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生猪养殖粪污处理技术现状

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摘要:畜禽养殖产业在我国经济中占有非常重要的地位,尤其是生猪养殖业近年来迅猛发展,逐渐从散养模式向规模化养殖模式过渡。规模化养猪场生产能力的增加,提高了养殖户的经济效益,促进了经济发展。但是,集中产生的大量粪污严重影响了周边的生态环境,成为生猪养殖产业的发展瓶颈。本文分析了生猪粪污的清理方式和处理技术,以期为解决目前存在的问题提供参考。

关键词:生猪养殖;粪污;清理方式;处理技术;现状

1981年5月,深圳光明畜牧合营有限公司引进美国第一条万头养猪生产线,正式开始了我国规模化养猪的道路。30余年来,水冲粪、水泡粪、干清粪等清理方式,好氧堆肥、厌氧发酵等处理技术,猪要沼要粮渊果、林、蔬、茶、渔冤等生态养殖模式得到长足的发展和运用。调查数据表面,2008年畜禽养殖业总氮、总磷、COD的排放量分别为106万、16万、1268万t,分别占农业源排放量的38%、65%、96%,占全国总排放量的21.7%、37.7%、41.9%。养殖粪污的综合利用率不到60%,治理刻不容缓。畜禽粪污是优良资源,若采用种养结合方式,并对其进行资源化处理,既有利于养殖业健康发展,又能推进种植业发展,产生可观的经济效益和社会效益。畜禽养殖产业在我国经济中占有非常重要的地位,尤其是生猪养殖业近年来迅猛发展,逐渐从散养模式向规模化养殖模式过渡。规模化养猪场生产能力的增加,提高了养殖户的经济效益,促进了经济发展。但是,集中产生的大量粪污严重影响了周边的生态环境,成为生猪养殖产业的发展瓶颈。本文分析了生猪粪污的清理方式和处理技术,以期为解决存在的问题提供参考。

1粪污的清理方式

1.1水冲粪方式

20世纪80年代,从国外引进规模化养猪技术和管理方法,采用的主要清理方式为水冲粪工艺。粪污混合进入粪沟,沟端安装水喷头,每天多次放水冲洗粪沟使粪污顺粪沟流入地下储粪池或用泵抽吸到地面储粪池。水冲粪方式可以及时、有效地清除粪污,减少劳动力投入,保持猪舍环境卫生,提高养殖场管理水平。

1.2水泡粪方式

水泡粪模式即在猪舍下方建设储粪沟,并储存一定量的水,粪尿经漏缝地板流进储粪沟,一定时间后将储粪沟内的粪污集中排出。水泡粪方式是在水冲粪方式的基础上改造而来的,能减少冲洗用水。

1.3干清粪方式

干清粪方式的主要方法是将粪便分流,尿及冲洗水经下水道流出进行处理,干粪经收集、清扫后运走。干清粪方式分为机械清粪和人工清粪2种,机械清粪包括铲式清粪和刮板清粪,人工清粪主要使用清扫工具、人工清粪车等。干清粪方式能充分利用固体粪便的营养物,有效提高有机肥肥效,减少粪污处理的成本。

1.4发酵床方式

发酵床方式由韩国引进,被列入国家野2012年度星火计划冶后得到推广。猪舍地面铺一定厚度的垫料,垫料是用生物质的秸秆、稻糠等与发酵菌、水按一定比例混合而成,猪排泄后粪尿与垫料混合发酵,3年左右后再集中清理。

1.5高架网床方式

高架网床方式是近年探索并得到有效运用的新方式,主要包括高架网床、排污道、通风道等设施[1]。猪舍底层用水泥进行表面硬化,作为集粪区;猪舍上层用全漏缝地板编织成为高架网床,作为饲养区。网床上方饲养的生猪产生的粪便通过全漏缝地板流向具有斜度的底层水泥地面,使粪污固液分离,粪便可由人工或机械进行收集,液态粪污进入固液分离池进行处理。生猪粪污清理方式应与后期处理环节相互参照[2]。清理方式的选择必须与粪污管理过程的其他环节相连接,形成完整的管理系统,实现有效管理,5种清理方式对比见表1。采用水冲粪方式和水泡粪方式的万头猪粪污水处理工程的投资和运行费用比采用干清粪工艺的多1倍。水冲粪方式、水泡粪方式耗水量大,液体浓度高、后期处理较为麻烦,最后所得的干物质肥料价值低。发酵床方式在南方较多,气候温暖,发酵效果比较好。但是发酵床每1批猪出栏都需要翻1遍,把结块的垫料翻散撒入菌种重新发酵,劳动强度较大;饲养面积大,增加场区占地面积;垫料、菌种的来源和替代有待进一步研究。高架网床方式相关技术标准尚未推出,第1层高度、全漏缝地板缝隙、通风系统安装位置等都将影响该方式的运行。

2生猪养殖粪污处理技术

2.1好氧堆肥

好氧堆肥是处理有机固体废物的有效方法之一,许多国家和地区都使用该技术处理养殖粪污。好氧堆肥的原理是利用微生物的代谢作用,微生物的代谢主要影响堆肥周期、堆肥质量、氮损失等,在堆肥过程中起到至关重要的作用。

