规模化养猪场的粪便及污水生态循环法处理工艺_猪场污水处理工艺
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规模化养猪场的粪便及污水生态循环法处理工艺
一、国内外现状
国内外规模化猪场粪便污水处理技术多种多样,不胜枚举。透过这些处理技术表象,从本质上看,规模化猪场粪便污水处理模式不外乎有三种:还田模式、自然处理模式和工业化处理模式。
日本在走了十多年的弯路后,从上世纪70年代又开始推广粪污还田利用的处理模式。在美国,粪污还田前一般没有采用专门的装置进行厌氧消化,而是贮存一定时间后直接灌田。由于担心传播畜禽疾病和人畜共患病,粪便污水经过生物处理之后再适度地还田利用已成为新的趋势。德国等欧洲国家则是将粪便污水经过中温或高温厌氧消化后再进行还田利用,以杀灭或去除寄生虫卵和病原菌。我国上海部分地区也有采用还田模式的养猪场。国内一般采用厌氧消化后再还田利用,既可避免有机物浓度过.高引起作物烂根和烧苗,又能回收清洁能源---沼气,减少温室气体排放。在还田利用模式中,关键问题是土地对粪便污水的承载能力。尽管还田模式具有:投资省;不耗能,毋需专人管理,运转费用低;营养物质资源化,污染物零排放等优点。但是,还田模式也存在以下一些问题：(1)需要大量土地,万头猪场的粪污消纳至少需要耕地1000亩,因此受条件限制,适应性不强;(2)雨季以及非用肥季节还须考虑粪污或沼液的出路;(3)存在传播畜禽疾病和人畜共患病的危险；(4)不合理的施用方式或连续过量施用会导致硝酸盐、磷及重金属的沉积，从而对地表水和地下水构成污染;(5)降解过程产生的氨、硫化氢等有害气体会污染大气。自然处理模式采用氧化塘、人工湿地等自然处理系统,对猪场粪便污水进行处理。适用于远离城市,经济欠发达;土地宽广,地价低廉,气候温和地区的规模化养猪场,特别是有滩涂、荒地、林地或低洼地可作污水自然处理系统的养猪场。美国、澳大利亚以及东南亚一些国家的猪场粪污处理采用这种模式较多。国内南方地区（如江西、福建、广东）也大多采用这种模式。自然处理模式虽然具有投资少，运行管理费用低,不耗能;污泥量少,不需要复杂的污泥处理系统等优点但它仍需要占用大量的土地且处理不好容易污染地下水等诸多条件限制。
对于那此规模较大、地处大城市近郊,经济发达，土地紧张,没有足够农田消纳粪污或进行自然处理的猪场,只能采用工业化处理模式来处理粪便污水。这种模式包括厌氧处理、好氧处理以及厌氧-好氧处理组合系统。在日本,猪场粪污处理主要采用这种模式。韩国则是将畜禽养殖废弃物集中起来进行处理。意大利、西班牙也有少部分养殖场的粪污处理采用这种模式。这种模式也在国内规模化猪场粪污处理中较多采用。他具有占地少、适应性强，处理能力强的优点但是投资较大，运行费用高，需要专业人员进行维护等缺点。随着随着我国土地的日益紧缺,将会有更多的规模化猪场不得不选择这种处理模式。
河北奇骥生物技术有限公司经过多次试验确定了一种高效低耗的处理规模化猪场废物处理方案。主要分为三个阶段：第一阶段，通过在日粮中添加益生菌提高猪的饲料利用率，另外在环境中喷洒益生菌剂，提高环境中有益菌数量从而抑制有害菌的生长，并能起到猪粪尿提前分解的作用；第二阶段，在沼气厌氧池内添加高性能沼气发生菌，提高厌氧消化速率，增加产气量并能起到缩短废水处理周期的作用；第三阶段沼液的后处理，通过曝气处理及快速降解废水有机质芽孢菌的添加达到快速净化水质的目的。
二、处理目标
