微生物相组成与分布的重要影响因素。4、固液分离效果好，出水水质好厌氧生物团絮凝同好氧活性污泥法的模式类似，是由细菌对基质的有限浓度引起，F/M值对其有重要影响。低F/M值有利于生物絮凝，沉降加快，出水悬浮固体浓度低。ABR的分格构造和水流的推流状态，使得F/M随水流逐渐降低，在最后一格室内F/M最低，且产气量最小，最有利于固液分离，所以能够保证有良好的出水水质。5、运行稳定，操作灵活由于ABR反应器特有的挡板构造，大大减小了堵塞和污泥床膨胀等现象发生的可能性，可长时间稳定运行，且ABR可根据水质、水量的不同，通过改变挡板间距，调节HRT，甚至还可以进行间歇操作，来满足出水水质的要求。ABR还可在适当的格室进行好氧操作，以达到在同一反应器内除氮的目的。6、耐冲击负荷对有毒物质适应性强由于反应器具有良好的截留微生物的能力以及反应器中的生物分布特点，使得反应器对冲击负荷的适应性大大增强。不论是对水力冲击负荷还对有机冲击负荷，厌氧折流板反应器均有良好的适应性。对有毒废水的处理过程中，因为有毒物质对反应器的影响主要集中在反应器的前部，对后部的危害较小。整个反应器只有少数微生物暴露在有毒物质的影响下，有利于整个反应器系统的驯化和在受到冲击后能在较短的时间内恢复。7、易形成颗粒污泥目前，为提高污水生物处理工艺的处理效果及处理能力，正在不断深入研究和开发微生物固定技术。颗粒污泥的形成与废水水质、运行条件及ABR的构造等因素有关。Boopathy的研究发现，在初始负荷为0.97kgCOD/(kgd)，上升流速小于0.46m/h的条件下启动ABR，一个月后，每一个反应器都出现了粒径为0.5mm的颗粒污泥，三个月后颗粒污泥长大至3.5mm左右。陈洪斌等以ABR处理豆制品废水试验，采用低负荷高去除率启动方式，驯化和培养颗粒化活性污泥，COD负荷范围在0.721.97g/(Ld)。经过五十多天，反应器内形成大量密实、亮黑色的颗粒污泥，COD去除率和废水产气率都很高。由于资源回收后的污水中仍含有一定量的N、P，为兼顾后面的深度净化中C/N 比和C/P 比的需要，回收碳源过程中，根据需要适当留有一定的碳源用于深度脱氮、除磷。第二步：深度净化深度净化为主题净化工艺，用于去除厌氧出水中的绝大部分有机物、N、P 以及其它污染物质，保障性深度净化工艺，实现污水处理后满足回用水水质指标。在主体净化工艺中，所选择的工艺应能够同时实现对污水中的有机物和N、P去除的需要，所选择的工艺要有一定的适应性，满足水质、水量波动的处理需要。针对这一需求，设计采用改进型氧化塘来处理，即在氧化塘的前一部分安装曝气装置，实现降解有机物的同时脱氮、除磷。3.3 工艺流程根据以上生猪养殖场废弃污染物特性及污染物治理、综合利用工艺技术分析，本项目确定的工艺流程如下图所示。主要工艺说明如下：1、废水预处理：养猪场污水通过管道自流到沼气站，粪污等污染物先经过格栅，以清除污水中稻草等较大的杂物，同时进行沉砂，去除粪污中的砂石，这样有利于以后工序的处理，减少管道等的堵塞，保证废污自流通畅，进入集水池。2、固液分离：进入集水池的粪污等污染物泵入固液分离装置，经固液分离后去除其中混杂的悬浮物（如未消化的饲料和猪毛等），防止较大的固体物进入后续处理环节，防止设备的堵塞损坏等。通过固液分离技术处理后的污水进入下一环节进行处理，含水45-50的猪粪粪渣进入集粪池，进行无害化处理，用作有机肥源出售。沼气贮藏(贮气柜)发电民用燃气脱硫脱水生猪粪尿污水等废弃污染物沼气曝气氧化塘格栅集水池固液分离沉淀池酸化调节(酸化池)厌氧发酵(厌氧发酵池)氧化降解(氧化塘)沼渣干粪发酵无害化处理有机肥出售用作有机肥料或改良土壤周边农田果园灌溉、鱼塘养鱼及冲洗水图1 工艺流程图3、化学除N、P：采用Mg 盐和PO4，通过化学反应形成MgNH4PO46H2O（MAP/鸟粪石），吸附到污水中的SS 上。与SS 一起从污水中分离出来。该工艺能够实现对污水中氨氮的90%以上的去除率。脱氮的机理为：Mg2+ NH4+HPO42+ 6H2OMgNH4PO46H2O+ H+Mg2+ NH4+PO43+ 6H2O MgNH4PO46H2OMg2+ NH4+H2PO42+ 6H2O MgNH4PO46H2O+ 2H+4、酸化过程：经固液分离后的污水进入酸化池。