提要: 在國(guó)內(nèi)外豬場(chǎng)糞污處理工藝調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)糞污粒徑分布、沉降性能和氣浮工藝適用性的試驗(yàn)研究，確定了一種先進(jìn)實(shí)用、可靠、易行的豬場(chǎng)糞污達(dá)標(biāo)排放的處理工藝。
關(guān)鍵詞:糞污處理沉降性能氣浮工藝固液分離厭氧消化好氧處理
近10年來(lái)，我國(guó)城郊菜籃子工程飛速發(fā)展。規(guī)�；i場(chǎng)的數(shù)量和規(guī)模也在逐年增加。目前，全國(guó)
生豬、家禽年產(chǎn)便總量高達(dá)5.8億t，糞水年排放總量高達(dá)60億t。然而，北京和上海市采用工程措施處理的糞水量，只占各自排放量的3%和4%。大量糞污對(duì)周圍環(huán)境的污染日益嚴(yán)重。許多
豬場(chǎng)臭氣熏天、蚊蠅成群，地下水的硝酸鹽嚴(yán)重超標(biāo)。少數(shù)地區(qū)傳染病與寄生蟲病流行。規(guī)�；i糞污污染已到非治理不可的地步。為此，“規(guī)�；i場(chǎng)污處理關(guān)鍵設(shè)備的研制”被列為國(guó)家“九五”重中之重的科研攻關(guān)項(xiàng)目。
一、國(guó)內(nèi)外豬場(chǎng)糞污處理工程概況
1、國(guó)外概況
1)小型豬場(chǎng)。有的采用各種節(jié)水措施，如日本和中國(guó)的臺(tái)灣、香港地區(qū)的木屑養(yǎng)豬場(chǎng)法――每日排泄的豬尿不斷被鋪在舍內(nèi)地面上由混有某些微生物的木屑層吸收、消化。每隔一段時(shí)間將其裝車外運(yùn)作肥料，再換上新的木屑。有的將糞污經(jīng)固液分離后，糞渣堆漚作肥料。污水經(jīng)厭氧消化(即沼氣池)處理后，排至農(nóng)田、魚塘。最近日本開始采用膜分離
技術(shù)進(jìn)行處理。
2)中型豬場(chǎng)。以法國(guó)和德為代表的西歐各國(guó)的中型豬場(chǎng)都與種植業(yè)相配套。豬牛糞利用自動(dòng)化程度較高的沼氣裝置處理后，貯存在數(shù)個(gè)500～1000m3鋼制罐內(nèi)，待需要時(shí)用糞車運(yùn)至農(nóng)田作肥料；產(chǎn)出的沼氣作本農(nóng)場(chǎng)的電力和熱源，從而成一個(gè)生物質(zhì)多層次利用的良性循環(huán)的生態(tài)農(nóng)場(chǎng)。
3)大型豬場(chǎng)。美國(guó)的一些大型豬場(chǎng)建在半沙漠地區(qū)的山坡上。平時(shí)，豬糞水順坡而下，等7～8a后再將豬場(chǎng)移到它處。這樣既減少了糞污處理的大量費(fèi)用，又改良了土壤、增加了肥力，也為今后種植農(nóng)作物打下了基礎(chǔ)。
發(fā)達(dá)國(guó)家的豬場(chǎng)對(duì)環(huán)保十分重視。各大型豬一般都采用了固液分離、厭氧消化(即沼氣發(fā)酵)和沉淀等工藝單元。由于科技的發(fā)展，每個(gè)單元均有創(chuàng)新。例如：大型沼氣裝置過(guò)去是大型鋼混結(jié)構(gòu)的紡綞形池，后發(fā)展為UASB(上流式厭氧污泥床反應(yīng)器)技術(shù)的鋼混矩形池。近來(lái)澳大利亞又出現(xiàn)沒(méi)有頂蓋的采用特種膠布制成的三相分離器的UASB型池。在好氧工藝中，在傳統(tǒng)鼓風(fēng)曝氣裝置上又發(fā)展了簡(jiǎn)單實(shí)用的多種淺層射漢曝氣裝置。為簡(jiǎn)化工藝，提高懸浮物的去除率，澳大利亞一大型豬場(chǎng)污水處理工藝流程中，在糞水沉淀后立即采用添加一種高效絮凝的大型氣浮裝置，使出水的BOD降低到1800mg/L(估計(jì)COD為3000mg/L)，然后排放到牧草地作灌溉之用。
