規(guī)?；i場糞污處理工程模式與技術(shù)定位

1、規(guī)?；i場糞污處理工程模式與技術(shù)定位2010-9-16 20:38:20文章來源 :轉(zhuǎn)載作者 : 鄧良偉鄧良偉 1，陳子愛 1，袁心飛2，周文龍 3（ 1.農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所，四川成都610041； 2.四川省旺昌縣農(nóng)業(yè)局，四川廣元628200； 3.重慶市潼南縣環(huán)境保護(hù)局，重慶402660）對于規(guī)模化豬場糞污，除資源化利用外，還可采用物理法、化學(xué)法、物化法以及生物法進(jìn)行處理；要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外公認(rèn)的最經(jīng)濟(jì)的手段是生物法。生物法又分： 厭氧處理； 好氧處理； 自然生態(tài)處理三大類。厭氧處理有 ：完全混合式厭氧反應(yīng)器（CSTR）、厭氧濾池（AF ）、厭氧序批式反應(yīng)器（ ASBR ）、厭氧擋板

2、反應(yīng)器（ABR ）、厭氧復(fù)合反應(yīng)器（UBF ）、上流式厭氧污泥床（ UASB ）、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（ IC）等工藝技術(shù)。 好氧處理包括 ：活性污泥法、接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤、氧化溝、序批式反應(yīng)器（ SBR）、膜生物法（MBR ）等工藝方法。自然生態(tài)處理 ：可采用土地處理系統(tǒng)、氧化塘以及人工濕地等。面對種類繁多的處理工藝，養(yǎng)殖場業(yè)主以及政府管理者等非廢水處理專業(yè)人士往往無所適從。因此，很有必要對這些處理工藝技術(shù)在大的方向進(jìn)行歸納分類，為養(yǎng)殖場業(yè)主選擇糞污處理方法以及決策管理部門對畜禽養(yǎng)殖糞污處理政策定位提供參考。透過不同工藝技術(shù)的表象，從本質(zhì)上看，規(guī)?；i場糞污處理可總結(jié)為沼氣（厭氧） -還田模式

3、；沼氣（厭氧） -自然處理模式；和沼氣（厭氧）-好氧處理模式（工業(yè)化處理模式） 。3 種模式：以這 3 種模式為基礎(chǔ)，根據(jù)規(guī)?；i場所處的自然環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)條件以及飼養(yǎng)規(guī)模，可以對糞污處理模式做出適當(dāng)選擇與準(zhǔn)確定位。1 沼氣（厭氧） -還田模式1.1 沼氣（厭氧） -還田模式的適用范圍畜禽糞污或沼液還田作肥料是一種傳統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)的處置方法，可以在不外排污染的情況下，充分循環(huán)利用糞污中有用的營養(yǎng)物質(zhì)，改善土壤中營養(yǎng)元素含量，提高土壤的肥力，增加農(nóng)作物的產(chǎn)量。分散戶養(yǎng)殖方式的畜禽糞污處理均是采用這種方法。這種模式適用于遠(yuǎn)離城市、經(jīng)濟(jì)比較落后、土地寬廣的規(guī)?；i場。養(yǎng)豬場周圍必須要有足夠的農(nóng)田消納沼液。

4、要求豬場養(yǎng)殖規(guī)模不大，一般出欄規(guī)模在 2 萬頭以下，當(dāng)?shù)貏趧恿r格低，沖洗水量少。1.2 沼氣（厭氧） -還田模式的工藝流程沼氣（厭氧） -還田模式工藝流程如圖1。1.3 沼氣（厭氧） -還田模式的關(guān)鍵要真正達(dá)到營養(yǎng)物質(zhì)還田利用、污染物零排放，必須解決好4 個關(guān)鍵問題。1.3.1 第 1 個關(guān)鍵：豬場周圍要有足夠的土地也就是要考慮周圍土地的承載力。一些歐美國家就土地對厭氧消化殘余物（沼渣沼液）的承載力有明確的規(guī)定（表1）。我國上海、北京以及江蘇等地也對畜禽糞污土地承載能力進(jìn)行了研究，提出土地承載能力，見表2。表 1 一些國家有關(guān)土地對厭氧消化殘余物營養(yǎng)物質(zhì)承載力的規(guī)定國家氮每公頃年需要的儲強(qiáng)制

