能源生态环保型猪场粪污处理模式的应用.doc

能源生态环保型猪场粪污处理模式的应用

一、工程介绍
　　1．饲养规模
种猪场常年存栏生产母猪3100头，公猪114头，哺乳仔猪(28天断奶)5210头，保育仔猪(6—20kg) 7502头，生长猪(20一50 kg) 9803头，育成大猪(50一100 kg)7315头。

　　2．废弃物排放量及废水水量、水质
　　经过对种猪场" href=" target="_blank">猪场废弃物的长时间跟踪检测，彻底摸清了猪场污水排放量及特点，如表1所示。种猪场每天排放的鲜猪粪约59．3 t，猪尿及冲洗水278．3t。此排污量已结合工程的特点及饲养工艺的要求。进行了调整，进行清洁化生产。考虑到当地人力资源丰富和人工工资相对较低的实际情况，猪粪采用人工收集的方式，以减少冲洗水的使用量，其中用于防暑降温的清洁水进行回用，雨污分流，并按清洁化生产的要求，严格控制饲料中重金属等饲料添加剂的使用量，以减少对周围生态环境的影响。同时把场区内的所有生活污水接人污水处理站进行集中处理，结合生态牧业项目的要求，经处理后的水部份进行综合利用，其余经处理后全部达到国家规定的畜禽废水排放标准。
　　废水在经过厌氧发酵的处理后，部分经发酵处理过的废水作为生态有机肥加以利用，在遇到用肥淡季或雨季，全部废水经进一步处理后，可以达到国家《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)中所规定的标准。

　　3．工程设计规模
　　每头猪每天排放的污染物按表1中数据计算，种猪场每天排放的鲜猪粪59.3 t，猪尿及冲洗水278.3 t，考虑到10％ 的设计系数，该场的污水处理站处理规模为日处理猪粪污水300 t·d-1，有机肥加工车问处理猪粪40 t·d-1。

经多次检测，猪场混合废水水质如表2所示。表3、表4分别为工程的主要构筑物和主要设备。

　　3． 处理工艺流程
　　工艺流程是设计指导思想的具体体现，也是整个工程成功与否的关键。本工程按生态理念为指导，注重资源综合开发利用和生态平衡，协调环境保护、资源利用之问的关系，形成生态上与经济上的两个良性循环，工艺流程见图l。
　　污水通过沟管由场区自流进入污水处理站，废水先经过格栅，去除废水中的稻草和大的悬浮物体，经沉砂井沉砂，去除废水中的砂，减少管道等的堵塞情况发生，废水自流进入集水池。考虑到猪场污水排放特点以及后续处理工艺的要求，集水池容积为100 m。进入集水池的废水由泵泵入水力筛网，以进一步去除污水中的悬浮物和猪毛等杂物，水力筛网筛出的浮渣等集中进入集粪池，进行固体堆肥处理。经处理后的污水自流进入水解酸化池。水解酸化的作用不仅在于降解部分悬浮物质，将复杂的有机物转化为简单的有机物质，提高废水的可生化性能，同时也为后续好氧处理配水起到积极作用。水解酸化池容积为300 m。。本工程采用改良型的UASB发酵工艺，总池容为1350 m ，分成独立的二格，便于后续管理运行，采用相互并联的方式，日处理水量约为300 t，采用常温发酵(520cC，冬季采用增温的方式)。由于厌氧出水中污水的BOD／COD比值较小，仅为0．26，不利于污水的进一步处理，必须进行调节。由酸化调节池中的一部份酸化污水进入配水池，以调节厌氧出水的BOD／COD的比值。配水池容积为150 m。。好氧处理工艺采用SBR污水处理工艺，采用自动化管理。SBR好氧处理池容积为600 m 。在工程设计时采用了稳定塘工艺，主要考虑到可以防止环保突发事故的发生，设置稳定塘也可以减少好氧处理运行费用。稳定塘总面积为19300 m2。