2、國(guó)內(nèi)概況我國(guó)規(guī)�；i場(chǎng)90%以上沒(méi)有糞污處理工程設(shè)施，連簡(jiǎn)單的固液分離機(jī)都沒(méi)有。在采用工程設(shè)施處理糞污的豬場(chǎng)中，為取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，大多數(shù)是以能源與綜合利用為主要目的，即興建相應(yīng)的沼氣工程。沼氣用于集中供氣(少數(shù)發(fā)電)；沼液、沼渣用作農(nóng)田、菜地、果樹和經(jīng)濟(jì)作物的肥料以及牛和魚的飼料添加劑等。只有極少數(shù)是以環(huán)保為主要目的。其工藝流程與國(guó)外技術(shù)大致相同，即固液分離―厭氧消化―好氧處理―水生植物塘。有的工程為減少能源的消耗，降低運(yùn)行費(fèi)用，使厭氧消化的出水直接進(jìn)入植物塘(坡、溝)進(jìn)行處理后排放。例如：我院設(shè)計(jì)的上海嘉定種畜場(chǎng)和上海崇明江口鄉(xiāng)種畜的糞污處理工程，污水排放指標(biāo)均達(dá)到并低于上海市畜禽場(chǎng)污水排放標(biāo)準(zhǔn)：COD≤350mg/L，BOD≤180mg/L，NH3-N≤80mg/L。
3、國(guó)內(nèi)外概況總結(jié)
1)國(guó)內(nèi)外對(duì)于大中型豬場(chǎng)糞污處理的方法，基本有二：一是綜合利用，二是污水達(dá)標(biāo)排放。有種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的農(nóng)場(chǎng)、村莊和廣闊土地的單位，采用“綜合利用”的方法是可行，也是生物質(zhì)能多層次利用、建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)和保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的好途徑；反之，只有采用“污水達(dá)標(biāo)排放”的方法，才能確保
養(yǎng)豬業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的生存與發(fā)展。
2)對(duì)于豬場(chǎng)糞污，這種高濃度的有機(jī)廢水，必須采用厭氧消化(沼氣發(fā)酵)工藝，因?yàn)橹挥袇捬跸�，才能針�?duì)可溶性有機(jī)物進(jìn)行大量的去除(去除率可達(dá)85%～90%)，而且可殺死
傳染病源，有利防疫。這是固液分離、沉淀和氣浮工藝不可取代的。如果采用好氧工芤將要比其消耗近10倍的電能，一次性投資雖然可節(jié)省20%，但長(zhǎng)期的運(yùn)行費(fèi)用將是個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。
3)對(duì)于“污水達(dá)標(biāo)排放”的豬場(chǎng)，國(guó)內(nèi)外的糞水處理工藝大致相同。根據(jù)我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和對(duì)東南亞國(guó)家的考察，只要有一定的水面，應(yīng)盡量利用“水生植物塘”對(duì)污水進(jìn)行深度處理，其效果十分有效，而且投資省，幾乎沒(méi)有能耗。如果水面足夠，可替代耗能大的好氧處理工藝；水面不夠也可作為好氧處理工藝的補(bǔ)充。
二、規(guī)�；i場(chǎng)糞水處理工藝的研究
