芻議田林縣山區(qū)養(yǎng)殖糞污處理技術集成及其應用效果

楊萬貌

摘 要 山區(qū)規(guī)?；竽琉B(yǎng)殖容易出現水污染、可利用土地不足、糞污處理途徑少、成本高等問題，嚴重制約了山區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展。為有效解決山區(qū)畜牧規(guī)?；l(fā)展與污染處理的問題，對廣西百色市田林縣山區(qū)養(yǎng)殖糞污處理存在的問題進行分析，介紹了糞污處理相關技術集成系統(tǒng)及其特點，并以當地某千頭規(guī)?；i養(yǎng)殖場為例分析了該系統(tǒng)的應用效果，發(fā)現該集成系統(tǒng)在節(jié)約資源的同時可有效提高農戶的生產效益，應用前景廣闊。

關鍵詞 畜牧養(yǎng)殖；糞污處理；技術集成；廣西百色市田林縣

中圖分類號：X713 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.06.072

近年來，我國畜牧業(yè)發(fā)展速度加快，畜禽養(yǎng)殖逐漸向規(guī)?；?、集約化發(fā)展，同時也導致了畜禽糞污集中產生、處理難度倍增等問題，養(yǎng)殖糞污成了農業(yè)生產的重要污染源。尤其是在我國山區(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，糞污污染問題日益嚴峻[1]。對日益嚴重的山區(qū)養(yǎng)殖場糞污問題，采取針對性解決方案，不僅能有效對糞污進行處理，避免對環(huán)境造成不良影響，還能為周邊用戶提供清潔能源，對于發(fā)展綠色農業(yè)經濟有著重要意義[2]。通過對廣西百色市田林縣山區(qū)養(yǎng)殖糞污處理存在的問題進行分析，對山區(qū)規(guī)?；B(yǎng)殖糞污處理進行技術集成，總結適宜山區(qū)養(yǎng)殖場的糞污處理系統(tǒng)。

1 存在的問題

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渡地帶，地貌以山地為主，無平原，垂直高度差異明顯。田林縣以農業(yè)生產為主，隨著近年來地區(qū)發(fā)展，畜牧業(yè)發(fā)展迅速，畜牧存欄量不斷增長，但受到諸多因素影響，養(yǎng)殖場糞污處理問題凸顯，主要集中在以下3個方面。

1.1 地勢陡峭，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導致水流量增加，大量的溪水向地勢較低的地帶匯集。而未經過雨污分流的養(yǎng)殖場糞污會隨著雨水到處流淌，污染環(huán)境，甚至有部分養(yǎng)殖場會借助大雨沖走糞水，以降低糞污處理成本。而未經無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，一旦進入到溪水中極易污染水源，導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，按照農業(yè)農村部相關技術指南，每667 m2土地最多只能承載5只豬產生的糞污，也就是說，1個千頭規(guī)模的生豬養(yǎng)殖場，就需要超過13.3 hm2的耕地來消耗其所排放的糞污，這對土地資源匱乏的山區(qū)來說是個嚴峻問題[4]。

1.3 糞污處理途徑少、成本高

目前規(guī)模化養(yǎng)殖場每日產生的糞污量較大。以田林縣某千頭規(guī)?；i養(yǎng)殖場為例，其每天的糞污產生量超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、有機肥加工等無害化處理模式，甚至是成本更高的污水處理廠模式才能滿足規(guī)模化養(yǎng)殖場的糞污處理需求，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 糞污處理新技術工藝流程

根據循環(huán)經濟理論和山區(qū)養(yǎng)殖糞污的特點，筆者參考相關文獻，以田林縣某千頭規(guī)?；i養(yǎng)殖場為研究對象，針對山區(qū)養(yǎng)殖糞污處理技術，因地制宜對現有的工藝進行優(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。

3 糞污處理工藝技術

3.1 預處理技術

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

沉砂池設計2個，尺寸均為1.5 m×1.5 m×0.6 m。固液分離池也設置2個，規(guī)格為10.0 m×5.0 m×1.0 m，采用磚混結構。糞污經沉砂池后進入固液分離池，經篩網處理后完成固液分離。固液分離池的篩網通過通道連接，分離后的污水經由立式閥控制的管道，進入到酸化池內。在固液分離池的側端設置了較粗的格柵，以免固形物堵塞管道。定期安排專人對固態(tài)糞污通道進行清理。酸化調節(jié)池采用鋼筋混凝土結構，規(guī)格為10.0 m×5.0 m×2.0 m，總容量為100 m3。

3.2 上流序批式沼氣池及附屬設施

3.2.1 構筑及特征

上流序批式沼氣池的主體結構均采用鋼筋混凝土結構，根據養(yǎng)殖場的排污需求等因素，其體積設計為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。池體內外均使用有機玻璃鋼材料進行密封和保溫，并在池內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，預安裝了熱交換盤管。在發(fā)酵池的上方，加裝有太陽能集熱板，用于在溫度較低的時候對發(fā)酵池內底部循環(huán)的水進行加熱，并利用熱交換對發(fā)酵池內的污水溫度進行調控。

