规模化猪场环境保护的处理技术

陈顺友华中农业大学畜牧兽医学院武汉430070--------------------------------------------------------------------------------摘要：有效地控制畜禽养殖产生的废水、废渣和恶臭对环境的污染，推动畜禽养殖业污染物的减量化、无害化、资源化处理与合理利用，寻求先进实用、可靠、易行，同时，又能够相对节省处理成本，使得粪污达标排放。成为有关部门，畜牧业生产企业迫切需要解决的问题和不懈追求的目标。关键词：工艺流程、固液分离、厌氧处理、好氧处理、生物处理一、规模化猪场的环境保护成为关注的焦点2003年3月1日正式实施的中华人民共和国《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596—2001），标志着畜禽养殖业污染物的控制，将进入了一个规范化、科学化、法制化的时代。表明各级主管部门，将解决集约化、规模化畜禽养殖场和养殖区，根据养殖规模、分阶段逐步控制，鼓励种养结合和生态养殖，逐步实现养猪业的合理布局，提到重要的议事日程。同时，加强现有规模化养殖场、区，已经存在的严重污染问题，做到有计划、分步骤、按照法制化建设的要求，加强综合治理。随着我国畜牧业产业化的快速发展，规模化猪场的数量逐年增加。据初步测算：一个万头规模化养猪场，常年存栏量约为6000头，每天排放粪尿量约29吨，全年约为10585吨（1）。全国生猪、家禽年产便总量高达5.8亿t，粪水年排放总量高达60亿t。在北京和上海市采用工程化技术措施处理的粪、水量，仅占排放量的3%和4%，存在着大量粪污对周围环境的严重污染问题。许多猪场臭气熏天、蚊蝇成群，地下水的硝酸盐严重超标，既存在着污染环境，同时，也存在着自身污染问题。进行污染物的减量化、无害化、资源化处理与合理利用，必须进入到法制化管理的重要阶段。二、规模化猪场环境保护的技术内容新近制定并正式实施的中华人民共和国《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596—2001），严格地界定了集约化畜禽养殖场、区的适用规模，水冲式、干清粪工艺最高允许排水量，污染物最高允许日均排放浓度等指标。三、规模化养猪场粪污达标排放处理的工艺技术根据中华人民共和国《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596—2001），畜禽养殖业污染物达标排放处理的技术方案：1、污染物的减量问题：鉴于我国劳动力多，水资源缺乏的现实，提倡兴建的工厂化养猪场，改用人工清粪为主，水冲为辅的清粪方式，是从污染源头抓起，减少污染程度的有力措施。通过在湖北省一些猪场采用此技术措施后，万头规模的猪场每日排污量可降低到50～60m3，COD8000mg/L，与全冲洗清粪方式相比，排污量减少近2/3，有机物含量减少约1/3。据广东的经验：如果日排放污水每增加20m3，那么，污水处理工程的投资需要增加10万元以上（3）。用水减少之后，配置高压冲洗清洁系统，既能节约水源，又有很好的清洁效果。而且，排出的鲜粪远比粪渣的肥效高数倍，有利于有机肥的制作，值得推广。2、猪场配置两条排水系统：在猪场设计时，注意将雨水和污水有意地分开，同时，加强管理，提倡节约用水，避免长流水，减少对污水排放量也是十分必要地。3、采用先进的工艺流程：根据养猪场污水水质特性及排水状况，在污水处理工艺前端设置固液分离段，以利粪便与污水初步分离，减少污水处理量，同时，分离后的粪便和人工清除的粪便作进一步堆积发酵处理后，加工成为有机肥出售。分离后的污水经格栅拦截后，进入栏污撇渣池，污水大部分悬浮杂质经撇渣清除后，自流进入水解调节池，污水进一步水解酸化及均衡调节，清除部分水解污泥至干化池。污水经泵提升后进入UASB反应池，进行第一级生化处理，产生沼气用于发电，沉淀污泥送至污泥干化池经干化处理后作复合肥利用。上清液回流至水解调节室重新进入系统。经UASB处理后，其COD、BOD降解大约可达80%以上。污水再进入高效生物反应器（4）（CLBR）〔由武汉华海环保工程有限提供的工艺技术流程〕，作深度处理（即二级生化处理），污水在此处进一步脱磷、脱氨处理后，主要降解指标COD、BOD、NH3-N去除率可超过97%以上，基本满足排放标准。处理后污水经集水沉淀池后达标外排。（2）、生物工程化核心技术（4）CLBR反应器技术简介有机废水复合生物反应器（CLBR）是根据微生态学理论，运用现代生物技术与环境技术研制而成的国内首创的新型环保处理设备。其核心技术—复合/活生物制剂（CLBP），2002年获湖北省科技进步三等奖，已成功运用于高浓度有机废水（味精废水）与养殖、畜禽废水治理，其COD、BOD、N、P污染物指标下降十分明显，去除率均达到80%以上。