5、的施用季節(jié)最大負(fù)荷 /kg存時間 /月奧地利10062月28日10月 25 日丹麥2003 年前：牛 210230、豬92 月1 日收獲140170；2003 年后：牛 170、豬 140意大利170 50036基于畜禽數(shù)量2 月 1日12月 1 日610瑞典250 5002 月 1日12月 1 日4英國150法國第 1年 450，以后 28012美國地區(qū)上海江蘇北京表 2 我國部分地區(qū)畜禽糞污土地承載能力土地承載能力糧食作物：每年每公頃11.25 t 豬糞當(dāng)量；蔬菜作物：每年每公頃22.5 t 豬糞當(dāng)量；經(jīng)濟(jì)林：每年每公頃15 t 豬糞當(dāng)量。大田：氮 40 kg/畝，五氧化二磷18 kg/畝

6、；大棚：氮 80 kg/畝，五氧化二磷32 kg/畝。糞肥 23 t/畝1.3.2 第 2 個關(guān)鍵：沼渣沼液的經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離。廈門大學(xué)曾悅等以福建為例，研究了糞肥的經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離，認(rèn)為豬糞的經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離為13.3 km 、雞糞43.9 km、牛糞5.2 km。而丹麥沼氣工程的沼渣沼液運(yùn)輸距離一般在10 km以內(nèi)。規(guī)?；i場沖洗水量大約是豬糞的渣沼液的經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離在2 km 以內(nèi)。10 倍。因此，可以推測，規(guī)?；i場糞污厭氧處理后沼1.3.3 第 3 個關(guān)鍵：沼渣沼液的儲存。必須要有足夠容積的儲存池來貯存暫時沒有施用的沼渣沼液，不能向水體排放廢水。一些歐美國家要求的糞肥或沼渣沼液儲存時間見表1。1.

7、3.4 第 4 個關(guān)鍵：沼渣沼液還田利用的標(biāo)準(zhǔn)。目前，我國還沒有制定沼渣沼液作肥料還田利用的標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)保部門往往套用農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5084-1992 ）要求：對于水作，化學(xué)耗氧量（COD ）200mg/L ，生化需氧量（ BOD5 ）80mg/L ，凱氏氮 12mg/L ，總磷（以磷計）5.0mg/L ；對于旱作， COD300mg/L ， BOD5150 mg/L ，凱氏氮 30 mg/L ，總磷（以磷計）10.0 mg/L 。畜禽糞污處理后沼液基本上達(dá)不到這個要求。如果經(jīng)過處理后達(dá)到此要求，估計農(nóng)戶也不會利用了，因為氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)都被去除了。盡管新的農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5084-

8、2005 ）取消了氮、磷指標(biāo)的要求，但是將有機(jī)物指標(biāo)提高了：對于水作，COD150mg/L ， BOD560mg/L ；對于旱作， COD200mg/L ， BOD598%99%98%93%97%表 6 結(jié)果表明，處理工程對化學(xué)耗氧量、氨態(tài)氮的去除率達(dá)到98%以上、生化需氧量去除率達(dá)到 99%以上、懸浮物去除率達(dá)到97%以上、總氮去除率達(dá)到93%以上。出水化學(xué)耗氧量、生化需氧量、氨態(tài)氮、懸浮物分別低于 350 mg/L 、 20 mg/L 、 15 mg/L 、 120 mg/L ，達(dá)到畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18596-2001 ）。3.4 沼氣（厭氧） -好氧處理模式的優(yōu)缺點沼氣（厭

