北票某種豬場糞便污水治理模式調(diào)研和處理效果解析

陳賀亮，程輯鑫

（遼寧省生態(tài)畜牧業(yè)管理站，遼寧 沈陽 110161）

北票某種豬場糞便污水治理模式調(diào)研和處理效果解析

陳賀亮，程輯鑫

（遼寧省生態(tài)畜牧業(yè)管理站，遼寧 沈陽 110161）

北票某種豬場選擇HDPE防滲膜作為建筑材料，利用沼氣工程處理畜禽糞便污水，HDPE膜沼氣池施工過程簡單，成本低廉，適合作為畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污水貯存池的建筑材料。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，污水初始污染程度很高，經(jīng)過處理后，出水樣中懸浮物降解率為81.8%，COD降解率為80.0%，BOD5降解率為66.4%，沼氣池厭氧處理作用明顯，并有效保留了氨氮和總磷等養(yǎng)分，有利于作為液態(tài)肥使用。

糞污治理；沼氣工程；HDPE防滲膜

北票某種豬場總占地面積460畝，共有豬舍89棟，建筑面積4.9萬平方米，常年飼養(yǎng)長白、大白、杜洛克純種豬，繁育二元母豬和商品豬，設(shè)計飼養(yǎng)基礎(chǔ)母豬3 000頭。經(jīng)豬場估算，常年存欄量為1.1萬頭，年飼養(yǎng)量6萬頭，其中可出欄5.64萬頭；全場年產(chǎn)豬糞量達(dá)4 000 t，年產(chǎn)污水9 000 m3。豬場產(chǎn)生的糞污對周邊環(huán)境保護(hù)造成很大壓力，急需按減量化、無害化、資源化、生態(tài)化的原則對糞污處理設(shè)施進(jìn)行升級改造，推行“四改兩分再利用”技術(shù)，達(dá)到種養(yǎng)結(jié)合、防治環(huán)境污染的目的。

1 糞污治理模式和工藝流程

北票某種豬場根據(jù)本場和周邊環(huán)境的實際情況確立了“三沼”綜合利用、厭氧發(fā)酵的治理模式。見圖1。

2 糞污的清理和控制

豬場采用干式機(jī)械清糞、高壓水沖洗豬舍的方法，即將圈舍固態(tài)豬糞用自動刮糞板刮出外運(yùn)堆放發(fā)酵，剩余糞尿用水沖洗，通過排污暗渠進(jìn)入沼氣池。生產(chǎn)中配套采用雨污分流、暗道排污、夏季機(jī)械降溫等節(jié)水控污技術(shù)，控制養(yǎng)殖用水總量，減少污水產(chǎn)生量和污染物濃度，降低治理難度和成本。

圖1 沼氣工程工藝流程Fig.1 Biogas plant technologica l process

3 HDPE膜沼氣池的應(yīng)用

3.1 HDPE膜沼氣池和沼液池設(shè)計規(guī)模 北票某種豬場根據(jù)本場常年存欄規(guī)模，設(shè)計建設(shè)3 500 m3HDPE膜沼氣池1座，聯(lián)通建設(shè)8 000 m3沼液池1座。

3.2 HDPE膜沼氣池的優(yōu)點 北票某種豬場選擇用HDPE防滲膜為基礎(chǔ)材料建設(shè)沼氣池。HDPE膜沼氣池是在開挖好的土方基礎(chǔ)上，采用優(yōu)質(zhì)HDPE膜進(jìn)行底部防滲和頂膜密封形成的一種厭氧反應(yīng)器。在HDPE膜沼氣池內(nèi)，污水有機(jī)物在微生物作用下降解轉(zhuǎn)化生成沼氣，系統(tǒng)配置沼氣凈化和利用設(shè)施，設(shè)有污泥收集干化設(shè)施。HDPE膜沼氣池具有建設(shè)成本低、施工簡單、建設(shè)周期短、運(yùn)行安全性高、工藝流程短和維護(hù)方便等特點。

3.3 HDPE膜沼氣池和沼液池的施工要點 HDPE膜沼氣池施工過程簡單，包括土方開挖、基礎(chǔ)夯實、集氣管鋪設(shè)、底膜和邊坡鋪設(shè)、頂膜鋪設(shè)和沼氣利用設(shè)施安裝等過程。

3.3.1 土方開挖 沼氣池土方開挖的尺寸：長50 m、寬20 m、深5 m，坡長7.5 m；池體的尺寸：長38 m、寬20 m、深5 m；池底的尺寸：長28 m、寬10 m，容積3 500 m3。沼液池土方開挖的尺寸：長50 m、寬40 m、深5 m，坡長7.5 m；池體的尺寸：長38 m、寬40 m、深5 m；池底的尺寸：長28 m、寬20 m，容積8 000 m3。沼氣池坡度小于40°，坡面應(yīng)平緩，坡度均勻、一致。基面經(jīng)過干燥、夯實、平整，無開裂、無明顯尖凸、凹陷，垂直深度25 mm內(nèi)無樹根、瓦礫、石子、鋼筋頭、玻璃屑等尖銳雜物?；嫔系年庩柼幾鰣A滑過渡處理，其半徑不小于0.5 m。基底表面干燥，碾壓密度達(dá)到《聚乙烯（PE）土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范》（SL/T231-98）的要求。沿沼氣池池邊1.5 m處挖錨固溝，錨固溝寬1 m、深1 m；沿沼液池池邊1 m處挖錨固溝，錨固溝寬0.5 m、深0.5 m，陰陽角做圓滑倒角處理。

