規(guī)模養(yǎng)豬場(chǎng)糞污無(wú)害化處理技術(shù)研究與應(yīng)用

朱榮

摘要 本文以江蘇省如皋市為例，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件和農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，采用能源生態(tài)型利用模式，開(kāi)展規(guī)模養(yǎng)豬場(chǎng)糞污無(wú)害化技術(shù)研究與應(yīng)用，制定前期減排、中期資源開(kāi)發(fā)、后期資源多層次綜合利用的技術(shù)研究思路，形成新型沼氣發(fā)酵池型、穩(wěn)定運(yùn)行系統(tǒng)、沼氣發(fā)電并網(wǎng)和沼肥農(nóng)田利用系統(tǒng)等研發(fā)成果，為養(yǎng)豬場(chǎng)糞污治理找到了較理想的途徑，具有較高的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞 規(guī)模養(yǎng)豬場(chǎng)；無(wú)害化處理技術(shù)；研究；應(yīng)用

中圖分類號(hào) X713.05 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）21-0179-02

Research and Application of Harmless Treatment Technology of Pig Manure in Large-Scale Pig Farms

ZHU Rong

（Rugao Rural Energy Technical Guidance Station in Jiangsu Province，Rugao Jiangsu 226500）

Abstract Taking Rugao City of Jiangsu Province as an example，combining the local climate conditions and the current situation of agricultural development，using the energy ecotype utilization model，the research and application of the harmless technology of pig manure in the large-scale pig farm was carried out in this paper.The technical research ideas of the early emission reduction，the development of the medium resources and the comprehensive utilization of the later resources were proposed.Some research and development results were formed，including a new type of biogas fermentation pool，stable operating system，interconnection of biogas power and grid power，biogas fertilizer system for farmland，etc.Though the results，a better way could be found to control the manure pollution of the pig farm，which has high popularization value.

Key words large-scale pig farm；harmless treatment technology；research；application

畜禽養(yǎng)豬業(yè)是如皋市農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，近年來(lái)發(fā)展迅速，養(yǎng)豬模式由原來(lái)農(nóng)戶散養(yǎng)逐步向規(guī)模化、集約化方向發(fā)展。2017年，如皋市生豬出欄量95.13萬(wàn)頭，其中大中型規(guī)模養(yǎng)殖出欄量64.92萬(wàn)頭，大中型規(guī)模養(yǎng)殖占比68.24%。規(guī)模養(yǎng)豬業(yè)蓬勃發(fā)展推動(dòng)了如皋市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，但也帶來(lái)了一系列嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，導(dǎo)致養(yǎng)豬場(chǎng)與周邊群眾矛盾日益加劇，影響了社會(huì)穩(wěn)定，不利于養(yǎng)豬業(yè)的良性發(fā)展。因此，豬場(chǎng)糞便無(wú)害化處理技術(shù)研究與應(yīng)用勢(shì)在必行。

1 研究思路

豬場(chǎng)污染物主要有2類[1]：一類是豬糞便，一類是豬圈沖洗水。干豬糞可以通過(guò)人工清掃進(jìn)行收集，然后進(jìn)行堆肥處理或直接用于農(nóng)田，一般情況下不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成影響。對(duì)環(huán)境影響較大的是豬圈沖洗水，其濃度較高而且數(shù)量較大，對(duì)環(huán)境水體污染較重，是目前農(nóng)村面源污染主要源頭之一。因此，將研究重點(diǎn)放在沖洗污水無(wú)害化處理上，經(jīng)過(guò)反復(fù)分析研究，采用豬場(chǎng)糞便能源生態(tài)處理模式，制定出“前期減排、中期資源開(kāi)發(fā)、后期資源多層次綜合利用”總體思路。前期減排：一是雨污分流，將雨水與污水分開(kāi)，極大地降低了豬場(chǎng)污水排放量；二是采取高效豬圈清理技術(shù)，采用高壓水泵沖洗豬舍，改變過(guò)去豬場(chǎng)普遍采用水管直接沖洗的方式，可節(jié)約沖洗水1/2。2項(xiàng)技術(shù)措施使豬場(chǎng)污水排放量大幅降低，使污水濃度得到控制，有利于進(jìn)行后續(xù)資源化綜合利用。中期資源開(kāi)發(fā)：將糞污進(jìn)行厭氧發(fā)酵獲取生物質(zhì)能源——沼氣，沼氣可用于養(yǎng)豬場(chǎng)內(nèi)部職工生活用能、沼氣發(fā)電、沼氣發(fā)電余電并網(wǎng)等。開(kāi)發(fā)出半地上折流式厭氧發(fā)酵池，并在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行優(yōu)化，解決了發(fā)酵裝置冬季不產(chǎn)氣、常年酸堿度不穩(wěn)定難題，為中小型豬場(chǎng)糞便厭氧發(fā)酵裝置全年正常運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)，后期資源多層次綜合利用：糞污經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵后須達(dá)標(biāo)排放或者農(nóng)田使用，環(huán)保工藝達(dá)標(biāo)排放費(fèi)用較高，不利于推廣。沼渣、沼液富含多種營(yíng)養(yǎng)元素和豐富的有機(jī)質(zhì)，既是一種優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，也是土壤改良劑，具有防病抗蟲(chóng)特性，通過(guò)在農(nóng)田使用沼渣、沼液，既消除了養(yǎng)豬場(chǎng)污染物，又提高了附近農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，形成了養(yǎng)豬業(yè)和種植業(yè)雙贏局面。

