規(guī)?；B(yǎng)殖場自循環(huán)式污染治理模式設計

高錦華

摘 要：該文主要介紹了規(guī)模化養(yǎng)殖場自循環(huán)式污染治理模式，包括設計依據、設計框架、工藝流程、前處理工藝、沼氣工程、集中供氣、廢棄物資源化利用等內容。該治理模式具有投資省、無動力、效果好、操作性強的特點，有效地解決了畜牧業(yè)帶來的農業(yè)面源污染問題，促進了農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：養(yǎng)殖場；污染治理模式；設計

中圖分類號 X713 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）14-113-03

1 設計依據與應用領域

隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)集約化發(fā)展，養(yǎng)殖場產生的糞便污染成為了主要的農業(yè)面源污染源之一，尤其是規(guī)?；B(yǎng)豬場污染問題引起了各級政府及相關部門的重視，并且陸續(xù)出臺了相關的治理管理辦法與實施意見。目前福建省仍有相當一部分養(yǎng)殖場污水的處理沒有達標排放，或是有些治理設施不合理、不完善，受到成本的制約未能充分發(fā)揮其應有的作用。福建省2015-2018年生豬養(yǎng)殖場標準化改造任務中，存欄量在250～1 500頭有7 903家，存欄量在1 500～5 000頭有734家。這些養(yǎng)殖場在全過程綜合治理方面中，應考慮降低治理成本，盡量避免動力設備資金投入，利用山勢落差實現進出料自流，實現養(yǎng)殖場內自循環(huán)處理模式，最終達到區(qū)域內養(yǎng)殖場糞污的“零排放”。

2 設計框架及工藝流程

設計采取能源生態(tài)型模式，要求廢水進入厭氧反應器之前應先進行固液分離，固體糞渣出售制作有機肥，污水經厭氧消化處理后不直接排入自然環(huán)境，而是作為農作物的有機液體肥料。工程建設的目標是盡可能多生產沼氣，養(yǎng)殖場糞污經厭氧消化后，剩余的沼渣、沼液可作為優(yōu)質有機肥施用于農作物，使糞便得到能源、肥料等多層次的資源化利用，最終達到污水減量化、無害化、資源化利用的目的。這是符合福建省養(yǎng)殖場現狀的一種有效污染治理模式[1]，其工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程

3 模式設計

模式設計選擇松羅王加養(yǎng)殖場，存欄生豬1 200頭，按生豬平均體重68kg，每頭豬每天排泄糞1.73kg，排泄尿為2.83kg[2]，養(yǎng)殖場全面實施雨污分離與干清糞工藝，日排放污水總量為24t。

3.1 前處理系統(tǒng)

3.1.1 漏縫地板 豬圈采取半漏縫地板按存欄豬每頭0.4m2鋪設，靠外墻鋪設漏縫地板與地面的垂直距離不小于60cm，地面按10%的坡度向外墻傾斜，并用水泥固化抹光，以便人工從外墻清糞。

3.1.2 雨污分離 雨水、生活洗滌用水走明溝，人畜糞污走暗溝，全面實現雨污分離，有效防止豬場污水隨著雨水直接排放。

3.1.3 格柵 設置2道固定格柵攔截畜禽廢水中較長纖維、毛等雜物，粗格柵柵條間隙為25mm，細格柵柵條間隙為15mm，設置傾角為45°。

3.1.4 沉砂池 沉淀畜禽廢水中較大顆粒砂粒，減輕后道工序的污泥量。規(guī)格為2m×1m，有效水深為0.8m，前部設一水流擋板達到降低流速、快速沉降懸浮物效果。

3.1.5 酸化濾床 酸化濾床分為上下層，上層為人工濾床，用以過濾糞渣，實現無動力固液分離；下層為酸化調節(jié)池，利用糞污中固體物沉降性能好和有機物分解（水解、酸化）快的特點，降低糞污濃度，貯存、調節(jié)厭氧發(fā)酵處理的水質、水量；上、下層之間用傾斜不小于30°的水泥漏縫板隔開，漏縫板上鋪濾網，濾床濾網上的糞渣自行瀝干后經卸渣門收集、清掃、運到糞便堆場。利用養(yǎng)殖場地勢落差，糞污通過豬圈旁的污水管道自流引入人工濾床，濾床前方設置均勻布水槽，使集中、間歇性進水變成均衡、連續(xù)性出水；人工濾床采用3個并聯的獨立單體，在前方布水槽中安置活動PVC套管，通過撥插套管方式隨意控制3個濾床的進水，可以實現同一時間3個濾床分別進行過濾、瀝干、清糞、清洗等不同操作；濾床卸渣門高1m，寬6m，底部距地面1m，方便車輛收集干糞或裝袋，卸渣門設有活動檔板，底部設有料液回流槽，防止料液外溢。水解酸化池酸化采用半地下式磚混結構，滯留時間為12h，有效儲水容積12m3，設計高度為1.8m，有效水深設計1.2m，平面尺寸為4.8m×2.1m，底部保持5%坡度，設有污泥排渣管。