畜牧场人工收集的粪便由车运至集粪池，每天收集的猪粪约为53 t，同时由水力筛网筛出的悬浮物约为每天2 t，全部进入集粪池，集粪池容积为100m3 。猪场" href=" target="_blank">猪场每天收集的粪便由集粪池进入固体废弃物有机肥堆场进行处理。

　　沼气作为清洁高效能源，热值约为2．30×103J· m3，沼气必须加以完全利用，不允许向外排放而形成第二次污染。沼气主要用于场内生产区小锅炉、0．5 t饲料加工蒸气锅炉的辅助能源、75 kW双燃料发电机组发电及猪场仔猪舍等的增温，多层次、多角度利用沼气方式，从而避免了因季节变化可能引起的沼气外排现象。由于沼气中含有细小杂质及H s等腐蚀性气体，沼气经气水分离器、脱硫净化塔、计量后进人200 m。沼气贮气柜，为了防止回火，沼气在经过阻止回火器后供场内各用气单位使用。
　　由于污水处理工程处于坡地上，与有机肥使用基地之间存在高程差，为了减少工程投资，同时也考虑到使用有机肥的方便，本设计采用沟管自流的方式，把经厌氧发酵的有机肥自流进人各用肥单位。在用肥淡季，则可采用手扶拖拉机把有机肥运送到较远地区用肥的单位使用，以提高有机肥的使用比例，减少对好氧及稳定塘的压力，同时也能更有效的确保不产生突发性环保事故。
　　在用肥季节，有机肥的使用可结合农田灌溉同时进行，这样可大量节约灌溉用水，对有限的水资源也是一种很好的保护。猪场的废水经过厌氧发酵后，可杀灭大量的病菌，特别对于大肠杆菌有很强的灭菌能力，厌氧出水作为有机肥使用，作物的病虫害发病率大幅下降，可减少农药的使用量。随着农药使用量的减少，不仅可减少农业的生产成本，同时对于环境也能起到一个很好的保护作用。整个污水处理工程的装机容量见表5。

　　整个污水处理站用电设备共计13台，总装机容量283．4 kW，常用容量为51．2 kW，每天总耗电量为903．2 kWh。

　　5． 工程设计特点
　　(1)可根据用肥季节，按需及时调整工艺路线，以达到资源综合利用、污染治理与生态环境保护的有机结合。
　　(2)采用多级自流，减少运行成本；厌氧池采用并联的方式设计成独立的两格，便于管理。
　　(3)污染治理采用厌氧消化与SBR相结合工艺，设置中间水池，将厌氧出水与酸化集水池的水进行混合，提高C／N后，有利于好氧反应。

二、工程调试运行 
　　污水处理工程自2005年7月建成后，进入工程调试阶段。 
　　1． 厌氧调试 
　　厌氧工程调试利用在建设沼气工程时先期建成的100 m。集水池进行菌种的富集工作。取正常发酵沼气池的污泥10 t加入集水池，随后每天加入1 t污水并每天搅拌5次，从外观和pH进行判断，如上部产生较多的细小白色气泡或污水经常上下翻动并pH正常，再根据需要每天加入污水。当工程建成时已培养了近4个月，将富集的厌氧菌直接泵入厌氧罐，再用清水把池内注满进入正常调试。污水进水浓度由低到高，不必进行COD等检测，只要控制每天的进水量，从产气情况和pH进行简单判断就可，如产气正常，pH在7左右，就可以加大进水，同时为了加快调试过程，采用循环泵进行间断回流，经20天后，基本达到满负荷状态，出水COD去除率达70％ 以上。 

