能源生態(tài)型沼氣工程在處理規(guī)模化養(yǎng)豬場廢水中的應(yīng)用

劉姿余

摘要 以龍海市某規(guī)?；B(yǎng)豬場為例，闡述沼氣工程在規(guī)?；B(yǎng)豬場廢水處理中的應(yīng)用。結(jié)果表明：USR能源生態(tài)型沼氣工程處理規(guī)?；B(yǎng)豬場養(yǎng)殖廢水，具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、管理方便、運行穩(wěn)定、治污效果好等特點，經(jīng)濟、社會、能源生態(tài)效益顯著。

關(guān)鍵詞 能源生態(tài)型沼氣工程；規(guī)?；B(yǎng)豬場；廢水處理

中圖分類號 X713 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）14-0218-01

規(guī)?；B(yǎng)豬場養(yǎng)殖廢水中含有大量的CODcr、氨氮和病原體等污染物，對水體、大氣環(huán)境、農(nóng)田及作物等易造成嚴(yán)重污染。而發(fā)展沼氣工程建設(shè)是解決生豬養(yǎng)殖污染，實現(xiàn)畜禽糞便資源化、減量化和無害化的最經(jīng)濟有效途徑之一[1-2]。

規(guī)?；B(yǎng)豬場沼氣工程建設(shè)要根據(jù)沼氣工程的目的和周邊環(huán)境條件的不同，選擇能源生態(tài)型模式或能源環(huán)保型模式。能源生態(tài)型模式是利用沼氣工程周邊的農(nóng)田、魚塘等消納經(jīng)沼氣發(fā)酵后的沼渣、沼液，使沼氣工程成為生態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)的紐帶。與能源環(huán)保型模式相比較而言，能源生態(tài)型模式具有投資費用較低、運行費用較低、處理標(biāo)準(zhǔn)較低、運行管理簡單、生態(tài)經(jīng)濟效益較高等優(yōu)點，是一種理想的污水治理工藝模式[3-4]。規(guī)模生豬養(yǎng)殖場一般遠(yuǎn)離村莊，周圍有花卉苗木基地、果園、農(nóng)田、魚塘等土地，可供消納沼渣、沼液，因此龍海市主推能源生態(tài)型沼氣工程作為規(guī)模化生豬養(yǎng)殖場養(yǎng)殖廢水污染治理模式?，F(xiàn)以龍海市某規(guī)?；B(yǎng)豬場沼氣工程為例，介紹USR（升流式固體厭氧反應(yīng)器）能源生態(tài)型沼氣工程在處理養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用，以期為規(guī)?；B(yǎng)豬場沼氣工程建設(shè)提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 USR能源生態(tài)型沼氣工程

1.1 養(yǎng)豬場沼氣工程概況

龍海市某規(guī)?；i養(yǎng)殖場位于白水鎮(zhèn)，屬亞熱帶氣候，年均氣溫21 ℃。全場占地逾4 hm2，常年商品豬存欄約6 000頭，周圍山地主要有林地、果園和花卉苗木種植基地等。綜合考慮養(yǎng)殖規(guī)模、周圍環(huán)境和運行成本等因素，采用以USR系統(tǒng)為核心的能源生態(tài)型處理工藝，實施“豬—沼—林（果）”模式。沼氣工程于2009年啟動建設(shè)，2010年10月投入使用，至今連續(xù)運行正常穩(wěn)定。

1.2 污水水質(zhì)與工藝流程

養(yǎng)豬場日產(chǎn)豬糞13.2 t，日排糞污水約1 200 t。為減輕系統(tǒng)處理壓力，采用人工清糞，日產(chǎn)日清，清除率達80%。日沖洗豬舍2次，沖欄污水集中排放到集污池，污水水質(zhì)如下：CODcr 6 000 mg/L、SS 3 098 mg/L、NH3-N 550 mg/L、總P 102 mg/L，pH值6.91。