3.2 沼氣厭氧發(fā)酵 采取厭氧發(fā)酵工藝為無動力、自流進料、常溫發(fā)酵、單元組合曲流布料水壓式沼氣裝置，池型選擇圓形（即短壁圓柱池墻+球冠拱頂+反拱池底），結構為地下式磚混結構。糞便污水經前處理系統(tǒng)后，從進料口進入裝置，經過“八”字形檔墻曲流布料，經各發(fā)酵單位逐級厭氧發(fā)酵，使糞污得到無害化和減量化處理，同時產生沼氣。

3.2.1 厭氧發(fā)酵裝置 養(yǎng)殖場每天污水排放量為24t，按發(fā)酵液滯留期9d。確定厭氧發(fā)酵容積為216m3。在實施過程中，根據地形采取埋地下式，按3個單元底部連通組合，每個單元容積為72m3。按實際經驗全年產氣率取0.2m3/m3·d，平均日產氣量為43.2m3，水壓池按停止用氣12h的最大產氣量計算，設計容積為21.6m3，尺寸為6m×3m，有效高度為1.2m。水壓池底部的標高與主池投料液面（即零壓液面）在一個水平線上，為池墻體頂部圈梁上部球冠拱頂開始處上方約20cm處。設計參數如表1。

表1 沼氣厭氧發(fā)酵裝置設計參數

3.2.2 壓力調節(jié) 水壓池有效高度設計為1.2m，意味著池內最大工作壓力為12kPa?？紤]到用氣高峰時沼氣供應問題，設計了一種簡易調節(jié)主池內沼氣壓力，使貯存沼氣空間增加的方法。在水壓間有效高度向下40cm處增設一個閥門，作為可活動的泄流口，用以調節(jié)壓力，增加沼氣產生量。在夜間停止消耗沼氣的前提下，打開活動泄流口，實現主池內壓力在8～12kPa間調節(jié)，料液回落，沼氣存貯空間增加。然后關閉活動溢流口，重新調整壓力平衡。這樣的設計靈活、可操作性強，節(jié)省了貯存沼氣裝置的資金投入。

3.2.3 曲流布料墻 在主池內設置“八”字形檔墻，使原料進入池內時，由檔墻進行布料，形成多路曲流，增加新料擴散面，充分發(fā)揮池容負載能力，提高池容產氣率?！鞍恕弊中螜n墻相距主池墻體為0.7m，窄邊相距0.2m，墻寬0.72m，高1.2m，兩墻夾角為130°，結構為單磚砌體。主池最終出口下沿設置塞流墻，沿墻體建設，高度為0.35m，起到塞流固菌作用。

3.2.4 出渣裝置 經過干清糞工藝進入厭氧消化池的糞污，固形物含量大大減少，沼氣發(fā)酵較完全，產生沼渣也相對少，利用山地落差，可以在主池外建3m×1.5m，深0.6m的出渣間，池子上方位于主池拱頂圈梁處。3個主池各在拱頂圈梁下方固定安放一根4m長110mm的PVC管，下端距池底中心最低300mm處，上端伸至拱頂圈梁上方200mm處。PVC管上端再接可活動1m長的PVC豎直管，外面套上直徑300mm，1m長的水泥套管，防止出渣時沼渣四溢。出渣時，撥掉豎直PVC內套管，利用水壓間的壓力將沼渣壓出，然后再用管道自流引入出渣間，實現自動出渣。

3.3 后處理系統(tǒng)

3.3.1 穿孔過濾貯液 由于貯液池與穿孔池、過濾池成本造價一樣，所以在貯液池的前方增設穿孔池與過濾池，進一步起到沉淀、過濾和凈化作用。穿孔過濾貯液3個池緊挨串聯規(guī)劃，厭氧池出水依次經過穿孔、過濾，最終到達貯液池。穿孔池共3個單池并聯，隔墻前后流通孔設置盡量遠些，污水在池中前后蛇行穿孔盡量延長停留時間，總容積30m3，水深1.8m，單池有效尺寸6m×0.9m；過濾池共3個單池并聯，總容積30m3，水深1.8m，單池有效尺寸3m×1.8m，池中輔上養(yǎng)殖場附近隨處可揀的干燥鐵芒箕，用兩端插入墻體中的多條竹片條壓住防止上浮，讓污水在過濾池中上行下行以凈化水質；最后達到貯液池，液池設計容積為60m3。

