粪污处理工艺方案

畜禽粪便处理处置技术目前规模化、集约化的商品养殖生产占主要地位，这些养殖场处理畜禽粪便时大多是水冲式清除畜禽粪便，产生了大量的固体废弃物和有机废水。一般畜禽养殖场处理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处理。这样，集约化养殖场畜禽粪便的处理就包括了畜禽粪便处理和有机废水处理两个方面。畜禽养殖场特别是大中型养猪场废水处理难度很大：一是由于大多数猪场都是采用漏缝板式的栏舍，水冲式清粪，排水量大；二是冲洗栏舍的时间相对集中，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的，周围农田无法全部消纳；四是废水固液混杂，有机质浓度较高，而且粘稠度很大；五是养猪业属微利行业，受到自然与市场的双重风险的影响，不可能投入很多资金用于处理废水，也难以承受过高的废水处理运行费用。因此，根据养殖场的水质特点，选择经济合理，处理后保证达标的工艺显得尤为重要。一、水质水量1、水质畜禽养殖业产生的污染物主要有粪便、污水和恶臭三个方面。畜禽粪便中含有大量的病原微生物、寄生虫卵以及孳生的蚊蝇，会使环境中病原种类增多，菌量增大，出现病原菌和寄生虫大量繁殖，造成人、畜传染病的蔓延；畜禽养殖废水的高浓度有机废水，CODCr、NH4+-N、SS含量都很高，水量大且温度较低，废水中固液混杂，氮和磷的化合物有机物含量较高。而粪污中的重金属则来自于饲料和饮水进入畜禽体内后排泄的，因为含量低不做考虑。表1国家环保总局推荐的排泄系数/[kg/(头•a)]畜禽名称粪尿BOD5CODCrNH3-NTPTN牛猪羊家禽7300.00398.00950.0026.303650.00656.70--193.7025.982.701.015248.226.614.401.16525.152.070.570.12510.071.700.450.11561.104.512.280.2752、水量尽管猪粪尿排泄量受到环境因子、饲养质量、饮用水量等的影响，但可以根据下式计算：Yf=0.530F-0.049Yf—尿排泄量，kg；F—饲料采用量，kgYu=0.205+0.438WYu—粪便排泄量，kg；W—饲水量，kg；表2-1猪粪尿量体重/kg20406080100粪尿量/kg2.88~3.143.36~3.583.84~4.034.32~4.474.79~4.92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）20.07300.02.0398.02.6950.00.1225.20.1327.3尿天排泄量/（kg·d-1）年排泄量/（kg·a-1）10.036503.3656.7——————饲养周期/d365199365210210表3-规模化畜禽养殖场的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2515408011.5187.520480.71.5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36536549105—5002513802920—6.726.412.915.95—30261020—18.360.8117.8275.77112.8二、养殖场清粪工艺我国规模化养殖场目前主要清粪工艺有三种：水冲粪、水泡粪（自流式）和干清粪工艺。以下简单介绍各工艺：1、水冲粪工艺：水冲粪的方法是粪尿污水混合进入缝隙地板下的粪沟，每天数次从粪沟端的水喷头放水冲洗。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的粪污处理费用较高，运行费用和维护费用相对较高，后续的污染物浓度也想度较高。2、水泡粪工艺：是水冲粪工艺的改进，在此不做介绍。3、干清粪工艺：该工艺利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、粪尿大部分分离，减少粪污清理过程中的用水、用电，保持固体粪便的营养物，提高有机肥肥效，降低后续粪尿处理的成本。干清粪工艺的主要方法是，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，分别进行处理。该工艺技术上不复杂，不受气候变化影响，污水处理部分基建投资比前两者工艺大大降低，后续处理负荷减轻。表4养猪场三种清粪工艺水量消耗和水质情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)35~40210~24020~25120~15010~1560~90水质指标（mg/L）BOD5CODCrSS7700~88001700~195001030~117001230~153002720~31000164~205003960~59408790~132003790~5680注：1.水冲和水泡清粪的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.干清粪的3组数据为3个猪场的实测结果。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，便于高温堆肥或其他方式的处理利用，后续处理难度减轻，所以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处理，使堆肥原料中不稳定的有机物，经过一定时间的氧化和腐熟，形成性质稳定、对农作物无害、可作为土壤改良剂的堆肥产品。堆肥可以分为升温、高温、降温和腐熟四个阶段。而影响堆肥的因素包括：含水量、通气状况、C/N和C/P比、温度、接种剂和酸碱度。