粪污处理基本工艺专项方案.doc

畜禽粪便解决处置技术
当前规模化、集约化商品养殖生产占重要地位，这些养殖场解决畜禽粪便时大多是水冲式清除畜禽粪便，产生了大量固体废弃物和有机废水。普通畜禽养殖场解决畜禽粪便时都要先进行固液分离，然后再单独对固体废弃物和有机废水进行解决。这样，集约化养殖场畜禽粪便解决就涉及了畜禽粪便解决和有机废水解决两个方面。
畜禽养殖场特别是大中型养猪场废水解决难度很大：一是由于大多数猪场都是采用漏缝板式栏舍，水冲式清粪，排水量大；二是冲洗栏舍时间相对集中，冲击负荷很大；三是粪便和污水量大且集中，而农业生产是季节性，周边农田无法所有消纳；四是废水固液混杂，有机质浓度较高，并且粘稠度很大；五是养猪业属微利行业，受到自然与市场双重风险影响，不也许投入诸多资金用于解决废水，也难以承受过高废水解决运营费用。因而，依照养殖场水质特点，选取经济合理，解决后保证达标工艺显得尤为重要。
一、 水质水量
1、水质
畜禽养殖业产生污染物重要有粪便、污水和恶臭三个方面。畜禽粪便中具有大量病原微生物、寄生虫卵以及孳生蚊蝇，会使环境中病原种类增多，菌量增大，浮现病原菌和寄生虫大量繁殖，导致人、畜传染病蔓延；畜禽养殖废水高浓度有机废水，CODCr、NH4+-N、SS含量都很高，水量大且温度较低，废水中固液混杂，氮和磷化合物有机物含量较高。而粪污中重金属则来自于饲料和饮水进入畜禽体内后排泄，由于含量低不做考虑。
表1国家环保总局推荐排泄系数/[kg/(头•a)]
畜禽名称
粪
尿
BOD5
CODCr
NH3-N
TP
TN
牛
猪
羊
家禽
7300.00
398.00
950.00
26.30
3650.00
656.70
-
-
193.70
25.98
2.70
1.015
248.2
26.61
4.40
1.165
25.15
2.07
0.57
0.125
10.07
1.70
0.45
0.115
61.10
4.51
2.28
0.275
2、水量
尽管猪粪尿排泄量受到环境因子、饲养质量、饮用水量等影响，但可以依照下式计算：
Yf=0.530F-0.049 Yf—尿排泄量，kg； F—饲料采用量，kg
Yu=0.205+0.438W Yu—粪便排泄量，kg； W—饲水量，kg；

表2 -1猪粪尿量
体重/kg
20
40
60
80
100
粪尿量/kg
2.88~3.14
3.36~3.58
3.84~4.03
4.32~4.47
4.79~4.92
表2-2畜禽粪尿排泄量
项目
牛
猪
羊
鸡
鸭
粪
天排泄量/（kg·d-1）
年排泄量/（kg·a-1）
20.0
7300.0
2.0
398.0
2.6
950.0
0.12
25.2
0.13
27.3
尿
天排泄量/（kg·d-1）
年排泄量/（kg·a-1）
10.0
3650
3.3
656.7
—
—
—
—
—
—
饲养周期/d
365
199
365
210
210

表3-规模化畜禽养殖场单位用水系数和废水产生系数 kg/(头或只•d-1)
种类
清粪方式
单位用水系数
单位废水产生量
猪

肉牛
奶牛
蛋鸡
鸭
水冲粪
干捡粪
干捡粪
干捡粪
水冲粪
饮水槽
25
15
40
80
1
1.5
18
7.5
20
48
0.7
1.5
表3-2年出栏万头猪场粪污水排放量
项目
饲养周期/d
存栏数量/头
平均排尿量
/（kg·头-1·d-1）
平均冲洗水量
/（kg·头-1·d-1）
产生污水量/
/（t·d-1）
母猪
公猪
仔猪
育肥猪
总排泄量
365
365
49
105
—
500
25
1380
2920
—
6.72
6.41
2.91
5.95
—
30
26
10
20
—
18.36
0.81
17.82
75.77
112.8