由于养猪废水的特殊性，其废水中纤维含量较高，并含有大量的悬浮颗粒。在酸化池中，污水中的蛋白质、脂肪和糖类等高分子有机物水解为氨基酸、脂肪酸等小分子有机物，进而在酸化菌的作用下生成乙酸、丙酸等易被甲烷菌消化的小分子有机酸，以减轻厌氧消化的有机负荷，提高消化速率。酸发酵池中的微生物为兼性厌氧菌，最佳pH4.56.5，发酵时间为5小时。5、厌氧发酵：污水通过泵打入厌氧发酵池，污水中的有机酸通过厌氧菌的作用产生可燃沼气。甲烷浓度70%左右，消化池中的微生物为厌氧菌，最佳pH7.58.5。因为厌氧菌对温度变化非常敏感，尽管项目地属中亚热带湿润季风气候区，年平均气温较高，但冬季气温较低，这势必影响厌氧消化效率，给后一级的污水处理工艺增加负担。所以，本项目为了获得稳定的发酵效率，采用中温（36）厌氧发酵。在消化池内布有温水循环管路。6、曝气处理：使废水与外界氧气充分接触，迅速降解有机质。7、沼气的贮存与利用：由发酵池生成的沼气经水水封，气水分离器，脱硫塔净化后压入贮气柜储存。贮气柜的沼气用于周边居民及猪场内生活用气和猪舍取暖。8、污泥沉淀：厌氧消化后的废水经沉淀，将废水中的污泥去除。9、生物氧化塘：废水在塘内滞留的过程中，水中的有机物通过好氧微生物的代谢活动被氧化，或经过厌氧微生物的分解而达到进一步降解以及去除氨态氮的目的。好氧微生物的代谢所需的溶解氧由塘表面的空气中的氧及藻类的光合作用提供。废水再采用“生物氧化塘鱼塘和农田灌溉”的工艺综合处理，以取得较理想的处理效果并降低造价费用。10、沼液综合利用：经厌氧发酵后的液肥用以灌溉农田、果园和养鱼，生产绿色无公害产品。3.4 技术关键与创新点3.4.1 技术关键1、化学脱氮除磷条件的优化。2、改进型ABR反应器运行参数优化。3.4.2 技术创新点1、采用采用Mg 盐和PO4,实现N、P资源化回收。2、采用改进型ABR反应器，实现碳源最大化回收利用。3.5 预期目标1、减量化：从污染的源头抓起，有效地削减污染总量，从而减少治理经费，达到将污染源控制在最低限度的目的。2、无害化：选用先进工艺技术，使整个治理过程工艺无毒无味运行，消除蚊蝇孳生地，切断寄生虫的生长源，细菌指标达到卫生防疫要求。3、资源化：有害粪污经过治理，达到变废为宝的目的。猪粪、冲洗污水治理经过厌氧发酵后的沼液，经过固液分离产生的沼渣与收集的干清粪混合深加工成有机复混肥。分离后的沼液中富含溶解氮、磷、钾和关闭植物生长细胞的黄腐酸，浓缩后可制成植物叶面有机喷施肥，或输送至农田和附近鱼塘中使用，可节省大量农药和化肥，促进增产增收。该猪场厌氧发酵所产生的沼气，又可供应场区生活用气。部分沼气通过发电可解决养殖场和有机复混肥加工的用电问题，发电热水可供发酵原料加温用，整个工程是变废为宝，良性循环，资源全面综合利用的示范工程。4、生态化：该场选用的先进治理工艺治理后，将治理后的无毒无害无臭味的有机液肥，输送到该场现有的玉米地或周边粮田和附近鱼塘中使用，形成“猪沼粮（粮、渔）”的生态平衡系统，蔬菜和粮田间喷施沼液后，可修复长期施用无机肥板结的土壤，可少施或不施农药和化肥，促进增产增收，大量无公害的有机蔬菜、水果和水产品等，有利于出口创汇，提高经济效益，是利国利民的德政工程。第四章 应用或产业化前景与市场需求4.1 项目技术或工艺市场需求1、生态可再生能源综合利用工程的建设需求目前，建设和推广集约型型养猪场已成成为为全省一主要趋势，随之而来的污染问题已成为农业污染的主要因素，加之广东地区较为严重的工业污染，使得原本紧张的环境问题日益严重。采用厌氧技术处理养殖废水，具有产泥少，运行费用低等优势，同时可以控制生产过程中的污染物流向，降低畜禽本身受到的污染程度，控制疫病，实施“猪-沼-果”的生态模式，实现污水零排放，在广东省乃至全国有着广阔的应用前景。生态养殖模式不仅能解决养殖业污染问题，还可为业主提供清洁能源，为周边农业提供无害化优质有机肥料，适合现在流行的无公害农产品生产，符合生态农业的需要，是农业可持续发展的必然需求。项目的实施和推广，将会改善农村居民的生产及生活条件，促进养殖业的可持续发展。生态养殖项目的实施，本身产生一定的经济效益，沼气用于发电二可产生直接经济效益;沼渣、沼液是优质的无公害有机肥料，可用来发展无公害农产品生产基地，实现农业增效。