3.3.2 管道鋪設(shè) 沼氣池開挖后，根據(jù)現(xiàn)場實際情況開挖盲溝，鋪設(shè)進(jìn)水管、出水管、排渣管、沼氣出氣管等。排渣管底部緊貼底膜。沼氣池輸氣管使用200 mm PE管，能夠承受10 kpa以上壓力。輸氣管道安裝前，要檢查是否漏氣。輸氣管走向要合理，要有坡度，朝沼氣方向傾斜0.05%，長度越短越好，不要盤成圈，避免增長管道距離而使沼氣壓力損失增大。氣水分離器安裝在輸氣管最低處。每根排渣管連接1個排渣池，排渣管可鋪設(shè)于底膜上。進(jìn)水管、出水管管道節(jié)點采用擠出式焊接方式密封固定。

3.3.3 土工布和HDPE膜鋪設(shè) 沼氣池和沼液池進(jìn)行防滲施工，采用600 g短纖土工布進(jìn)行保護(hù)襯墊，保護(hù)防滲層不受損壞。鋪設(shè)HDPE防滲膜是整個防滲系統(tǒng)中一道關(guān)鍵的工序，鋪設(shè)前要開包檢查HDPE膜，記錄并修補(bǔ)已發(fā)現(xiàn)的機(jī)械損傷、生產(chǎn)創(chuàng)傷、孔洞和折損等缺陷。采用1.0 mm厚度的HDPE防滲膜進(jìn)行底部防滲，膜與膜之間接縫的搭接寬度不小于100 mm，使接縫排列方向平行于最大跛腳線，即沿坡度方向排列。HDPE膜焊接多使用楔焊機(jī)和擠壓熔焊機(jī)。接縫寬度范圍內(nèi)有兩道焊縫（雙保險），每道焊縫寬度不小于10 mm，焊縫處HDPE防滲膜熔接為一個整體，不得出現(xiàn)虛焊、漏焊或過焊。避免邊坡膜面“起鼓”或“懸空”。沼氣池基礎(chǔ)設(shè)施、管道鋪設(shè)、底膜鋪設(shè)都完成后，采用1.5 mm厚度的HDPE膜做整體焊接，進(jìn)行頂部覆蓋。HDPE底膜鋪設(shè)后，素土填20 cm厚度，待鋪頂膜后，錨固溝用素土填平夯實。

3.4 HDPE膜沼氣池和沼液池成本分析 豬場常年存欄規(guī)模1.1萬頭，經(jīng)核算，建設(shè)3 500 m3沼氣池和8 000 m3沼液池的總投資為153.27萬元。建筑工程費為114.6元/m3。HDPE膜沼氣池用到的600 g短纖土工布為8.5元/m2、1.0 mm HDPE膜為21元/m2、1.5 mm HDPE膜為29元/m2，加上PE管和PVC管的少量費用，建筑材料費為34.4元/m3，沼氣池整體工程造價為149元/m3。HDPE膜沼液貯存池僅用到600 g短纖土工布和1.0 mm HDPE膜，建筑材料費更為低廉，僅為11.8元/m3，沼液池整體工程造價為126.4元/m3。周邊同期建設(shè)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的多級污水沉淀貯存池整體工程造價為244元/m3。HDPE膜沼液貯存池每立方米的整體工程造價僅為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)多級污水沉淀貯存池的51.8%，更適合在粘性土質(zhì)、地下水位較低的地區(qū)建設(shè)超大型污水貯存池。小型豬場或規(guī)模養(yǎng)殖戶建設(shè)小型污水貯存設(shè)施，若可節(jié)省部分人工費用，將更加經(jīng)濟(jì)實惠。

4 糞肥資源的綜合利用和效益預(yù)估

4.1 沼氣的利用 糞污通過厭氧發(fā)酵處理后，沼氣池所產(chǎn)生的沼氣用于場區(qū)餐飲、取暖，條件成熟時將用于發(fā)電。據(jù)企業(yè)預(yù)估，年可產(chǎn)生沼氣24萬立方米，相當(dāng)于171 t標(biāo)準(zhǔn)煤，價值20.5萬元。產(chǎn)生出的沼渣、沼液，定時清理，進(jìn)入沼渣池和沼液池貯存。