二、 养殖场清粪工艺
国内规模化养殖场当前重要清粪工艺有三种：水冲粪、水泡粪（自流式）和干清粪工艺。如下简朴简介各工艺：
1、水冲粪工艺：水冲粪办法是粪尿污水混合进入缝隙地板下粪沟，每天多次从粪沟端水喷头放水冲洗。粪水顺粪沟流入粪便主干沟，进入地下贮粪池或用泵抽吸到地面贮粪池。该工艺对于泵和喷头及后续粪污解决费用较高，运营费用和维护费用相对较高，后续污染物浓度也想度较高。
2、水泡粪工艺：是水冲粪工艺改进，在此不做简介。
3、干清粪工艺：该工艺运用劳动力或机械清扫粪便，再进行冲洗，使粪便固体和冲洗水、粪尿大某些分离，减少粪污清理过程中用水、用电，保持固体粪便营养物，提高有机肥肥效，减少后续粪尿解决成本。干清粪工艺重要办法是，粪便一经产生便分流，干粪由机械或人工进行清扫、收集、运走，尿及冲洗水则从下水道流出，分别进行解决。该工艺技术上不复杂，不受气候变化影响，污水解决某些基建投资比前两者工艺大大减少，后续解决负荷减轻。
表4养猪场三种清粪工艺水量消耗和水质状况
项目
水冲粪
水泡粪
干清粪
水量

平均每头/(L/d)
万头猪场/(m3/d)
35~40
210~240
20~25
120~150
10~15
60~90

水质指标
（mg/L）
BOD5
CODCr
SS
7700~8800
1700~19500
1030~11700
1230~15300
2720~31000
164~20500
3960~5940
8790~13200
3790~5680
注：1.水冲和水泡清粪污水水质按每日每头排放COD量为448g，BOD量为200g，悬浮固体为700g计算得出；2.干清粪3组数据为3个猪场实测成果。
与水冲式和水泡式清粪工艺相比，干清粪工艺固态粪污含量低，粪中营养成分损失小，肥料价值高，便于高温堆肥或其她方式解决运用，后续解决难度减轻，因此优先选用干清粪工艺。
三、好氧堆肥技术
畜禽粪便通过好氧堆肥解决，使堆肥原料中不稳定有机物，通过一定期间氧化和腐熟，形成性质稳定、对农作物无害、可作为土壤改良剂堆肥产品。堆肥可以分为升温、高温、降温和腐熟四个阶段。而影响堆肥因素涉及：含水量、通气状况、C/N和C/P比、温度、接种剂和酸碱度。因而，在工艺上要对这些因素进行考虑。
1、堆肥设备工艺
畜禽粪便解决设备可以在短期内，将畜禽粪便解决成有机肥，重要由五某些构成：混合搅拌料机、螺旋输送机、加压混练机、粉碎机、电气控制系统。
表5畜禽粪便解决设备个某些功能与作用
名称
功能与作用
备注
混合搅拌料机
使畜禽粪便与配料混合均匀
搅拌轴只准正转其上输送器起混合、输送作用
螺旋输送机
把搅拌混合后送进加压混炼机中
普通状况只准正转
加压混炼机
挤压摩擦混炼内部混合物使其升温，杀死或抑制低温菌等
正常处在正转工作状态
粉碎机
粉碎混炼机解决后物料

电气控制系统
控制系统中各部件动作
设有加压电源
（1）工艺流程：该设备系统工作时，把畜禽粪便与配料按规定比例送入混合搅拌料机，进行搅拌混合均匀，通过螺旋输送机进一步搅拌并送入主机—加压混炼机，通过加压混炼机加压摩擦，使该机体内混合物温度自行升高，杀死蛔虫卵和有害菌，然后提供适应空气和水分，为高温菌发酵创造适当条件，完毕迅速发酵，再通过粉碎机粉碎松散，最后送入堆置场堆放8~10d，即可成为有机肥。
原料
混合搅拌