　　2． SBR池的调试 
　　好氧工程调试时取城市污水处理厂含水率在98％左右的好氧污泥30 t进入SBR池，池内加满清水后开始曝气，加入污水量约为池容的10％ ，前三天进行闷曝，接着按设计流程时间进行进出水的控制。但加入的污水量不能在30分钟污泥沉降体积(sV∞)达到15前全部进入，而根据池内DO与污泥沉降性能进行控制。当sV 达到15％后，就可以进行满负荷的运行，虽然前几天会出现污泥外流与出水水质不透明的情况，只要控制DO达到2．0以上，以及污泥沉降性能较好即可，这样既可以让沉降性能不好的污泥自动外排，起到生物的自然淘汰，同时又可以快速增加污泥量，减少调试时间。经过近25天的调试，SBR池就达到满负荷运行，SBR池进水浓度和出水浓度的情况见图2。SV30与COD去除率的关系见图3。 
　　图2显示的是调试过程中，进水量一般在COD去除率达到80％后再增加水量，约在25天之后达满负荷运行。由图3中可以看出，COD的去除率随着SV30的升高而增高，在35％的时候，达到较大值，去除率约在85％左右；而后，随着sV∞的增高，COD去除率成下降趋势，这主要是因为随着污泥量的增大，影响了污泥的沉降效果，从而影响了去除效率。 
　　因此，该SBR池的SV30宜控制在30％～35％之间，在这个阶段，COD去除率可保持在80％以上。
三、工程运行管理
　　污水处理站应为一独立的运行管理机构，由专门的管理、操作人员进行操作管理，实行两班运转管理，整个工程管理人员仅为3人。运行费用见表6。项目工程造价为308．50万元，加上工程设计费(4％)、工程调试费(2％)共18．5万元，项目所需投资为327万元。

　　四、效益分析
　1．环境与社会效益分析
　　(1)为解决养殖场普遍存在的粪尿流失、污染河道等问题找到了一条科学的出路，畜禽场周围的环境卫生也将因此得到很大程度的提高。该种猪场日处理养殖废水300 t·d (1O．95万t·a )。随着污水处理工程的实施，每年仅从种猪场" href=" target="_blank">猪场排放的污水中就可削减大量的污染物排放量，污染物削减量详见表7。

　　(2)由于使用粪尿还田和有机畜禽粪便肥料利用，可大大改善土壤的颗粒结构，从而增加了土壤的肥力，增加农作物的产量，符合可持续发展战略的需要，同时农作物的产品质量也大大提高，口感较好，且化学污染少。沼液的施用，形成良性生态循环系统，本项目实施后，畜禽污水经过厌氧发酵变成有机液肥还田生产农作物，可少施或不施农药和化肥，形成“畜禽_+污染_+治理_+肥料_+饲料_+畜禽”生态循环系统，是一种可持续发展的良好模式。
　　(3)畜禽粪便经过治理，变废为宝，使有害有机粪污变为生产绿色无公害有机农副产品必须肥料；尿污水经过厌氧发酵后，形成氮、磷、钾兼备的有机液肥，喷施于水果上，可防虫，增产提高品质；用于蔬菜喷施上，可关闭植物生长细胞、抗旱增产增收。
(4)随着生态畜牧业工程的实施，不仅改善了畜牧场周围的环境，同时也给附近的种植农户带来了良好的经济效益O该工程业主是一个以畜牧业为主的龙头企业，生态牧业工程的实施，可以起到一个龙头企业的示范作用，带动一批畜禽专业户的发展，从而使畜牧业成为引导农民致富，振兴和发展农村经济的一大产业支柱。

　　2．经济效益分析
　　采用沼气工程和商品有机肥加工生产等场废弃物综合治理工程，如果仅从沼气收益进行计算或比较，工程的投资收益很差，但如能将有机肥料的收益和沼液肥综合利用的效益充分发挥，废弃物治理工程的经济效益还是可观的。但更重要的意义还在于环境效益和社会效益。
　　该种猪场年产沼气146000立方米，按每立方沼气0．5元计，收入73000元。每年可生产有机肥14600 t，按每吨300元计，每年可收入4380000元。
　　生态畜牧业工程也有着很好的社会效益，污水处理沼气工程和有机肥加工项目的密切配合，使浙江许多养殖场建设锦上添花，真正体现了清洁生产和绿色、生态的特色。随着养猪场废弃物综合治理生态示范工程的实施，不仅提高了畜牧场清洁生产水平，显著改善了畜牧场周围的环境，同时也为基地附近的种植农户提供优质有机肥源，带来了良好的经济效益。养猪" href=" target="_blank">养猪