該沼氣池具有以下特征：1）在反應器的主體底部，安裝糞污進料管，反應器的主體內部腔底部為反應室，頂部為儲氣室，沼氣儲氣罐安裝有可調壓的儲氣柜，其與反應器主體頂部用輸氣管道連接，反應器主體中、上部外周壁連接用于排出經厭氧發(fā)酵后的糞污水的第一出水管；2）反應器主體利用沼氣回流管道與儲氣柜相連接；3）反應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）在反應器的主體內部安裝三相分離器，在出水管路加裝控制閥進行調控。

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

3.2.2 固液分離機安裝工藝

傳統(tǒng)養(yǎng)殖場在進行糞污處理時，多會應用固液分離設備來進行糞污的預處理，以降低糞污的排放濃度，但傳統(tǒng)的固液分離裝置會去掉糞污中的粗纖維等，降低了后續(xù)沼氣池內的原料量。將固液分離設備安裝在沼氣池后，用于分離經發(fā)酵處理后的沼渣，處理后可用于有機肥的生產，能有效節(jié)約堆肥所需的空間，減少堆肥過程中惡臭氣體的產生及揮發(fā)，適用于土地面積嚴重不足的山區(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)

整個沼氣儲氣罐采用分離浮罩儲氣，并在外部加裝可通水的鍍鋅管，利用水位來控制浮罩的重量，從而達到有效調控沼氣壓力的目的[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，以便于沼液的遠程農業(yè)灌溉，實現沼液利用零排放。沼渣內含有大量的氮、磷、鉀及有機質等，是一種優(yōu)質的有機肥料，可用于農作物的無公害種植。針對山區(qū)地形特點，可選擇種植果樹等經濟作物，既解決了沼渣的利用問題，又有利于增加收益。當雨季到來或無需過多沼肥時，沼肥運輸車的運營有效地解決了沼液二次污染問題，是沼液、沼渣利用的高效補充。

4 處理技術集成效果驗證

4.1 取樣及測定

以田林縣某千頭規(guī)?；i養(yǎng)殖場為試驗點，2021年1月1日—12月31日每日12：00采集，采集指標包括環(huán)境溫度、沼氣池發(fā)酵溫度、產氣量等，每月上旬、中旬、下旬分別采集1次沼氣池進出口的發(fā)酵液，進行多點取樣，測定料液中的化學需氧量（COD）濃度，每次檢測時平行取4個樣本進行檢測，取平均值。采用離心+濾紙過濾法，測定糞污中的固體懸浮物（SS）含量。采用HACH BODTrak檢測儀測定污水中的生化需氧量（BOD5）含量。

4.2 應用效果

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去除率由改進前的79.4%提高至改進后的86.1%，全年沼氣池沼氣產氣率達到0.94 m3·m-3·d-1。沼液系統(tǒng)利用沉淀池和氧化塘，實現了雨污分流，通過控制沼液的流量、流速和流向，完成了周邊果園的沼液遠程灌溉，實現了沼液利用的零排放。

參考《農業(yè)農村部辦公廳、生態(tài)環(huán)境部辦公廳關于促進畜禽糞污還田利用依法加強養(yǎng)殖污染治理的指導意見》（農辦牧〔2019〕84號）相關標準，從經處理過的污水檢測結果（表1）可以看出，經處理后，污水水質主要參考指標參數明顯改善，可見預處理系統(tǒng)對整個沼氣工程起到了明顯的減負效果，降低了糞污處理負荷。

5 結語

筆者以田林縣某千頭規(guī)模化生豬養(yǎng)殖場為試驗點，針對山區(qū)糞污處理存在的不足，對其糞污處理新工藝集成技術進行了介紹，并對該工藝的應用效果進行評價。通過分析可以看出，對技術環(huán)節(jié)進行合理改進，優(yōu)化工藝流程，完善廢棄物再利用對減少山區(qū)養(yǎng)殖場糞污污染環(huán)境事件的發(fā)生有積極意義，同時還能最大限度地實現資源再利用，解決規(guī)?；B(yǎng)殖場可持續(xù)發(fā)展的“卡脖子”問題。

1）在工藝方面，通過在厭氧發(fā)酵池內安裝固液分離設備，能夠有效緩解后續(xù)污水處理負荷問題，提高沼肥的利用效果。

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

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

4）采用可調節(jié)壓力的玻璃鋼儲氣柜，能夠實現對沼氣壓力的調控，同時也能提高后續(xù)集中供氣終端的沼氣氣體壓力的穩(wěn)定性。通過加裝增壓設備，能夠實現沼氣的遠距離供應，從而有助于實現沼氣利用的商業(yè)化。

5）利用沼液灌溉集水井，實現了對沼液灌溉的可調控管理，利用生物氧化塘和儲液池，有效平衡了沼液的排放和應用需求。在雨季和農閑季節(jié)，可采用沼液灌溉車對多余的沼液進行處理，從而實現了養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)的和諧發(fā)展。但就目前而言，對于植物如何長期、合理、科學應用沼液、沼渣還需要進一步研究。

6）山區(qū)養(yǎng)殖場利用規(guī)?；?、集約化的沼氣工程，有助于發(fā)展循環(huán)經濟，提高經濟效益的同時避免發(fā)生糞污污染，通過對沼氣生產全過程進行可控化管理能有效提高產氣量和安全性，實現沼氣、沼液的零排放。

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（責任編輯：張春雨）