在總體思路指引下，采用了豬場(chǎng)糞污能源生態(tài)型處理模式，工藝模式流程如圖1所示。

該工藝模式以養(yǎng)豬場(chǎng)污染物無(wú)害化處理為核心，帶動(dòng)沼氣工程產(chǎn)品沼氣、沼渣和沼液綜合利用，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)平衡一體化，形成物質(zhì)多層次高效利用生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)系統(tǒng)。

2 研究成果

根據(jù)國(guó)內(nèi)同類技術(shù)研究存在的問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)如皋市友好豬場(chǎng)糞便無(wú)害化處理項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)，在建設(shè)實(shí)踐中不斷進(jìn)行完善與創(chuàng)新，最終在新型發(fā)酵池、發(fā)酵運(yùn)行系統(tǒng)、沼氣沼肥利用系統(tǒng)等方面形成了系列性創(chuàng)新成果。

2.1 科學(xué)先進(jìn)的新型厭氧發(fā)酵池

開(kāi)發(fā)出造價(jià)合理、處理效果好、推廣價(jià)值高、半地上折流式厭氧發(fā)酵池[2]。選擇如皋市鴻豐生豬養(yǎng)殖有限公司作為試點(diǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)，該場(chǎng)位于如皋市城南街道育華村，主要從事生豬養(yǎng)殖，現(xiàn)有生豬存欄量2 000頭。2015年建成新型折流厭氧發(fā)酵池，每天可處理如皋市鴻豐生豬養(yǎng)豬有限公司糞污30 m3，總池容300 m3，容積負(fù)荷為2.5～3.5 kg COD/（m3·d），池容產(chǎn)氣率全年平均為0.3 m3/（m3·d）。發(fā)酵池的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在：一是結(jié)構(gòu)科學(xué)性。厭氧發(fā)酵是借助多種微生物種群協(xié)同作用，達(dá)到降解污染物產(chǎn)生沼氣目的，主要分為產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩大階段，產(chǎn)酸階段是將糞污中有機(jī)物在水解性細(xì)菌作用下，分解生成單分子有機(jī)物，產(chǎn)甲烷階段再將這些單分子有機(jī)物在產(chǎn)甲烷菌的作用下產(chǎn)生甲烷。這2個(gè)階段分步進(jìn)行，為促使各階段充分反應(yīng)，將反應(yīng)器分為多格串聯(lián)形式，每格容積由各自進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷決定，容積也隨反應(yīng)時(shí)間及容積負(fù)荷逐級(jí)減少，每格表面積則由污泥沉降性能決定，最大程度地發(fā)揮各隔室處理效率，從而提升發(fā)酵池整體處理效果，半地上折流式厭氧發(fā)酵池COD去除率達(dá)到80%。二是流態(tài)先進(jìn)性。在充分研究國(guó)內(nèi)先進(jìn)厭氧發(fā)酵池[3]，分析其運(yùn)行中存在的問(wèn)題，將發(fā)酵池每格流態(tài)模仿國(guó)內(nèi)應(yīng)用上流式厭氧發(fā)酵池先進(jìn)流態(tài)，糞污從每格發(fā)酵池中下部通過(guò)布水系統(tǒng)流進(jìn)，從池內(nèi)中上部流出，流動(dòng)過(guò)程中對(duì)每格池底部污泥起到?jīng)_擊作用，保證池內(nèi)污泥處于懸浮狀態(tài)，不隨糞污流失而降低處理效果。全混整體推流式復(fù)合流態(tài)，能有效減少反應(yīng)池容積死區(qū)，提高反應(yīng)器整體容積利用率。三是造價(jià)節(jié)約性。通過(guò)對(duì)比性研究，目前江蘇省內(nèi)推廣300 m3混凝土發(fā)酵塔，建造投資38.7萬(wàn)元，新型300 m3折流式厭氧發(fā)酵池采用半地上混凝土結(jié)構(gòu)，工程造價(jià)27.2萬(wàn)元，在相同體積池體對(duì)比下，新型厭氧發(fā)酵池建造費(fèi)用是目前推廣池型的70%。

2.2 高效穩(wěn)定的發(fā)酵運(yùn)行系統(tǒng)