加压混炼
入库（水分≦30%）
堆置发酵场
粉碎
加入配料
含60%~70%水
定量输送
物料
50%左右水
8~10d

图1 畜禽粪便生产生物有机肥发酵工艺流程
（2）特点：
①不受季节限制，一次性投资小，占地面积小，运营管理费用低。
②及时转成好氧发酵，没有臭味，是无害化解决。
③畜禽粪便从被解决到有机肥产生仅需10d左右，生产周期短。
④操作简朴，维护以便。
（3）生物有机肥原则
国内于12月颁布了有机肥料国家行业原则（NY 525-），合用于以畜禽粪便、动植物残体等富具有机质副产品资源为重要原料，经发酵腐熟制成有机肥料，详细规定如下。
①外观 有机肥料为褐色或灰褐色，粒状或粉状，无机械杂质，无恶臭。
②有机肥料技术指标 应符合表6规定。
表6 有机肥料技术指标
项目
指标
有机质含量（以干基计）/ % ≥
总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）含量（以干基计）/ % ≥
水分（游离水）含量/ % ≥
酸碱度（pH值）
30
4.0
20
5.5~8.0
③有机-无机复混肥料中重金属含量、蛔虫卵死亡率和大肠菌指标 应符合GB 8127-87规定。
四、固液分离技术
1、固液分离工艺特点
采用固液分离技术可以减少粪污中SS含量，经固液分离后，污水中COD可下降40%左右，为高效厌氧工艺创造了条件，若COD（或SS）过高，则也许堵塞高效过滤器或污泥床。由于COD减少，减轻了厌氧解决负荷，减少了污泥产生量，缩小了厌氧解决装置容积和占地面积，减少了造价。
2、固液分离设备
当前养殖业粪污解决重要采用机械物理分离，而研究资料表白，采用XJG-25型斜板挤压分离机是当前比较好粪污固液分离设备。已在养殖场推广使用，分离后粪渣含水率65%~70%。例如：广东省板岭原种猪场一方面采用简朴斜板挤压式固液分离机去除较大粪渣，再运用沉淀去除细小粪泥。这种方式减少污水中有机物含量十分有效，无需添加任何絮凝剂，又为下一步采用先进、高效厌氧装置提供了良好条件。但是设备价格比较昂贵。因而可以选用普通固液分离技术，如：筛滤、离心、过滤、浮除、沉降、沉淀、絮凝等工序。
五、微生物解决技术
由于通过固液分离后，粪污中有机物含量高，在畜禽养殖场中多用厌氧-好氧解决工艺，先通过厌氧解决工艺除去大某些有机物，去除率为60%~80%。再通过好氧解决工艺，可使有机物含量进一步减少，在通过生物塘降解，可使解决过废水达到《畜禽养殖业污染物排放原则》（GB18596-），表7为《畜禽养殖业污染物排放原则》（GB18596-）及《农田灌溉水质原则》（GB5084-92）比较。

表7：废水污染物排放原则与灌溉原则（旱作）比较
控制项目
BOD (mg/l)
COD (mg/l)
SS (mg/l)
氨氮 (mg/l)
总磷(mg/l)
粪大肠菌群数 (个／ml)
蛔虫卵 (个／l)
排放准值
灌溉原则
150
150
400
300
200
200
80
30
8.0
10
10000
10000
2
2
下图为两个典型畜禽养殖业废水解决工艺流程图
·缺氧
进水
厌氧
好氧生物解决
污泥作为肥料或改良土壤
沼气运用
出水用于养鱼或灌溉
出水
进水
沼气运用
出水用于养鱼或灌溉