1、豬場(chǎng)污水排放指標(biāo)鑒于國(guó)家沒(méi)有對(duì)本行業(yè)制定具體的排放標(biāo)準(zhǔn)，故采用上海市大中型畜禽場(chǎng)糞水排放暫行規(guī)定(滬環(huán)保農(nóng)(1992)第101號(hào))：水源保護(hù)區(qū)非水源保護(hù)區(qū)CODcr≤350mg/L≤400mg/LBOD5≤180mg/L≤200mg/LNH3-N≤80mg/L≤100mg/L [FS:PAGE]
2、豬場(chǎng)污水水質(zhì)的確定規(guī)模化豬場(chǎng)使用配合
飼料的成年豬，每天每頭排有機(jī)物量為：COD含量，0.45kg；DOD含量，0.11～0.18kg；TS，0.44kg；SS，0.35kg；VS，0.33kg。目前，豬場(chǎng)有兩種清糞方式：一是水沖清糞方式，主要廣東等省；二是人工清糞為主、水沖為輔方式，主要在四川、湖北和湖南等，而且還有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)。后一種方式是本項(xiàng)目研究的對(duì)象。鑒于地區(qū)和氣候的不同，采用水沖方式的豬場(chǎng)，每頭豬的排污量分別為40，30和25L/d。相對(duì)應(yīng)的萬(wàn)頭豬排污量分別為200，125m3/d。其糞水水質(zhì)見表1。據(jù)我們?cè)?996年底對(duì)四川、湖北兩省以人工清糞為主的豬場(chǎng)糞污排放情況的調(diào)查：豬糞尿的收集率為75%，每頭豬每天排污量為10L，故該糞水中的有機(jī)物含量，與表1中“40L/d”所列數(shù)值相當(dāng)。所以該項(xiàng)目豬場(chǎng)糞水水質(zhì)確定為該值。由于各豬場(chǎng)的污水在排放時(shí)，先經(jīng)過(guò)原有的化糞池和排污溝再進(jìn)入污水處理單元，因此在污水處理工程進(jìn)入處實(shí)測(cè)的COD值一般只有6000～7000mg/L。所以上述確定值，留有一定余量，作為本項(xiàng)目設(shè)計(jì)參數(shù)是可行的。
3、豬糞水粒度和沉降性能的測(cè)試對(duì)鮮豬糞、水沖糞和人工清糞水進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下。
1)鮮豬糞含水率：70%左右。
2)豬糞顆粒粒度的分布見表2。用40目的篩網(wǎng)進(jìn)行篩分可將豬糞中82%―85%的顆粒去除，效果很好。
3)沉降性能測(cè)試。將篩分后的糞水經(jīng)15min的沉降，其COD去除率如表3。雖然靜態(tài)試驗(yàn)與動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的結(jié)果有誤差，但結(jié)果表明，豬糞水特別是新鮮糞水的沉降性能很好。
4、豬糞水的氣浮試驗(yàn)為了驗(yàn)證氣浮對(duì)糞水的處理效果，我們將豬場(chǎng)原糞水和經(jīng)厭氧處理后的上清液進(jìn)行了氣浮試驗(yàn)。其結(jié)果如下：
1)豬場(chǎng)原糞水不加藥氣浮試驗(yàn)，COD去除率?10%。
2)厭氧出水不加藥氣浮試驗(yàn)，其結(jié)果如表4。
3)原糞水加藥氣浮試驗(yàn)，結(jié)果見表5�？梢姡捎眉铀帤飧》ㄌ幚砀邼舛蓉i糞水效果較好，但處理成本高；不加藥氣法處理厭氧出水效果也不高，所以氣浮法在工藝中暫不予考慮。
5、豬糞水處理工藝流與參數(shù)的確定
1）工藝流程設(shè)計(jì)方案根據(jù)上述試驗(yàn)，以人工清糞方式的豬場(chǎng)糞水處理工藝流程如圖1所示。
2）工藝流程中各工序的參數(shù)設(shè)計(jì)其中括號(hào)中的數(shù)值為去除率。
a.原糞水水質(zhì)COD＝11250mg/L，BOD＝4500mg/L，SS＝8750mg/L。
b.原糞水經(jīng)固液分離和沉淀池后的水質(zhì)COD＝6750mg/L(40%)，BOD＝3300mg/L(25%)，SS＝4800mg/L(45%)。