2.1.1好养堆肥过程。堆肥过程大致可分为3个阶段,分别为升温阶段、高温维持阶段和腐熟阶段。升温阶段的温度约45益,优势微生物为嗜温性微生物,主要利用堆肥中可溶性有机物进行繁殖,过程中产生部分热能,因而使温度持续升高。高温维持阶段温度为45~70益,优势微生物为嗜热性微生物,嗜热性微生物分解转化了堆肥中的可溶性有机物和复杂的有机化合物渊纤维素、半纤维素、蛋白质等冤。腐熟阶段的温度约45益,优势微生物为嗜温性微生物,进一步分解难分解的有机物,腐殖质增多且趋于稳定,随着温度的降低,需氧量、含水量降低,堆肥物空隙增大。

2.1.2影响好氧堆肥的因素。影响好氧堆肥的因素很多,主要包括有机质含量、含水率、碳氮比、pH值、温度、供氧等。好氧堆肥有机质含量的适宜范围为20%耀80%,有机质含量跃80%时,会影响通风,进而产生臭味;有机质含量约20%时,将无法满足发酵过程中堆肥所需的温度,堆肥效果差。含水率一般控制在40%耀65%之间,含水率跃70%时,会显著降低分解速率;含水率约40%时,则不能满足微生物生长需要,有机物难以分解。碳氮比适宜范围为20耀40颐1,碳氮比过高会限制微生物的生长;碳氮比过低则可供消耗的能量少,氮素养料相对过剩,氮以氨气形式挥发,导致肥效降低。pH值以中性、弱碱性为宜,pH值过高或过低均会影响微生物生长,降低发酵效率。

2.2厌氧发酵

厌氧发酵是以开发利用养殖场粪污为对象,以获取能源和治理环境污染为目的,实现农业生态良性循环的技术。主要通过厌氧发酵及相关处理降低粪水中有机质含量,达到或接近排放标准,并且可以按设计工艺要求获取沼气。沼气可用于生活用能、发电、烧锅炉、生产供暖或作化工原料等;沼液可制成液体肥和复合肥。目前,应用较为广泛、发展比较快的厌氧发酵反应器有以下4种。

2.2.1升流式厌氧污泥床反应器渊UASB冤。由污泥反应区、气液固三相分离器、气室3部分组成。污水自下而上通过反应器,底部有一个高浓度、高活性的污泥床,污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳[3]。

2.2.2升流式厌氧固体反应器渊USR冤。参照UASB反应器的原理开发的,其处理的的原料固体含量高[4]。升流式厌氧固体反应器无污泥回流和三相分离器,主要靠固体悬浮物的自然沉淀作用使固体滞留期渊SRT冤和微生物滞留期渊MRT冤延长,从而提高固体悬浮物的消化率。

2.2.3全混式厌氧反应器渊CSTR冤。全混式厌氧反应器为一个密闭罐体,在反应器内完成料液的发酵、沼气产生。全混式厌氧反应器内有搅拌装置,可完全混合发酵原料和微生物。采用恒温连续投料或半连续投料进行投料,原料进入反应器后,由搅拌装置快速混合全部发酵液菌种,使发酵底物浓度始终保持相对较低状态。

2.2.4塞流式反应器渊PFR冤。塞流式反应器也称为推流式反应器,是一种长方形的非完全混合式反应器。高浓度悬浮固体发酵原料从反应器一端进入,之后从反应器另一端排出,污泥回流作为接种物。畜禽粪便沼气工程能否长期、高效、稳定运行取决于厌氧发酵工艺的选择。由以上分析可知,4种厌氧发酵工艺都有各自的优缺点和适应性,可以满足不同工程类型的需求渊表2冤。处理高悬浮固体浓度、高固体发酵原料的适合选择全混式厌氧反应器、升流式厌氧固体反应器和塞流式反应器,处理低悬浮固体浓度的溶解性废水选择升流式厌氧污泥床反应器。在沼气工程工艺选择时要考虑到与各工艺参数之间的配合,设法延长固体滞留期和微生物滞留期,并使微生物与原料充分混合,这也是未来厌氧发酵发展的主要方向。

3结语

随着我国畜禽养殖业的快速发展,畜禽养殖业已经成为农村经济的主要增长点,有效促进农民增收致富。但由于缺乏必要的、科学的引导和规划,畜禽养殖业发展更多地向市场需求自由发展,导致布局不合理、种养脱节、养殖总量超过环境容量等问题的出现。此外,由于设施不到位,大量畜禽粪便、养殖污水等未经无害化处理直接排放或进入循环利用环节,使环境受到严重污染。目前,畜禽污染治理主要采取畜牧业、大农业相结合的方式,通过广大的农业用地消化解决畜禽污染,通过技术引导、指导、规范畜禽粪便的处理和资源化利用,同时结合有关法律、法规、政策进行科学管理,发挥综合技术的效用[5-6]。在日益强调保护生态环境的大环境下,猪场粪污处理已成生猪养殖业发展野瓶颈冶,养殖业和种植业的结合,也将是粪污处理的最终出路[7]。然而,一定面积的土壤在一定的气候条件下,对有机物的分解是有一定限度的。这就要求生态养殖模式和生态还田技术之间有效对接。探索各种生态养殖模式,同时辅以相应的生态还田技术,使大量的畜禽粪便以更加高效的方式回归农田,不仅可以为农作物提供充足的养料,同时还能减少化肥的施用量,达到保护环境、互利双赢、协调共进的目的。此外,还需对畜禽粪便处理技术工艺优化升级,探索减量化、无害化和资源化的最优工艺设计以及饮排分开、雨污分离、干湿分开、厌氧处理过程中各个工艺环节的优化等。

作者:李金波;邱礼城;陈惠明 单位:中电建水环境治理技术有限公司

生猪养殖粪污处理技术现状责任编辑:张雨    阅读:人次