厌氧生物解决
稳定塘（湿地、土地解决）
污泥作为肥料或改良土壤

进水
出水

1、 厌氧解决工艺
（1）上流式厌氧污泥床反映器（UASB）
UASB反映器由三个功能区构成，即底部布水区、中部污泥反映区、顶部气液固三相分离区（涉及沉淀区）。废水从厌氧污泥床底部流入与污泥进行混合接触，污泥中微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中不断并合，逐渐形成较大气泡，在这种气泡碰撞、结合、上升搅动作用下，使得污泥床区以上污泥呈松散状态，并与废水充分混合接触。废水中大某些有机物在这个区域被分解转化。在反映器上部设有固、液、气三相分离器，具有大量气泡混合液不断上升，达到三相分离下部，一方面将气体进行分离，被分离出来气体进入气室，并用导管导出。固液混合液进入三相分离区，失去搅动作用污泥发生絮凝沉淀，上清液溢流排出。如下图：

（2）升流式污泥床反映器（USR）
采用上流式污泥床原理，无内部机械搅拌，具备效率高、工艺简朴等长处。其特点在于消化器内滞留了大量厌氧流活性污泥，这些污泥具备极好沉降性能和较好生物活性，提高了消化器内负荷和产气率。当前升流式污泥床反映器已常被用于猪粪废水和鸡粪粪水处置，其装置产气率可达4m3/ (m3·d),COD去除率达80%以上。如下图：

（3）ABR技术
ABR反映器是一种由各种隔室构成构造，被解决废水一次流经每个隔室且水流流动在反映器中呈上、下交替运营，在每个隔室中进行着有不同菌群生物参加对有机质生物降解过程。其工艺构造构造比UASB更为简朴，不需要复杂三相分离器。是氧一体化反映器。ABR污水生物解决技术更为灵活、以便，投资费用更低。一下是几组ABR反映器图：

左边为统一集气室，右边为分离集气室；
（4）三种工艺比较
工艺
产气率m3/m3·d
COD去除率
占地面积
成本投资
UASB
USR
ABR
0.8~1.5
4~4.8
5~6
80%~90%
80%~85%
80%~91%
10~15m2
10~15m2
30~40m2
35~40万元
30~40万元
40~45万元

（4）沼气运用技术
运用厌氧生物技术通过配套相应设施，将养殖废水制成以甲烷为重要成分沼气，通过沼气池收集到沼气应用于职工生活、圈舍保温等。沼液可以进入到生物氧化池或者直接用于农田灌溉、养鱼等。沼渣可以生产有机肥、哺育食用菌后者进行养鱼。
2、好氧技术
在畜禽养殖废水解决中，由于所解决废水有机物浓度较高，厌氧解决出水中COD浓度和氨氮浓度仍比较高，很难达到排放或再运用原则，因而，普通以好氧办法对厌氧出水做进一步解决。好氧生物解决法可分为天然好氧生物法和人工好氧生物法两类。天然好氧生物解决法有氧化塘和土地解决等，对地形和自然条件规定比较高，去除效果不佳。人工好氧生物解决法涉及：序批式活性污泥（SBR）、ICEAS工艺、CASS工艺等。
（1） SBR工艺
典型SBR系统分为进水、反映、沉淀、排水、闲置共五个阶段。反映池在一定期间间隔内布满污水，以间歇方式运营，解决后混合夜通过一段时间沉淀后，从池中排出上清液，沉淀生物污泥则留于池内，用于再次与污水混合进行解决，这样依次重复进行，便构成了序批式解决工艺；
长处：工艺简朴，占地面积小，工程造价低；运营方式灵活，解决效果好，具备良好脱氮除磷功能；
但老式SBR工艺在工业应用中，若进水流量较大，则需调节反映系统，增大投资；如对脱氮除磷规定高还需对工艺进行改造。
（2） ICEAS工艺
ICEAS工艺对污水预解决规定不高，只需设格栅和沉淀池。经预解决污水持续不断地进入反映池前部预反映区，在该区内污水中大某些溶性BOD被活性污泥微生物吸附，并一起从主、预反映区墙上下部孔眼以低速进入主反映区。在主反映区内按照“曝气、闲置、沉淀、滗水”程序周期运营，使污水在重复“好氧-缺氧”中完毕去碳、脱氮，在“好氧-厌氧”中完毕除磷。各过程历时和相应设备运营均按事先编制好程序由计算机自动控制。ICEAS反映池构造如下图：