c.上述污水再經(jīng)酸化調(diào)節(jié)池和厭氧池處理后的水質(zhì)COD＝1000mg/L(85%)，BOD＝330mg/L(90%)，SS＝480mg/L(90%)。厭氧池HRT＝3d，酸化調(diào)節(jié)池HRT＝0.5，厭氧出水水質(zhì)與現(xiàn)有大型豬場(chǎng)污水處理工程厭氧出水水質(zhì)基本相同。
d.上述污水再經(jīng)SBR處理后的水質(zhì)COD＝350mg/L(70%)，BOD＝70mg/L(80%)，SS＝145mg/L(79%)。SBR的停留時(shí)間為0.5d。至此，處理后的污水已達(dá)到了所研究的技術(shù)指標(biāo)。如果再經(jīng)小面積的水生植物塘深度處理，其結(jié)果將會(huì)更佳。
e.如果其豬場(chǎng)周圍有一定的水面可供利用，則厭氧出水經(jīng)預(yù)曝氣池充氧后進(jìn)入水生植物塘被過(guò)濾吸咐，也可達(dá)到排放指標(biāo)。經(jīng)計(jì)算，人工清糞的萬(wàn)頭豬場(chǎng)，排污量為50m3/d，只需0.5hm2的水生植物塘。
三、結(jié)論
1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)和以往實(shí)際工程中的經(jīng)驗(yàn)，新鮮的沖洗糞水的沉降性能很好。即使在北方豬場(chǎng)，污水在豬舍糞溝溝沉積7―10d，其沉性也較好，但沉降時(shí)間大約要延長(zhǎng)到2―3h，近一半的SS和COD可被去除。所以，在該工藝流程中，固液分離和沉淀是必不可少的，也是一種省投資、去除效果好的辦法。
2)根據(jù)徐潔泉等同志的小試結(jié)果，采用UASB、UBF和折流式厭氧反應(yīng)器對(duì)豬糞水進(jìn)行處理，對(duì)它們的有機(jī)物去除率進(jìn)行比較。其結(jié)果表明：進(jìn)水10000mg/L左右，在10，15和25℃發(fā)酵溫度下，有機(jī)負(fù)荷分別為2.29，2.59和5.59gCOD/(L?d)時(shí)，三種厭氧裝置差異很小，均在91%左右。由于折流式池的運(yùn)行管理比UASB簡(jiǎn)單，對(duì)高懸浮固體廢水的適應(yīng)必較強(qiáng)，沒(méi)有三相分離器，工程投資較省，所以選用折流式池型是可行的。
3)由于糞水處理量很小，只有50m3/d，所以好氧處理采用間歇序批式完全混合的活性污泥法較為適宜。這樣不僅節(jié)省基建投資，而且可在保證污水排放達(dá)標(biāo)的前提下，根據(jù)進(jìn)水負(fù)荷的大小，調(diào)節(jié)曝氣時(shí)間，降低能耗。
4)由實(shí)際運(yùn)行的效果來(lái)看，水生植物對(duì)糞水的深度處理十分有效。只要有足夠的水面，達(dá)到BOD≤50mg/L應(yīng)沒(méi)有問(wèn)題。即使沒(méi)有足夠的水面，在地區(qū)，作為好氧處理工藝的補(bǔ)充也是值得的。
5)溶氣氣浮工藝處理豬場(chǎng)糞水的試驗(yàn)結(jié)果表明，不加藥的有機(jī)物去效果較差；加藥的有機(jī)物去效果較好，但處理成本較高(大約0.4元/m3)，豬場(chǎng)難以接受，而且氣浮也可采用共它工藝取代：所以在該工藝流程中不予采用。如果有低價(jià)高效的絮凝劑時(shí)，是否可取代厭氧節(jié)藝是今后進(jìn)一步探討的課題。 [FS:PAGE]
總之，針對(duì)人工清糞方式的豬場(chǎng)糞水處理設(shè)計(jì)的該工藝流程方案，在目前情況下，是比較先進(jìn)可靠、投資較省、運(yùn)行管理方便的，是適合于我國(guó)國(guó)情的。
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