廢水處理工藝流程：干揀糞便——污水收集——水解酸化——厭氧消化——沉淀過濾——沼液貯存——農(nóng)田消納（溝灌、管灌、噴灌等）及三級跌落式氧化塘好氧凈化。經(jīng)厭氧消化處理后沼液大部分作為液體有機肥利用，部分經(jīng)氧化塘進一步好氧處理后作為魚塘補充水。具體工藝流程如圖1所示。

1.3 USR反應(yīng)器工藝特點

USR反應(yīng)器的工作原理是原料從底部進入消化器內(nèi)，與消化器里的活性污泥接觸，使原料得到快速消化。未消化的有機物固體顆粒和沼氣發(fā)酵微生物靠自然沉降滯留于消化器內(nèi)，上清液從消化器上部溢出，這樣可以得到比水力滯留期高得多的固體滯留期（SRT）和微生物滯留期（MRT），從而提高了固體有機物的分解率和消化器的效率。USR反應(yīng)器具有運行操作簡單、穩(wěn)定，有機物降解率高等特點。

2 主要工程構(gòu)筑物設(shè)置

2.1 格柵設(shè)置

為了防止污水中的雜物進入?yún)捬醭匾鸸艿蓝氯?，在沉砂池前設(shè)置2道格柵，一粗一細(xì)，粗格間隙25～40 mm、細(xì)（下轉(zhuǎn)第220頁）

（上接第218頁）

格間隙15 mm，規(guī)格60 mm×70 mm，攔截豬糞污水中較長纖維、毛等雜物，人工定時清理格柵表面雜物。污水過柵流速一般為0.5～0.8 m/s，格柵傾角為45～75°。

2.2 酸化池

容積為250 m3。主要功能是水解和酸化作用，并對污水的水質(zhì)、水量進行有效調(diào)節(jié)。為了能夠再適當(dāng)降低污水濃度，池子設(shè)計為平流沉淀的形式，下底部沉淀污渣定期排到干化場，而上清液采用穿孔管集水方式導(dǎo)入?yún)捬跸鳌?/p>

2.3 厭氧消化器

反應(yīng)器總有效容積1 800 m3，4座450 m3的USR反應(yīng)器串聯(lián)運行。池體為雙截頭圓錐形密閉筒罐形式、鋼筋混凝土地下結(jié)構(gòu)，池底部設(shè)有布水管，保證進水均勻，同時起到攪拌作用；池體上部增設(shè)軟纖維填料起到了固著污泥的作用，以提高厭氧發(fā)酵效率。USR反應(yīng)器主要設(shè)計參數(shù)如下：發(fā)酵溫度25 ℃、水力滯留期15 d、TS濃度3.5%、CODcr負(fù)荷1.5 kg/m3·d、產(chǎn)氣率0.3～0.4 m3/m3·d。

2.4 氧化塘設(shè)計

因受生豬存欄數(shù)、種植數(shù)量、季節(jié)等因素影響，系統(tǒng)產(chǎn)生的沼液有時無法全部用于還田，但又不能直接排放，因此本系統(tǒng)又增設(shè)10 000 m3的跌落式氧化塘，分成3級，平均水深不超過2.2 m。一方面利用地勢高差形成重力流動，并自然充氧；另一方面水生植物生長過程中需要吸收N、P等營養(yǎng)元素，可提高生物氧化塘去除CODcr和NH3-N的能力。

2.5 沼液灌溉設(shè)施

為了方便沼液施肥和灌溉，鋪設(shè)一套管道（PVC壓力管），由2套污水泵抽送到各耕地片區(qū)地勢最高點，然后回流灌溉。

3 工程運行治理效果

工程穩(wěn)定運行后，每日產(chǎn)氣量穩(wěn)定在450 m3左右，USR反應(yīng)器CODcr 去除率達80%。經(jīng)檢測，處理后貯液池的水質(zhì)符合糞便無害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB7959—87），并富含氨基酸及速效N、P、K作物營養(yǎng)，可直接作為液體肥料進行利用；氧化塘污水排放口污染物指標(biāo)為：CODcr<400 mg/L、SS<200 mg/L、NH3-N<80 mg/L、總P<8.0 mg/L、pH值7.72、糞大腸菌群數(shù) <10 000個/mL。廢水經(jīng)本工程處理后，出水的水質(zhì)可以達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18596-2001）》。endprint