ICEAS与老式SBR相比，最大特点是：在反映器进水端增长了一种预反映区，运营方式为持续进水（沉淀期和排水期仍保持进水），没有明显反映阶段和闲置阶段。ICEAS反映池这种系统在解决污水和工业废水时，比老式SBR系统费用低、管理更以便。但是由于进水贯穿于整个运营周期各个阶段，在沉淀期时，进水在主反映区底部导致水力紊动而影响泥水分离时间因而进水量受到了一定限制。
（3） DAT-IAT工艺
DAT-IAT工艺主体构筑物由两个串联反映池构成，即需氧池（DAT）和间歇曝气池（IAT）。普通状况下DAT池持续进水、持续曝气，IAT池持续进水、间歇曝气，解决后水和剩余活性污泥均由IAT池排出，其典型工艺流程如下图：
格栅
沉砂池
DAT
IAT
贮泥池

特点：
①工艺稳定高 DAT池持续进水，持续曝气进水，持续曝气可起到水利均衡作用，提高了工艺解决稳定性；DAT池和IAT池可以保持较长污泥龄和很高MLSS浓度，对有机负荷及毒物有较强抗冲击能力；IAT池可任意调节状态，有助于去除难降解有机物。
②解决构筑物少，工艺流程简朴 DAT-IAT反映池集曝气、沉淀于一体省去了消化池。
③可脱氮除磷 通过调节IAT池曝气和间歇时间，使污水在池中交替解决好氧、缺氧和厌氧状态，可以便地实现脱氮除磷。
④节约投资 DAT池与IAT池串联设立，可减少滗水器安装数量；由于DAT池为持续进水，因而不需要顺序进水闸阀及自控装置；DAT池为持续曝气，减少了曝气强度，所需鼓风机额定能力（风量）比普通SBR工艺小；串联布置DAT池与IAT池之间采用共享墙，土建费用可节约；相应反映控制系统也简朴。
（4）CASS工艺
CASS工艺以一种生物选取器、序批曝气-非曝气方式运营充-放式间歇活性污泥解决工艺。一定期间序列运营，进水-曝气、进水-沉淀、上清液滗除和进水-闲置等四个阶段构成其运营一种周期。
与老式活性污泥法和SBR工艺相比，CASS具备如下几种特点：
①活性污泥种群抑制污泥膨胀。
②良好污泥沉淀性能。
③可变容积运营提高了对水质、水量波动适应性和操作运营灵活性。
④通过硝化和反硝化实现生物脱氮。
⑤具备生物除磷功能。
⑥采用多池串联运营，使废水在反映器流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合复杂流态，不但保证了稳定解决效果，并且提高了容积运用率。
⑦工艺流程简朴，土建和投资低，自动化限度高，同步采用组合模块构造，布置紧凑，占地少，分期建设和扩建以便。
六、 后续解决
通过生物解决水质可以排放到生物塘进行进一步降解，或水质达到中水回用原则用于粪便冲洗水。
七、 典型案例
案例一：杭州灯塔养殖总场废水解决工程
概况：杭州灯塔养殖总场生猪存栏12万头，年出栏商品肉猪20万头，是当前最大综合性养猪公司。每天排放猪粪185t，排放废水3000t，废水COD浓度17000mg/L，氨氮浓度2200mg/L。该工程1999年例如UNDP/GEF工业化沼气与水解决示范项目。在工艺设计中强化了预解决等技术，实行 “清洁生产、固液分离、水解酸化、UASB、SBR生物脱氮和混凝解决”等工艺流程，工艺流程图如下：