因此，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处理设备可以在短期内，将畜禽粪便处理成有机肥，主要由五部分组成：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畜禽粪便处理设备个部分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的输送器起混合、输送作用螺旋输送机把搅拌混合后的送进加压混炼机中一般情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于正转工作状态粉碎机粉碎混炼机处理后的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的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，通过加压混炼机的加压摩擦，使该机体内的混合物温度自行升高，杀死蛔虫卵和有害菌，然后提供适应的空气和水分，为高温菌发酵创造适宜的条件，完成快速发酵，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。图1畜禽粪便生产生物有机肥的发酵工艺流程（2）特点：①不受季节限制，一次性投资小，占地面积小，运行管理费用低。②立即转成好氧发酵，没有臭味，是无害化处理。③畜禽粪便从被处理到有机肥产生仅需10d左右，生产周期短。④操作简单，维护方便。（3）生物有机肥标准我国于2002年12月颁布了有机肥料国家行业标准（NY525-2002），适用于以畜禽粪便、动植物残体等富含有机质的副产品资源为主要原料，经发酵腐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熟制成的有机肥料，具体要求如下。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有机肥料的技术指标应符合表6的要求。表6有机肥料的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）304.0205.5~8.0③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GB8127-87的要求。四、固液分离技术1、固液分离工艺的特点采用固液分离技术可以降低粪污中SS的含量，经固液分离后，污水中的COD可下降40%左右，为高效的厌氧工艺创造了条件，若COD（或SS）过高，则可能堵塞高效过滤器或污泥床。由于COD的降低，减轻了厌氧处理的负荷，减少了污泥的产生量，缩小了厌氧处理装置的容积和占地面积，降低了造价。2、固液分离设备目前养殖业粪污处理主要采用机械物理分离，而研究资料表明，采用XJG-25型斜板挤压分离机是目前比较好的粪污固液分离设备。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首先采用简单的斜板挤压式固液分离机去除较大的粪渣，再利用沉淀去除细小粪泥。这种方式降低污水中的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、高效的厌氧装置提供了良好的条件。但是设备价格比较昂贵。因此可以选用一般的固液分离技术，如：筛滤、离心、过滤、浮除、沉降、沉淀、絮凝等工序。五、微生物处理技术由于经过固液分离后，粪污中的有机物含量高，在畜禽养殖场中多用厌氧-好氧的处理工艺，先通过厌氧的处理工艺除去大部分的有机物，去除率为60%~80%。再通过好氧处理工艺，可使有机物含量进一步降低，在经过生物塘的降解，可使处理过的废水达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），表7为《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）及《农田灌溉水质标准》（GB5084-92）的比较。表7：废水污染物排放标准与灌溉标准（旱作）的比较控制项目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)排放准值灌溉标准15015040030020020080308.010100001000022下图为两个典型畜禽养殖业废水处理的工艺流程图·1、厌氧处理工艺（1）上流式厌氧污泥床反应器（UASB）UASB反应器由三个功能区组成，即底部的布水区、中部的污泥反应区、顶部的气液固三相分离区（包括沉淀区）。废水从厌氧污泥床底部流入与污泥进行混合接触，污泥中的微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中不断并合，逐渐形成较大的气泡，在这种气泡的碰撞、结合、上升的搅动作用下，使得污泥床区以上的污泥呈松散状态，并与废水充分混合接触。废水中的大部分有机物在这个区域被分解转化。在反应器的上部设有固、液、气三相分离器，含有大量气泡的混合液不断上升，达到三相分离下部，首先将气体进行分离，被分离出来的气体进入气室，并用导管导出。固液混合液进入三相分离区，失去搅动作用的污泥发生絮凝沉淀，上清液溢流排出。如下图：缺氧进水厌氧好氧生物处理污泥作为肥料或改良土壤沼气利用出水用于养鱼或灌溉出水进水沼气利用出水用于养鱼或灌溉厌氧生物处理稳定塘（湿地、土地处理）污泥作为肥料或改良土壤进水出水（2）升流式污泥床反应器（USR）采用上流式污泥床原理，无内部机械搅拌，具有效率高、工艺简单等优点。其特点在于消化器内滞留了大量的厌氧流活性污泥，这些污泥具有极好的沉降性能和很好的生物活性，提高了消化器内的负荷和产气率。目前升流式污泥床反应器已常被用于猪粪废水和鸡粪粪水的处置，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反应器是一种由多个隔室组成的结构，被处理的废水一次流经每个隔室且水流的流动在反应器中呈上、下交替运行，在每个隔室中进行着有不同菌群生物参与的对有机质的生物降解过程。其工艺结构构造比UASB更为简单，不需要复杂的三相分离器。是氧一体化的反应器。ABR污水生物处理技术更为灵活、方便，投资费用更低。一下是几组ABR反应器图：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·dCOD去除率占地面积成本投资UASBUSRABR0.8~1.54~4.85~680%~90%80%~85%80%~91%10~15m210~15m230~40m235~40万元30~40万元40~45万元（4）沼气利用技术利用厌氧生物技术通过配套相应的设施，将养殖废水制成以甲烷为主要成分的沼气，通过沼气池收集到的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