CLBP主要由细菌、放线菌、真菌等多种微生物组成，降解有机质、净化污水的机理是：a、光合细菌（PSB）是一种自然界水体底泥界面上广泛分布并在地球物质与能量转化循环中不可缺少的水生微生物。能有效降解水体多种污染物。日本学者和我们施用试验表明使用PSB的池塘底质中的硫化物，有机物含量分别下降，COD、BOD、氨氮的含量都有十分明显下降，一般去除率在80%左右，提高溶氧2.08mg/L以上，大幅度降低水体的污染指标。b、玉垒菌是一类放线菌，对污泥、废水、禽畜粪便的处理和恶臭的去除有良好的效果。c、硝化细菌包括亚硝酸细菌和硝酸细菌两类化能自养细菌，它能转化氨氮及亚硝酸氮，因此，欧美等国家在十多年前就有用于城市水环境治理和水产养殖水处理的硝化菌制剂。d、噬纤维菌群能产生纤维素分解酶，对水体中植物残体的净化效果特别明显。e、食菌弧菌是一种细菌寄生菌，有噬菌体的特性，它具有选择性寄生和溶解宿主（致病菌）独特的生物学特征，对动物、人安全，不致病。对大肠杆菌、伤寒杆菌、沙门氏菌等致病菌有较强的杀灭效果。武汉华海环保有限责任将以上在国外环境保护领域应用较广泛的高效分解有机物的产酶微生物菌株，通过现代微生物发酵手段将它们按照一定的比例复合在一起，解决了目前使用单一菌株对污染物去除率不高，污染物分解不彻底等缺点，使水体净化速度明显加快，效果更理想。它将是城市湖泊水及污染沟渠水体生态修复高效、安全、理想的水质改善技术。有机废水复合生物反应器（CLBR）设备及其组合工艺技术。它具有微生物细胞类型多样性，应用范围广、高效性和设备使用周期长、可逐步减少“急性”治理高效生物净化剂的投加量和次数等特点。该生物反应器（CLBR）所采用的固定化细胞技术及载体构建成的设备具有创新性，其处理组合技术达国内领先水平。CLBR所采用固定化细胞技术是一项生物工程新技术。固定化后微生物细胞内酶系统完整，相当于一个多酶生物反应器。它与传统微生物悬浮生长活性污泥法相比，CLBR具有许多明显的优点：微生物菌群种类多，特别是硝化细菌、磷细菌，使具有较高脱N、P的能力。②大量微生物占据整个设备空间，单位体积生物量远比活性污泥法高，因此单位处理能力大。③固定化膜中微生物种类多样性，包括好氧菌、厌氧菌、真菌和藻类等，使其去除污染物具广谱性。④固定膜中食物链比活性污泥长，污泥大多被生物所消耗，所以污泥量少，剥落极少量有益菌泥可作为饲料添加剂，还可用作接种城市垃圾中，一周后可获得无臭活菌肥料。⑤此设备操作维护方便，能耗低，无需污泥回流，可实现自动化控制。⑥由于CLBR系统的微生态复杂，对水力和有机负荷变化的承受能力强，操作运行稳定。⑦CLBR设备系统是采用低能耗的微氧曝气，但在CLBR好氧生物膜反应器中，好氧与厌氧总是共存的，尤其是生物膜较厚膜成熟的情况下，DO仅能扩散到微生物膜表层，深层生物膜处于缺氧或厌氧状态，从而在好氧过程的同时也伴随发生厌氧反应过程，大大提高处理效率。四、项目建设内容及其投资估1、土建设施投资估算2、设备及辅材投资估算3、安装、调试、运输费用按设备费用10%计算：计2.54万元工程直接费用（1+2+3）=35.45万元4、管理费按直接费用2.5%计算：计0.88万元5、利润按直接费用5%计算：计1.76万元6、税金（1+2+3+4+5）×3.14%=1.196万元7、工程总投资：（1+2+3+4+5+6）=39.286万元五、人员编制及运行成本估算1、本系统采用半自动人工控制，24小时运行，操作工可为1人（兼职）2、直接运行成本a.系统能耗提升泵、污泥泵均为间隙式运行，CLBR反应器1.5KW，每天电耗量约为50度，每度电0.6元，约为30元/天，1.09万元/年b.人员工资按人月500元计算每人每年0.6万元a+b=1.69万元/年3、管理费、土建和设备折旧费按农业环保项目规定，不列入成本计算4、年维修费用，本工程选用设备成熟可靠，易损件少，取年维修费0.5万元，则年运行费=（2+3+4）=2.19万元5、每吨水处理费用21900÷（40×365）=1.5元/吨此费用低于常规污水处理费用2元/吨标准6、年收入费用本工程100m3厌氧池日产沼气120m3，可发电125度，发电成本（油料、人工、折旧）约为0.3元，则年发电收入:365×125×（0.6-0.3）=1.37万元7、经济运行年成本年运行费-年收入=2.19-1.37=0.82万元8200÷（40×365）=0.56元/吨六、处理达标的初步效果按照以上的处理工艺和方法，可以将COD、BOD、NH3-N、SS指标预计去除率达到如下的水准：七、讨论与结论规模化猪场排放的有机废水复合生物反应器（CLBR）设备及其组合工艺技术，作为有效地控制畜禽养殖业产生的废水、废渣和恶臭对环境污染的阶段性处理新工艺技术。它具有微生物细胞类型多样性，应用范围广、高效性和设备使用周期长、可逐步减少“急性”治理高效生物净化剂的投加量和次数等特点，生产实践中值得很好地推广运用。