解决系统对猪场污水总去除效果如下。在系统稳定运营期间，解决工程对污染物总去除效果见表8，从表8可知，该工程对COD去除率达98%，BOD、NH3-N去除率达到99%，SS去除率达到97%，TN总去除率达到93%。
表8杭州灯塔养殖总场污水解决工程解决效率（9月~1月）
项目
进水
UASB
SBR
物化解决
总去除率
COD/(mg/L)
BOD/(mg/L)
NH3-N/(mg/L)
TN/(mg/L)
SS/(mg/L)
pH
5616~9965
3960~4460
636~1114
754~1415
2310~5410
7.1~7.5
879~1423
168~278
690~1210
590~917
510~960
7.2~7.5
179~321
11.2~19.9
3.5~6.3
51.8~51.9
70~110
6.6~7.5
69~113

60~90
8.5~8.9
>98%
>99%
>99%
>93%
>97%

二次能源运用：工程平均日产沼气8500m3，经气水分离、脱硫、计量后输入1000m3干式贮气柜，沼气流量采用涡街流量计在线测定，用SKG-334型防爆气泵输送到各用气单位。当前沼气用于一下四个方面：2t/ h全自动沼气锅炉；有机肥料场肥料烘干；食堂炊事；猪舍用能。
工程规模及投资分析（见表4）

表4 工程规模及投资分析
养猪场规模
（年出栏头数）
日解决污水量
（t）
厌氧罐规模
（m3）
SBR反映器规模
（m3）
日产沼气量
（m3）
工程投资
（万元）
10000
80～100
240～300
250～300
360
120～150
15000
120～150
360～450
400～450
540
180～220
0
160～200
500～600
550～600
720
250～300
40000
300～400
900～1200
1000～1200
1500
300～350
60000
450～500
1200～1500
1400～1500
1800
400～500
80000
600～800
1800～2400
2200～2400
3000
600～700
100000
900～1000
2700～3000
2800～3000
3600
800～900

项目技术经济指标：解决能力猪粪185t/d，污水3000t/d；沼气产量8500m3/d，其中用于沼气锅炉5800 m3/d，有机肥烘干 m3/d，民用燃气700 m3/d；供应有机肥料142 t/d；工程总投资1497万元。
案例二：北京顺义良山畜牧场
北京顺义良山畜牧场以销售种猪、育肥猪为主，猪场大量高浓度废水排放对周边水环境导致严重污染，特别是夏季废水产生恶臭且处处飘散，废水中病原菌通过食物、饮用水危害居民健康，亟需采用有力办法进行治理。
　　该猪场按现存栏1头计算，产鲜猪粪为49.5t/d，产尿为47.4m3/d，采用高架漏缝地板构造，其废水集中排放。现采用人工清理猪场70%粪便，粪浆产量为120m3/d。依照测算，废水中COD含量约为18000mg/L，固体含量约为4%～6%。
　　依照该猪场规模及排污状况，采用如图2所示工艺流程。

　　猪场废水、废渣中具有大量有机物，易生物降解，可采用生物解决工艺。先用固液分离技术将固体与液体物质分开，用厌氧工艺可去除分离后液体中80%以上有机物，且可回收沼气作为可运用能源，同步沼液经好氧稳定后可施用于蔬菜地、果园和农田，固液分离后固体则经堆肥处置后制成有机肥出售。各重要解决构筑物对COD解决效果见表1。
表1　各重要解决构筑物对COD解决效果
名称
进水COD(mg/L)
出 水COD(mg/L)
COD去除率(%)
固液分离器
18000
12600
30
调节池

12600

UASB
12600
1260
90
SBR
1260
252
80
氧化塘
252
＜60
80
该工艺特点是将固液分离技术、厌氧工艺、好氧工艺及生物稳定塘工艺、好氧发酵制肥技术等有机地组合在一起，实现了养殖场粪污高效处置和废物综合运用。
　　①废物处置：通过将上述工艺组合应用，使COD为(2～3)×104mg/L、SS为1×104mg/L养猪场粪污经解决后，其出水达标排放(或某些回用)，节约了猪场自来水用量(1.5×104m3/a)。
　　②能源回收：养猪场粪污经解决后产生沼气(CH4含量达62%)为20×104m3/a，可供居民或猪场作燃料使用。
　　③综合运用：经综合解决后比直接用作肥料时养分运用率提高40%，生物能运用率提高30%。