芻議田林縣山區(qū)養(yǎng)殖糞污處理技術(shù)集成及其應(yīng)用效果

楊萬(wàn)貌

（田林縣定安鎮(zhèn)水產(chǎn)畜牧獸醫(yī)站，廣西田林 533311）

近年來(lái)，我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展速度加快，畜禽養(yǎng)殖逐漸向規(guī)?；?、集約化發(fā)展，同時(shí)也導(dǎo)致了畜禽糞污集中產(chǎn)生、處理難度倍增等問(wèn)題，養(yǎng)殖糞污成了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要污染源。尤其是在我國(guó)山區(qū)，受到地形限制和土地面積不足等因素影響，糞污處理難度極大，糞污污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻[1]。對(duì)日益嚴(yán)重的山區(qū)養(yǎng)殖場(chǎng)糞污問(wèn)題，采取針對(duì)性解決方案，不僅能有效對(duì)糞污進(jìn)行處理，避免對(duì)環(huán)境造成不良影響，還能為周邊用戶提供清潔能源，對(duì)于發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)有著重要意義[2]。通過(guò)對(duì)廣西百色市田林縣山區(qū)養(yǎng)殖糞污處理存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，對(duì)山區(qū)規(guī)?；B(yǎng)殖糞污處理進(jìn)行技術(shù)集成，總結(jié)適宜山區(qū)養(yǎng)殖場(chǎng)的糞污處理系統(tǒng)。

1 存在的問(wèn)題

廣西壯族自治區(qū)百色市田林縣地處廣西丘陵至云貴高原的過(guò)渡地帶，地貌以山地為主，無(wú)平原，垂直高度差異明顯。田林縣以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，隨著近年來(lái)地區(qū)發(fā)展，畜牧業(yè)發(fā)展迅速，畜牧存欄量不斷增長(zhǎng)，但受到諸多因素影響，養(yǎng)殖場(chǎng)糞污處理問(wèn)題凸顯，主要集中在以下3 個(gè)方面。

1.1 地勢(shì)陡峭，容易造成水污染

山區(qū)溝壑縱橫，溪流較多，一旦有較大的降水就會(huì)導(dǎo)致水流量增加，大量的溪水向地勢(shì)較低的地帶匯集。而未經(jīng)過(guò)雨污分流的養(yǎng)殖場(chǎng)糞污會(huì)隨著雨水到處流淌，污染環(huán)境，甚至有部分養(yǎng)殖場(chǎng)會(huì)借助大雨沖走糞水，以降低糞污處理成本。而未經(jīng)無(wú)害化處理的糞污中含有大量的微生物、蟲卵或其他有害物質(zhì)，一旦進(jìn)入到溪水中極易污染水源，導(dǎo)致人畜的健康受到威脅[3]。

1.2 可用土地資源不足

相較于平原而言，山區(qū)耕地面積較少，可利用的土地資源也較為匱乏，如果僅采用傳統(tǒng)的處理方法，將糞污用于土地施肥，按照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部相關(guān)技術(shù)指南，每667 m2土地最多只能承載5 只豬產(chǎn)生的糞污，也就是說(shuō)，1個(gè)千頭規(guī)模的生豬養(yǎng)殖場(chǎng)，就需要超過(guò)13.3 hm2的耕地來(lái)消耗其所排放的糞污，這對(duì)土地資源匱乏的山區(qū)來(lái)說(shuō)是個(gè)嚴(yán)峻問(wèn)題[4]。

1.3 糞污處理途徑少、成本高

目前規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)每日產(chǎn)生的糞污量較大。以田林縣某千頭規(guī)?；i養(yǎng)殖場(chǎng)為例，其每天的糞污產(chǎn)生量超10 m3。生物氧化塘、肥水還田等傳統(tǒng)的處理模式，處理成本低但消耗的土地資源較大，已經(jīng)難以滿足如此巨大的糞污量處理需求。只有選擇成本較高的沼氣發(fā)酵、有機(jī)肥加工等無(wú)害化處理模式，甚至是成本更高的污水處理廠模式才能滿足規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)的糞污處理需求，可選擇的處理方案相較于平原養(yǎng)殖少，處理成本卻高很多[5]。