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

4.1.1 沼氣。年產(chǎn)沼氣16.4萬m3，全部收集用于豬場生產(chǎn)生活用能和沼氣發(fā)電，沼氣按1元/m3計，折合人民幣16.4萬元。

4.1.2 沼液。經(jīng)過USR處理后產(chǎn)生的沼液是農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)液體肥料。將沼液施用于綠化苗和果樹，可以促進植物增長，提升水果品質(zhì)。根據(jù)實際運行核算，可利用沼液施肥13.33 hm2，以年均節(jié)省化肥農(nóng)藥費9 000元/hm2算，則節(jié)省費用約 12.0萬元。

4.1.3 糞渣。配置一套豬糞速酵設(shè)備，用于豬糞、沼渣加工成有機粗肥出售給果園、花卉苗木種植基地等。經(jīng)核算，年產(chǎn)有機粗肥1 500 t，按市價100元/t計，折合人民幣15萬元。

4.2 生態(tài)環(huán)境效益

項目實施后，養(yǎng)殖場建成以種植業(yè)為基礎(chǔ)，養(yǎng)殖業(yè)為主體，沼氣為紐帶，促進能源物流良性循環(huán)的生態(tài)養(yǎng)殖場，明顯改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，有利促進可持續(xù)發(fā)展。豬場污水經(jīng)過厭氧發(fā)酵后，大大降低有機質(zhì)含量，有效消滅污水中的病菌、寄生蟲卵。日產(chǎn)沼氣450 m3，可替代標(biāo)煤297 kg，有效減排CO2、SO2、煙塵等不良?xì)怏w，環(huán)境效益十分明顯。提供沼液、沼渣、豬糞等優(yōu)質(zhì)有機肥料，可減少化肥、農(nóng)藥用量，改善土壤理化性狀，有利于農(nóng)作物增產(chǎn)、增收，促進無公害農(nóng)產(chǎn)品、綠色食品和有機食品發(fā)展。

5 結(jié)論

由以上分析可知，規(guī)?；B(yǎng)豬場采用USR能源生態(tài)型沼氣工程處理豬糞污水，能夠很好地實現(xiàn)污染物“無害化、能源化、減量化、資源化” 利用目的，取得良好的經(jīng)濟效益、社會效益、能源生態(tài)效益。截至目前，我市已建成149處小型沼氣工程和3處大中型沼氣工程，這些已建成的沼氣工程，由于有的建成年份較早、有的未請專家設(shè)計等原因，因此存在厭氧消化器落后、“三沼”利用不充分等問題。因此，相比較而言，此場在治理糞污模式具有以下幾個可借鑒的地方：一是采用USR厭氧消化器，具有消化器內(nèi)污泥濃度高、處理效率高、產(chǎn)氣率高、能耗少、維護費用低、運行穩(wěn)定、管理方便等優(yōu)點。二是養(yǎng)殖場購置沼氣發(fā)電設(shè)備，可以把未用完的沼氣用來發(fā)電，既節(jié)約養(yǎng)殖場用電費用，又避免沼氣排空造成大氣二次污染。三是龍海市氣候溫和，果樹、花卉苗木等種植業(yè)發(fā)達，對粗肥需求量大。養(yǎng)殖場配置豬糞速酵設(shè)備，對糞渣加工成有機粗肥出售給果園、花卉基地等，比直接把糞渣賣給有機肥料廠加工的收入更高，從而增加養(yǎng)殖場的收入。

6 參考文獻

[1] 鄧良偉，蔡昌達，陳鉻銘，等.豬場廢水厭氧消化液后處理技術(shù)研究及工程應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2002（3）：92-94.

[2] 崔理華，陳智營.國內(nèi)外規(guī)模化豬場廢水處理組合工藝進展[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護，2000（3）：188-191.

[3] 楊朝暉，曾光明，高鋒，等.固液分離—UASB—SBR工藝處理養(yǎng)豬場廢水的試驗研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2002（6）：95-99.

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