3.3.2 沼肥田間消納 養(yǎng)殖場下方有集中連片的設施葡萄農業(yè)示范園區(qū)和大片茶園，選擇在6.67hm2設施葡萄園里輔設輸送管道及簡易管網，利用山勢自然落差，將貯液池的沼液自然流灌至葡萄園。其余的沼液自然排放至設施葡萄園及茶園中。

3.3.3 沼氣輸配系統(tǒng) 厭氧發(fā)酵主池液面與水壓池液面差產生的自然壓力輸送沼氣，這種無動力低壓輸送，成本低，維護簡單。產生的沼氣經過脫硫凈化后供應給養(yǎng)殖場管理房及鄰近王加村30戶農戶炊事、照明、沐浴。

4 模式效益分析

模式設計利用山勢自然落差，采取自動濾糞柜和貯液池自然流灌農田，實現綜合治理全過程無動力、無耗能，保證了治污設施全年正常運行，不被擱置，從而實現“零排放”。

4.1 經濟效益 采取干清糞工藝，比傳統(tǒng)水沖糞每頭豬每天節(jié)約用水10kg，年可節(jié)約用水4 380t，按福安市水費、污水處理費合計2.3元/t，年可節(jié)省水費、污水處理費1萬元；通過干清糞與自動濾糞柜出來的糞便，瀝干后每天可裝袋20袋（每袋35～40kg），每袋用于銷售可獲利6.5元，養(yǎng)殖場年可獲利4.7萬元；糞便可及時、有效地清除畜舍內的糞便、尿液，保持畜舍環(huán)境衛(wèi)生，豬的發(fā)病率和死亡率明顯減少，節(jié)省了醫(yī)藥費開支，按每頭豬減少13元醫(yī)藥費計算，年可減少醫(yī)藥費1.6萬元；沼氣池年產氣量1.6萬m3，按1.5元/m3計，年可獲得沼氣直接經濟效益2.4萬元；沼液沼渣施用于葡萄園，可節(jié)省化肥、農藥，并使便葡萄品質提升、產量增加，年可節(jié)支增收2.2萬元。以上5項共計年可節(jié)支增收11.9萬元。

4.2 生態(tài)效益 養(yǎng)殖場每天排放24t糞污水，如得不到有效處理，囤積場內，必然影響到周圍的環(huán)境衛(wèi)生，通過污染治理，干糞制作有機肥，剩余糞污進入沼氣池，經正常厭氧發(fā)酵，能夠有效殺滅病毒、病菌和寄生蟲卵，減少病病傳播；沼液沼渣是一種高效的優(yōu)質肥料，農田長期施用，土壤有機質含量提高，理化性狀得以改善，有利于農作物的優(yōu)質高產；通過干清糞、厭氧發(fā)酵、貯液、農田消納方式進行污染整治，能夠有效減少COD、氨氮的排放量，減排效果明顯，能夠實現區(qū)域內養(yǎng)殖場糞污的“零排放”；模式生產的沼氣作為生活燃料，可以防止薪炭林的亂砍亂伐，對于保護植被，防止水土流失和山體滑坡具有現實意義。

4.3 社會效益 生態(tài)養(yǎng)豬使當地群眾的養(yǎng)殖觀念和養(yǎng)殖方式得到了轉變，增強了群眾環(huán)保意識，減少了各種疾病的發(fā)生和傳播，對周邊養(yǎng)殖場起到了輻射帶動作用。養(yǎng)殖與農村的經濟發(fā)展息息相關，生態(tài)養(yǎng)殖必將成為農村經濟的一大增長點，有利于增加就業(yè)，增加農民收入，美化農村，實現社會與企業(yè)的共贏。推廣以沼氣為紐帶的生態(tài)茶果園技術，不僅有效地解決了剩余勞動力的轉移和消化，而且激發(fā)了農民學科學，用科學，將實用技術轉化為現實生產力的積極性，增強了農民的科技意識，使農業(yè)生產高效化、無害化。

參考文獻

[1]包武，李元欽，錢午巧，等.福建省生豬養(yǎng)殖污染現狀及治理對策[J].安徽農學通報，2013，19（18）：90-94，105.

[2]董紅敏，朱志平，黃宏坤，等.畜禽養(yǎng)殖業(yè)產污系數和排污系數計算方法[J].農業(yè)工程學報，2011，27（1）：303-308.

（責編：張宏民）