2 糞污處理新技術(shù)工藝流程

根據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論和山區(qū)養(yǎng)殖糞污的特點(diǎn)，筆者參考相關(guān)文獻(xiàn)，以田林縣某千頭規(guī)模化生豬養(yǎng)殖場(chǎng)為研究對(duì)象，針對(duì)山區(qū)養(yǎng)殖糞污處理技術(shù)，因地制宜對(duì)現(xiàn)有的工藝進(jìn)行優(yōu)化（見圖1）。優(yōu)化后的流程為沉渣池—固液分離池—酸化池—厭氧發(fā)酵—固液分離—沉淀池—氧化塘—蓄水池，主要采用沼氣、沼渣、沼液的綜合循環(huán)利用工藝。

圖1 糞污處理工藝流程

3 糞污處理工藝技術(shù)

3.1 預(yù)處理技術(shù)

預(yù)處理環(huán)節(jié)利用格柵、沉砂池、固液分離池和酸化調(diào)節(jié)池對(duì)糞污進(jìn)行處理。格柵采用磚混結(jié)構(gòu)，格柵槽的體積為0.96 m3，格柵集水井的容積為10 m3，共設(shè)置兩道格柵，格柵網(wǎng)的尺寸為15～25 mm，傾斜角為50°～70°。在格柵上設(shè)置有工作臺(tái)，用于固態(tài)物清除和格柵清洗工作。

沉砂池設(shè)計(jì)2 個(gè)，尺寸均為1.5 m×1.5 m×0.6 m。固液分離池也設(shè)置2 個(gè)，規(guī)格為10.0 m×5.0 m×1.0 m，采用磚混結(jié)構(gòu)。糞污經(jīng)沉砂池后進(jìn)入固液分離池，經(jīng)篩網(wǎng)處理后完成固液分離。固液分離池的篩網(wǎng)通過(guò)通道連接，分離后的污水經(jīng)由立式閥控制的管道，進(jìn)入到酸化池內(nèi)。在固液分離池的側(cè)端設(shè)置了較粗的格柵，以免固形物堵塞管道。定期安排專人對(duì)固態(tài)糞污通道進(jìn)行清理。酸化調(diào)節(jié)池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，規(guī)格為10.0 m×5.0 m×2.0 m，總?cè)萘繛?00 m3。

3.2 上流序批式沼氣池及附屬設(shè)施

3.2.1 構(gòu)筑及特征

上流序批式沼氣池的主體結(jié)構(gòu)均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)養(yǎng)殖場(chǎng)的排污需求等因素，其體積設(shè)計(jì)為700 m3，有效容積為670 m3。沼氣池的池體為圓柱形，最大直徑為9.0 m，最大高度為12.0 m。池體內(nèi)外均使用有機(jī)玻璃鋼材料進(jìn)行密封和保溫，并在池內(nèi)安裝有氣水分離裝置和沼液排放裝置。在距離池底2.5 m 左右的高度安裝了聚乙烯填料層，其高度為2.0 m，填料間隔為0.1 m。在距厭氧發(fā)酵池底部大概2.0 m 的位置，預(yù)安裝了熱交換盤管。在發(fā)酵池的上方，加裝有太陽(yáng)能集熱板，用于在溫度較低的時(shí)候?qū)Πl(fā)酵池內(nèi)底部循環(huán)的水進(jìn)行加熱，并利用熱交換對(duì)發(fā)酵池內(nèi)的污水溫度進(jìn)行調(diào)控。

該沼氣池具有以下特征：1）在反應(yīng)器的主體底部，安裝糞污進(jìn)料管，反應(yīng)器的主體內(nèi)部腔底部為反應(yīng)室，頂部為儲(chǔ)氣室，沼氣儲(chǔ)氣罐安裝有可調(diào)壓的儲(chǔ)氣柜，其與反應(yīng)器主體頂部用輸氣管道連接，反應(yīng)器主體中、上部外周壁連接用于排出經(jīng)厭氧發(fā)酵后的糞污水的第一出水管；2）反應(yīng)器主體利用沼氣回流管道與儲(chǔ)氣柜相連接；3）反應(yīng)器主體中部外周壁與回流沼氣攪拌的上清液第二出水管路相互連接；4）在反應(yīng)器的主體內(nèi)部安裝三相分離器，在出水管路加裝控制閥進(jìn)行調(diào)控。