养猪场的猪粪便质地较细，成分较复杂，含蛋白质、脂肪类、有机酸、纤维素、半纤维素以及无机盐。猪粪含氮素较多，碳氮比例较小(14：1)，一般容易被微生物分解，释放出可为作物吸收利用的养分，是一种良好的农家肥，是培肥改良土壤的优质有机肥资源。但大多数养猪场的粪便采用水冲粪的方式清理粪便，这就使得产生猪粪的同时会伴随大量污水的产生。因此需将其固液分离，粪渣可以进行堆肥，制成有机肥，污水经厌氧处理使其达到排放标准直接排放并可产生利用沼气这一能源。
1头猪每日产生粪2kg（以含水率80%计）、尿3kg（参考HJ497的规定，以实际产生量为准），根据养猪场中实际成猪与猪仔比例，则一万头猪按每日产生粪12t、尿18t计。采用水冲粪的方式清理猪粪便，参照GB18596，一头猪每天产生的粪便需要0.018t的冲洗水，则5000头猪每日需90t的水，则5000头猪每日产生粪便经固液分离后可产生100t的污水。
猪粪便经固液分离后污水中的污染物浓度及pH值如下：化学需氧量（CODcr）为6500mg/L,氨氮（NH3-N）为590~850 mg/L，总氮（TN）为805~1000 mg/L，总磷（TP）为127 mg/L，pH为6.3-7.5。而经厌氧处理后可将其降低至：化学需氧量（CODcr）为1400mg/L,氨氮（NH3-N）为1100 mg/L，总氮（TN）为1120mg/L，总磷（TP）为80mg/L，pH为7.3-7.8。而剩余的的厌氧废液虽然有机物已经降解了很大一部分但是其氨氮几乎没有降低甚至还有所升高，其余指标也高于国家畜牧用水排放标准，但是这种水可生化性能大大降低，不适合微生物生长，里面的生物质成分很难被好氧菌分解，解决这种废水难度很大。一般公司多采用加碱平衡废液酸度，加糖类来平衡废液碳氮比从而达到适合微生物生长的标准进而将废水净化，但这样做下来费用很高处理每吨废水需要3元左右的费用，其高昂的费用让很多公司不能应用。我们选择用未厌氧发酵的废液作为碳源及PH缓冲物以一定比例添加到沼气废液中在进行间歇曝气处理，在不添加化学药剂的情况下基本达到了加药剂曝气处理后的指标，能够满足国家废水排放标准。
三、处理方案
在猪日粮内添加0.01%我公司生产的饲用菌剂《猪贝健》，利于提高猪的饲料利用率，减少氨氮的产生及硫化氢的出现；并在猪场环境中喷洒益生菌稀释液《环境修复剂》，使益生菌在猪的饲养环境中形成优势菌群，这样就抑制了有害菌的生长，还能在粪尿处理前对其预发酵处理，使后面处理粪便及废水周期缩短。
养殖场的猪粪经固液分离后，固体粪及部分沉淀污泥加入我公司生产的组合肥料菌剂进行发酵，污水利用沼气池进行厌氧处理，加入沼气生产复合菌剂便于快速产生沼气并使得污水降解更彻底，污水经厌氧处理、好氧处理及杀毒等工序达到排放标准，从而直接循环利用或作为灌溉用水。
粪便通过管道从猪舍排入粪便收集池，粪便收集池用来暂时存储粪便；
粪便从粪便收集池进入固液分离设备，实现固液分离，获得固体粪便以及粪便污水；
固体粪便利用组合肥料菌剂进行发酵，粪便污水进入厌氧消化池进行厌氧发酵，产生沼气，沼气净化后进入储气罐存储。利用我公司的畜牧养殖菌剂饲喂可以提高厌氧发酵效率，增加猪的饲料消化率从而减少氨及硫化物的产出，提高所产沼气的纯度，进而增加热值，提高沼气的稳定性。
污水经厌氧发酵后，进入氧化池，通过氧化池的好氧分解作用将污水中较复杂的有机化合物分解成二氧化碳、硝酸盐、硫酸盐等小分子物质。