由于猪场废弃物综合利用及污水治理示范项目有诸多优势，养殖业对该项目有强烈的需求，各级地政府为推进农业的进一步发展，提高农民收入，解决农村环境整治，促进养殖业发展，对生态工程建设也有十分强烈的愿切和积极性。2、有机复合肥的市场需求猪粪中富含有机质，有机质腐熟后形成腐殖质存在土壤中，腐殖质对改良土壤、培养土地肥力有明显效果。因此，家畜粪便在保持和提高土壤肥力的效果上远远超过化肥。有机肥料中的磷是有机磷，肥效优于磷酸钙，被固定的可能性少，相对提高了磷肥肥效。同时畜粪中的有机质在积肥、施肥过程中，经过微生物的加工分解以致重新合成，最后形成腐殖质储存在土壤中。腐殖质对改良土壤、培养土地肥力的作用是多方而的:它能调节土壤水分、温度、空气和肥效，适时满足作物生长发育的需要;能调节土壤的酸碱度，形成土壤的团粒结构;能延长和增进肥效，促进水分迅速进入植物体，井有催芽、促进根系发育和保温等作用。同时有机质腐熟后，形成较高量的胡敏酸，具有典刑的团粒结构，同时胡敏酸在转化过程中释放能量. 能刺激作物根系多吸收养分，改良土壤提高产量。由于有机肥的肥效和其特有的性质，使用有机肥料生产有机食品，优质农产品和无公害绿色食品，改善瓜、果、蔬菜等农产品的口感品质，提高产品档次，这也日益得到大众的认可。据估算，全国有机肥每年需求量在1.8亿吨左右，而现有有机肥生产量在17.万吨，仅占种植绿色食品和蔬菜需求有机肥料的0.85, 市场需求很大人，有机肥料生产具有广阔的发展空问和前景。工业业化制成的有机肥料(如粉状、颗粒状有机肥料)，其养分全面，有机质含量高，在储存、运输，使用方面大为改善，同时有机肥料悄售价格介理，一般粉状有机肥料在350一500元/吨左右，颗粒状有机肥料在850元/吨左右，而化肥的价格一般约为600元/吨，有机肥具有明显的价格优势，因此适合大面积推广使用，目前有机同肥产品使用的主要对象为疏菜、果园等绿色食品基地，还用于城镇绿化和花卉培养。随着市场经济的发展，有机绿色农产品将实行优质优价，这样对有机肥的需求将会越来越大。3、沼液灌溉需求沼液就是将粪尿混物置于密闭的厌氧反应器内经过微生物分解，杀灭了有害病毒菌，变成腐熟的液状肥料。，可对作物实施喷灌、浇灌、滴灌，具有杀虫、防虫、抗早、保苗、增产增收等多种作用，是生产绿色无公害有机农产品必不可少的肥源。不但解决沼源的利用，更能增加了业主的经济效益。4.2 未来市场供求分析1、沼气的供应项目建成后，平均日产生物气1 000，立方米，可用于发电和养殖场区、附近农村生产和生活需要。2、有机肥的供应沼渣经过处理后制成有机肥料可以提供给周边的无公害疏菜基地，年可提供优质肥料700多吨。3、沼液的供应年生厂沼液1万余吨。4、产品的供求分析随着经济发展和人民生活水平的提高，我国畜禽养殖业得到了迅猛发展。但由于畜禽养殖场产生的粪污等污染物对环境的不利影响，使我国畜禽养殖业面临着发展与环保的双重压力。如何在不以牺牲环境质量为代价的前提下，解决好畜禽粪水的污染问题已成为制约养殖业进一步发展的重要因素，引起了各级政府的高度重视。2001年，国家环保总局发布了畜禽养殖污染防治管理办法和畜禽养殖业污染物排放标准，根据畜禽养殖业污染物排放的特点，规定了控制项目和排放标准，开始加强畜禽养殖业的污染防治工作。2006年10月26日，国家环保总局发布国家农村小康环保行动计划。行动计划中明确提出，要加强规模化畜禽养殖污染防治，优先建设规模化畜禽养殖污染防治示范工程，采取生产沼气、建设有机肥生产厂、土地利用、工艺处理等模式，提高畜禽养殖废弃物资源化利用水平与污染物达标排放率；使用安全、高效的环保生态型饲料和先进的清粪工艺、饲养管理技术，实现污染“源头控制”。养殖业朝规模化、集约型方向发展，规模养殖量已占饲养总量的40%左右。但从各个规模养殖场和养殖小区的生产情况来看，污染治理设施普遍缺乏，环保意识差，管理粗放，养殖污水乱排乱放，对周围环境影响日益加剧，不利于健康和可持续发展。因而必须采取积极有效的措施，加强污染防治。因此，建设和推广生态型养殖业势在必行。项目单位年出栏生猪3万多头，实施本项目，可在改善企业生产环境的同时，为项目区畜禽养殖废