上流序批式沼氣池的特點(diǎn)：1）相較于傳統(tǒng)的上流式污泥床反應(yīng)器而言，上流序批式沼氣池的反應(yīng)器徑高明顯下降，減少了三相分離器，而增加了出水管路；2）通過(guò)加裝豎向短管，引入了空氣，與出水混合，通過(guò)形成束流從而增加沼液氧氣濃度。

3.2.2 固液分離機(jī)安裝工藝

傳統(tǒng)養(yǎng)殖場(chǎng)在進(jìn)行糞污處理時(shí)，多會(huì)應(yīng)用固液分離設(shè)備來(lái)進(jìn)行糞污的預(yù)處理，以降低糞污的排放濃度，但傳統(tǒng)的固液分離裝置會(huì)去掉糞污中的粗纖維等，降低了后續(xù)沼氣池內(nèi)的原料量。將固液分離設(shè)備安裝在沼氣池后，用于分離經(jīng)發(fā)酵處理后的沼渣，處理后可用于有機(jī)肥的生產(chǎn)，能有效節(jié)約堆肥所需的空間，減少堆肥過(guò)程中惡臭氣體的產(chǎn)生及揮發(fā)，適用于土地面積嚴(yán)重不足的山區(qū)。

3.3 沼液、沼渣和沼氣的綜合利用

3.3.1 沼氣利用系統(tǒng)

整個(gè)沼氣儲(chǔ)氣罐采用分離浮罩儲(chǔ)氣，并在外部加裝可通水的鍍鋅管，利用水位來(lái)控制浮罩的重量，從而達(dá)到有效調(diào)控沼氣壓力的目的[6]。

3.3.2 沼液、沼渣利用系統(tǒng)

沼液利用系統(tǒng)包括沉淀池和氧化塘，將經(jīng)氧化塘處理后的沼液送入集水井緩沖系統(tǒng)，可將雨污分流，控制沼液的流量、流速和流向，以便于沼液的遠(yuǎn)程農(nóng)業(yè)灌溉，實(shí)現(xiàn)沼液利用零排放。沼渣內(nèi)含有大量的氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)等，是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料，可用于農(nóng)作物的無(wú)公害種植。針對(duì)山區(qū)地形特點(diǎn)，可選擇種植果樹等經(jīng)濟(jì)作物，既解決了沼渣的利用問(wèn)題，又有利于增加收益。當(dāng)雨季到來(lái)或無(wú)需過(guò)多沼肥時(shí)，沼肥運(yùn)輸車的運(yùn)營(yíng)有效地解決了沼液二次污染問(wèn)題，是沼液、沼渣利用的高效補(bǔ)充。

4 處理技術(shù)集成效果驗(yàn)證

4.1 取樣及測(cè)定

以田林縣某千頭規(guī)?；i養(yǎng)殖場(chǎng)為試驗(yàn)點(diǎn)，2021 年1 月1 日—12 月31 日每日12:00 采集，采集指標(biāo)包括環(huán)境溫度、沼氣池發(fā)酵溫度、產(chǎn)氣量等，每月上旬、中旬、下旬分別采集1 次沼氣池進(jìn)出口的發(fā)酵液，進(jìn)行多點(diǎn)取樣，測(cè)定料液中的化學(xué)需氧量（COD）濃度，每次檢測(cè)時(shí)平行取4 個(gè)樣本進(jìn)行檢測(cè)，取平均值。采用離心+濾紙過(guò)濾法，測(cè)定糞污中的固體懸浮物（SS）含量。采用HACH BODTrak 檢測(cè)儀測(cè)定污水中的生化需氧量（BOD5）含量。