污水经氧化池进入消毒池，杀死污水中的病原性微生物，便于公司循环利用水资源。而好氧间歇曝气后的水由于里面含有大量益生菌可不经消毒直接作为灌溉用水。
四、工艺参数计算
由第一部分计算可知，5000头猪可产生粪便经固液分离后可产生100t的污水，固体粪6t。
1、粪便收集池的参数计算
污水及固体粪110t/d, 粪便收集池容积不少于污水及固体粪日总量的50%，粪便收集池的容积设计为60m3，具体尺寸为长、宽、高分别为4m，宽4m，高4m（地下）。
2、固液分离设备
污水及固体粪110t/d，则固液分离设备应具有超过110t/d的处理能力。设备安装尺寸为2.5m*2.5m*2m。
3、厌氧消化池
每日产生100t污水，根据厌氧消化设计要求，水力停留时间应大于5d，以6d计，则厌氧消化池的容积至少为100t/d*6d=600m3，按理论容积占厌氧消化池实际容积的80%计，则厌氧消化池实际容积不小于750 m3。厌氧消化池采用升流式厌氧污泥床（UASB），具体尺寸为：直径5，高度8m。
4、配水池
每日产生100t污水，配水池需加至少30%原水，水利停留时间为1d，则配水池的容积应不小于130m3,按理论容积占实际容积的80%计算，则配水池的实际容积为以165m3计，具体尺寸8m*8m*2.6m。
5、氧化池
每日产生100t污水，氧化池采用活性污泥工艺并加入废水降解菌及硝化菌剂，水利停留时间为6d，则氧化池的容积应不小于600m3,按理论容积占实际容积的80%计算，则氧化池的实际容积为以660m3计，具体尺寸15m*15m*3m。氧化池需进行曝气，具体曝气量需按具体污染物浓度进行计算。（氧化池需两个）采用间歇曝气法进行日处理废水水量90~110t/d,水力停留时间(HRT)5-6d。SBR每天运行3个周期,8h为1个周期,其中曝气4.0h,沉淀1.0h,排水1.0h,进水1.0h,闲置1h。
6、消毒池
每日产生100t污水，消毒池采用紫外线消毒，水力停留时间为2天消毒池理论容积为200 m3，按理论容积占实际容积的80%计算，则消毒池的实际容积以240m3计，具体尺寸15m*10m*2.4m。
也可向池水内撒消毒剂如次氯化钙等进行消毒处理。
7、自然净水塘
根据实际需求将净化后的水放入进行长时间储存备用，塘内加光合细菌及水草等植物对其进一步净化。
8沼气净化及储气罐 占地面积以实际工艺为准。9堆肥场地
发酵车间内建发酵槽2个，槽长30m、宽3m，高度2m，堆肥场地占地面积50*10=500m2。物料发酵周期大约为20-25天。
五、工艺注意事项
在厌氧消化液中添加不同比例的原水,可使SBR处理系统显现不同的运行性能。以配水比30%的混合液作为处理对象,反应系统的pH保持在7.7左右,出水NH3-N逐步降低,到后期一般在10mg/L以下,并且稳定。但是由于猪场废水成分不稳定，实际应用中可能造成配水比不符合要求，废水处理运行不稳定，其直接表现在废液处理过程中PH降至6.0以下，这时就需要适当提高配水比来缓冲亚硝化过程中产生的酸。
六、工艺优点
1、运行费用低，过程中基本不需要额外添加化学药剂；
2、污泥产生量少
3、处理后的净化水中含大量益生菌，可直接作为灌溉用水提高水资源利用率。
4、使用奇骥微生态生物菌剂处理环境不但无害还能增强猪的免疫力，减少环境中致病菌数量，对养殖场起到多重防护的作用。
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