9、氧） -好氧處理模式的主要優(yōu)勢在于：1）占地少；2）適應(yīng)性廣，不受地理位置限制；3）季節(jié)溫度變化的影響比較小。沼氣（厭氧） -好氧處理模式的缺點主要表現(xiàn)在：1）投資大，萬頭豬場的糞污處理，投資約150200 萬元；2）能耗高，處理1 m3 污水耗電約24 kWh ；3）運(yùn)轉(zhuǎn)費用高，處理1 m3 污水運(yùn)轉(zhuǎn)費2.0 元左右；4）機(jī)械設(shè)備多，維護(hù)管理量大；5）需要專門的技術(shù)人員進(jìn)行運(yùn)行管理。4 以上 3 種處理模式的經(jīng)濟(jì)分析以年出欄10 000 頭豬的規(guī)?；i場為例。3 種模式都采用干清糞工藝，每天污水量大約100m3，進(jìn)水化學(xué)耗氧量6 000 8 000 mg/L 、生化需氧量3 500 4 50

10、0 mg/L 、懸浮物3 0004 000mg/L 、氨態(tài)氮500700 mg/L 、 pH 7 7.5。沼氣（厭氧）-自然處理模式、沼氣（厭氧）-好氧處理模式的處理出水達(dá)到國家畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（ GB18596-2001 ），即化學(xué)耗氧量400 mg/L ，生化需氧量 150 mg/L ，懸浮物 200 mg/L ，氨態(tài)氮 80 mg/L ，pH 6 9。 3 種模式的經(jīng)濟(jì)比較見表 7。表 7：萬頭出欄豬場糞便污水不同處理模式的投資及運(yùn)行費用比較費用沼氣（厭氧） -沼氣（厭氧） -自然沼氣（厭氧） -還田模式好氧處理模式處理模式污水處理投資 /萬元170180160年耗電量 /kWh

11、101 4703 2854 745年污水處理運(yùn)行費用 / 萬元-11.17-3.27-2.32*/-182.32*年節(jié)約化肥收入或種植收益 /萬元1.28*/30.0*年沼氣產(chǎn)量 /m373 00073 00073 000沼氣收益 /萬元5.845.845.84年總收益（沼氣及節(jié)約化肥收益）5.845.847.12*/35.84*/萬元-5.332.574.80*/-146.48*年利潤 /萬元注： * 豬場自有土地足夠消納豬糞水厭氧消化液；* 豬場沒有自有土地消納豬糞水厭氧消化液。表 7 分析表明，幾種處理模式的投資比較接近，以沼氣（厭氧）-自然處理模式稍高，沼氣（厭氧） -好氧處理模式次之

12、，沼氣（厭氧）-還田模式最低。沼氣（厭氧） -好氧處理模式的耗電量和運(yùn)行費用均高于沼氣（厭氧）-自然處理模式和沼氣（厭氧） -還田模式。如果規(guī)?；i場沒有足夠自有土地消納厭氧消化液，靠租用土地來消納，沼氣（厭氧）-還田模式的運(yùn)行費用明顯高于沼氣（厭氧）-自然處理模式與沼氣（厭氧）-好氧處理模式。對于擁有土地的豬場，采用沼氣（厭氧）-還田模式，即使種植作物或飼料沒有利潤，其運(yùn)行費用顯著低于沼氣（厭氧） -好氧處理模式。沼氣（厭氧） -好氧處理模式運(yùn)行費用非常高，小的規(guī)?；i場是難以承受的，即使能修建處理設(shè)施，也可能會因為高運(yùn)行費用而無法運(yùn)轉(zhuǎn)，該模式只能在前兩種模式無條件應(yīng)用時才選用。沼氣（厭氧） -還田模式可以實現(xiàn)污染物零排放，資源化程度最高，但是，如果規(guī)?；i場沒有足夠的農(nóng)田消納糞污，需要周圍農(nóng)戶使用糞污，這就存在著與周圍農(nóng)戶協(xié)調(diào)問題；如果租用土地來消納糞污，也存在非常高的運(yùn)行費用。沼氣（厭氧）-自然處理模式的運(yùn)行費用較低，在規(guī)模化豬場沒有土地的情況下，租用土地的運(yùn)行費用也低于沼氣（厭氧）-好氧處理模式。如果