4.2 應(yīng)用效果

田林縣全年日均溫度為28 ℃，年均沼氣發(fā)酵溫度為35 ℃，全沼氣池平均COD 去除率由改進(jìn)前的79.4%提高至改進(jìn)后的86.1%，全年沼氣池沼氣產(chǎn)氣率達(dá)到0.94 m3·m-3·d-1。沼液系統(tǒng)利用沉淀池和氧化塘，實(shí)現(xiàn)了雨污分流，通過(guò)控制沼液的流量、流速和流向，完成了周邊果園的沼液遠(yuǎn)程灌溉，實(shí)現(xiàn)了沼液利用的零排放。

參考《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳、生態(tài)環(huán)境部辦公廳關(guān)于促進(jìn)畜禽糞污還田利用依法加強(qiáng)養(yǎng)殖污染治理的指導(dǎo)意見》（農(nóng)辦牧〔2019〕84 號(hào)）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從經(jīng)處理過(guò)的污水檢測(cè)結(jié)果（表1）可以看出，經(jīng)處理后，污水水質(zhì)主要參考指標(biāo)參數(shù)明顯改善，可見預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)整個(gè)沼氣工程起到了明顯的減負(fù)效果，降低了糞污處理負(fù)荷。

表1 改進(jìn)后糞污處理系統(tǒng)污水指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果 單位：mg·L-1

5 結(jié)語(yǔ)

筆者以田林縣某千頭規(guī)?；i養(yǎng)殖場(chǎng)為試驗(yàn)點(diǎn)，針對(duì)山區(qū)糞污處理存在的不足，對(duì)其糞污處理新工藝集成技術(shù)進(jìn)行了介紹，并對(duì)該工藝的應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)分析可以看出，對(duì)技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行合理改進(jìn)，優(yōu)化工藝流程，完善廢棄物再利用對(duì)減少山區(qū)養(yǎng)殖場(chǎng)糞污污染環(huán)境事件的發(fā)生有積極意義，同時(shí)還能最大限度地實(shí)現(xiàn)資源再利用，解決規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)可持續(xù)發(fā)展的“卡脖子”問(wèn)題。

1）在工藝方面，通過(guò)在厭氧發(fā)酵池內(nèi)安裝固液分離設(shè)備，能夠有效緩解后續(xù)污水處理負(fù)荷問(wèn)題，提高沼肥的利用效果。

2）在預(yù)處理過(guò)程中，通過(guò)采用有機(jī)材料固液分離，可增加發(fā)酵原料量，避免提前將大量含有粗纖維的有機(jī)物去除，且該工藝運(yùn)行穩(wěn)定，提高了整個(gè)工藝流程的效率。

3）沼氣發(fā)酵池上方加裝太陽(yáng)能集熱設(shè)備，用于加溫發(fā)酵池內(nèi)的料液，并利用有機(jī)玻璃鋼材料進(jìn)行保溫，確保了發(fā)酵溫度和密封性能，提高了整體產(chǎn)氣率。

4）采用可調(diào)節(jié)壓力的玻璃鋼儲(chǔ)氣柜，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)沼氣壓力的調(diào)控，同時(shí)也能提高后續(xù)集中供氣終端的沼氣氣體壓力的穩(wěn)定性。通過(guò)加裝增壓設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)沼氣的遠(yuǎn)距離供應(yīng)，從而有助于實(shí)現(xiàn)沼氣利用的商業(yè)化。

5）利用沼液灌溉集水井，實(shí)現(xiàn)了對(duì)沼液灌溉的可調(diào)控管理，利用生物氧化塘和儲(chǔ)液池，有效平衡了沼液的排放和應(yīng)用需求。在雨季和農(nóng)閑季節(jié)，可采用沼液灌溉車對(duì)多余的沼液進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)的和諧發(fā)展。但就目前而言，對(duì)于植物如何長(zhǎng)期、合理、科學(xué)應(yīng)用沼液、沼渣還需要進(jìn)一步研究。

6）山區(qū)養(yǎng)殖場(chǎng)利用規(guī)模化、集約化的沼氣工程，有助于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)避免發(fā)生糞污污染，通過(guò)對(duì)沼氣生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行可控化管理能有效提高產(chǎn)氣量和安全性，實(shí)現(xiàn)沼氣、沼液的零排放。