4.2 沼渣的利用 沼渣是沼氣發(fā)酵后殘留在沼氣池底部的半固體物質(zhì)，含有30%～50%的有機(jī)質(zhì)、10%～20%的腐殖酸、0.8%～2%的全氮、0.4%～1.2%的全磷和0.6%～2.0%的全鉀，是一種優(yōu)質(zhì)肥料。固液分離后，沼氣池年排出沼渣2 500 t，經(jīng)過堆積發(fā)酵后，沼渣可以50元/t的價格出售至有機(jī)肥加工廠和周邊農(nóng)戶，年可收益12.5萬元。

4.3 沼液的利用 沼液是沼氣發(fā)酵后的殘留液體，其總固體含量小于1%，沼液中含有作物生長所需的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素。豬場所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)設(shè)施農(nóng)業(yè)比較發(fā)達(dá)，棚果協(xié)會有會員500多戶，周邊有蔬菜大棚1 000余畝、棗樹林2 000余畝。豬場已與周邊農(nóng)戶和棚果協(xié)會簽訂了土地消納協(xié)議，沼液無償供給周邊耕地、蔬菜大棚和果園作為有機(jī)肥使用。朝陽地處半干旱地區(qū)，水資源匱乏，豬場通過種養(yǎng)結(jié)合的方式，將沼液等廢棄物資源化利用，起到了減少化肥使用、減少土地板結(jié)、增加土壤肥力、提高作物產(chǎn)量、緩解農(nóng)業(yè)用水緊張等作用。

5 處理效果

2015年4月下旬，通過對豬場污水處理設(shè)施進(jìn)水口和出水口進(jìn)行采樣、檢測，得到表1試驗數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)顯示，污水經(jīng)過HDPE膜沼氣池處理后，沼液pH變化不大，呈弱堿性，氨氮和總磷含量在處理前后變化不大，有效地保留了氨氮和總磷等養(yǎng)分，更有利于作為液態(tài)肥使用。污水進(jìn)水樣中懸浮物為6 700 mg/L，說明污水中的固體物質(zhì)，包括不溶于水的無機(jī)物、有機(jī)物及泥砂、黏土、微生物等含量很高，造成污水很渾濁。污水進(jìn)水樣中COD為9 478 mg/L，而BOD5僅為238 mg/L，說明污水中不可被微生物降解的有機(jī)物含量過高，污染程度很高。沼液出水樣中懸浮物降解率為81.8%，COD降解率為80.0%，BOD5降解率為66.4%，說明沼氣池的厭氧處理作用十分明顯，只是污水初始的污染物基數(shù)過高，造成處理后指標(biāo)仍然較高，但隨著氣溫的升高，沼氣池的厭氧發(fā)酵能力將會增強(qiáng)。

表1 2015年4月北票某種豬場污水監(jiān)測數(shù)據(jù)Table1 The Sewage monitoring data of a pig breeding farm in Beipiao in april 2015

根據(jù)以上分析，豬場應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)干式機(jī)械清糞的管理，及時將圈舍內(nèi)的固體糞便和雜物清除，在高壓水沖洗豬舍前盡量減少固體污染物的含量；科學(xué)、合理控制飼料中營養(yǎng)物質(zhì)用量，減少隨著糞便排出的飼料中未被消化吸收的有機(jī)物，從源頭上實現(xiàn)污染的減量化；根據(jù)實際情況，可在飼料中添加酶制劑，補(bǔ)充豬體內(nèi)源酶的不足，消除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，降低腸道食糜的黏度，提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化率和吸收率，同時也就減少了排泄物中有機(jī)物的含量，減輕了環(huán)境污染的壓力。

Faeces and sewage treatmentmode research and effectanalysis ofa pig breeding farm in Beipiao

Chen Hel iang,Cheng Jixin
（The Ecological Animal Husbandry Management Station of Liaoning Province,Liaoning Shenyang 110161）

A pig breeding farm in Beipiao selected the HDPE geomembrane as bui lding materials, the use of manure biogas project.The const ruction process of HDPE geomembrane is simple,and the cost is low,which is suitable for the const ruction of the storage tank of livestock and poul try. Monitoring data show that the initial ef f luent pol lution degree is very high,af ter t reatment,water suspended mat ter degradation rate was 81.8%,COD degradation rate was 80.0%,BOD5 degradation rate was 66.4%and anaerobic digesters treatment ef fect is obvious,and ef fectively preserve the ammonia nit rogen and phosphorus and other nut rients,can be used as liquid fer til izer.

Faeces and sewage t reatment;Biogas plant;HDPE geomembrane

X713

1672-9692(2015)07-0051-04

2015-06-06

陳賀亮（1980-），男，本科，助理畜牧師，主要從事畜禽規(guī)模養(yǎng)殖糞污治理等工作。