衡量豬場(chǎng)糞污發(fā)酵系統(tǒng)的重要標(biāo)志是系統(tǒng)的高效穩(wěn)定性能。主要加強(qiáng)兩方面優(yōu)化設(shè)計(jì)——理想發(fā)酵溫度、適宜pH值。發(fā)酵溫度一直是影響厭氧發(fā)酵的重要因素，料液溫度越高，厭氧反應(yīng)越徹底，產(chǎn)氣率越高。著手加強(qiáng)運(yùn)行系統(tǒng)保溫加溫方面設(shè)計(jì)，首先在厭氧發(fā)酵池預(yù)處理部分設(shè)置溫室大棚，在預(yù)沉池和勻漿池頂部建造溫室大棚，其在防止夜間熱量散失的同時(shí)，白天通過(guò)陽(yáng)光照射還能提高料液溫度；再者就是對(duì)厭氧發(fā)酵池體進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)，增建發(fā)酵池保溫墻，主要對(duì)發(fā)酵池外池壁進(jìn)行保溫，砌筑保溫磚墻，填充珍珠巖保溫材料，防止日夜溫差變化導(dǎo)致池內(nèi)熱量散失；厭氧增溫部分主要是增設(shè)太陽(yáng)能真空集熱管加溫系統(tǒng)和沼氣發(fā)電機(jī)組余熱再利用系統(tǒng)對(duì)池內(nèi)料液進(jìn)行加溫，太陽(yáng)能真空管集熱加溫系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能集熱器、循環(huán)泵、自動(dòng)控制器、熱交換設(shè)備等組成，利用太陽(yáng)能集熱器收集太陽(yáng)能，由自動(dòng)控制器控制，在循環(huán)泵的作用下，促進(jìn)池內(nèi)熱交換，提高料液溫度，利用太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱的最大優(yōu)勢(shì)就是運(yùn)行費(fèi)用低，合理科學(xué)地利用太陽(yáng)能，同時(shí)將沼氣發(fā)電機(jī)組余熱通過(guò)熱交換對(duì)沼氣池料液進(jìn)行加溫，節(jié)約以往發(fā)酵池加溫時(shí)常規(guī)動(dòng)力能源消耗[4-6]。pH值是厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣著火關(guān)鍵，池內(nèi)偏酸或偏堿都易發(fā)生發(fā)酵池產(chǎn)氣不著火現(xiàn)象，因而應(yīng)注意以下幾方面。一是加強(qiáng)預(yù)處理勻漿池pH值控制，主要是在氣溫偏低時(shí)利用石灰池將勻漿池內(nèi)料液pH值調(diào)配至中性后進(jìn)入發(fā)酵池，從源頭遏制料液酸化現(xiàn)象。二是加強(qiáng)運(yùn)行系統(tǒng)中pH值控制，厭氧發(fā)酵池長(zhǎng)期運(yùn)行后，池內(nèi)剩余污泥會(huì)不斷增加，如不定期排出，池內(nèi)料液將過(guò)度酸化，增設(shè)污泥自排系統(tǒng)，定期排除剩余污泥，有效抑制料液酸化現(xiàn)象，避免污泥過(guò)多造成管路堵塞，提高池體容積利用率。高效穩(wěn)定的發(fā)酵運(yùn)行系統(tǒng)單元控制流程如圖2所示。

2.3 效益顯著的綜合利用系統(tǒng)

豬場(chǎng)糞污經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵收集沼氣、沼渣和沼液。本項(xiàng)目購(gòu)置100 kW沼氣發(fā)電機(jī)組及相關(guān)配套并網(wǎng)系統(tǒng)，沼氣可用于養(yǎng)豬場(chǎng)發(fā)電用能，余電并入10 kV大電網(wǎng)直接為養(yǎng)豬場(chǎng)供電，每天可平均發(fā)電10 h，沼氣余電上網(wǎng)量達(dá)到21.6 kW·h，產(chǎn)生發(fā)電并網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益達(dá)14萬(wàn)元。沼渣、沼液是一種優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，具有防病抗蟲(chóng)抗逆作用，每年生產(chǎn)沼肥1.08萬(wàn)t，全部用于周圍家庭農(nóng)場(chǎng)和高效設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用肥。“三沼”綜合利用系統(tǒng)屬于互惠互利建設(shè)系統(tǒng)，從用戶角度出發(fā)，提高了“三沼”使用的便捷性和實(shí)用性，最大限度地發(fā)掘了項(xiàng)目“三沼”附屬產(chǎn)品的潛在效益。

3 結(jié)語(yǔ)

糞便無(wú)害化處理技術(shù)不僅消除了養(yǎng)豬場(chǎng)污染問(wèn)題，切斷了疫病傳播途徑，還能通過(guò)多層次綜合利用為養(yǎng)豬場(chǎng)及周邊群眾帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，為豬場(chǎng)糞污治理找到了較理想的途徑，具有較高的推廣價(jià)值。

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