奶牛牧場污水治理工程實例

奶牛牧場污水治理工程實例

近年來，福建水產養(yǎng)殖快速發(fā)展。據(jù)2007年統(tǒng)計,福建省牛存欄約100.21萬頭,豬存欄約1279.12萬頭,羊存欄約132.34萬只,家禽年末存欄數(shù)11637.07萬只。隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展,帶來了嚴重的污染問題,據(jù)不完全統(tǒng)計,福建省每年畜禽污水產生量為6億t,排放的主要污染物氨氮、COD分別為15.4萬t和115.8萬t。而目前的治理率不到1/3,導致畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放已取代工業(yè)廢水成為福建江河水體污染的禍首,成為全社會關注的熱點問題,因此治理畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染是建設新農村和保持畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的迫切問題。本文介紹南平市長富第二十六牧場利用沼氣工程和人工濕地的辦法治理奶牛場污水,實現(xiàn)廢棄物無害化處理和循環(huán)利用的目的,以期為畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供借鑒和模式。1奶牛場與奶牛場概況南平市長富第二十六牧場位于建甌市南雅鎮(zhèn),牧場存欄奶牛約1000頭,奶牛場采用干清糞方法,每日污水排放量為80～100t,奶牛場離閩江上游建溪的支流約500m,周邊有3.5hm2左右農田和約1hm2的柑桔園。沉淀后污水的污染物含量見表1。2工藝設計2.1流程圖奶牛場污水處理工藝流程見圖1。2.2流程描述2.2.1厭氧發(fā)酵池的干燥處理奶牛場里的糞渣采用人工收集后進行日曬等干燥處理,這樣可降低厭氧發(fā)酵池的建造體積和建造成本;同時曬干的牛糞又是很好的食用菌原料,出售可增加一定的經濟效益。2.2.2厭氧發(fā)酵池、貯氣柜沉沙池前入口處用鋼筋焊制格柵,主要用于攔截不易降解的垃圾和沉降泥沙,沉沙池建造10m3,對牛糞尿及沖攔污水進行初步的沉積,再經過集污池的沉淀,上清液流入?yún)捬醢l(fā)酵池;厭氧發(fā)酵池共1000m3,采用半地下式,內由5個200m3的池串聯(lián)而成,池側壁采用玻璃鋼材料作保溫層,為防止冬季熱量散失,發(fā)酵池中安裝填料,提高發(fā)酵效率;貯氣柜用于收集發(fā)酵池產生的沼氣,保障生產、生活用氣的穩(wěn)定性;貯液池建造300m3,主要用于收集厭氧發(fā)酵后的沼液,并對收集的沼液中的固體及懸浮物再次沉降。2.2.3玉米、黑麥草、啤的分分區(qū)栽植人工濕地系統(tǒng)的目的是進一步對發(fā)酵后的沼液起到凈化作用,在對人工濕地系統(tǒng)建造和栽種植物選擇時,既考慮到有凈化污水的作用,又要考慮經濟性和適用性。為此,選擇適宜當?shù)卦苑N的需肥量大、根系發(fā)達、生物量大的玉米、黑麥草和芋頭進行分時分區(qū)栽種;玉米和黑麥草作為夏冬輪作的植物,滿足牛場對青飼料的需求,沼液經過玉米(或黑麥草)地出來后流入芋頭地,玉米地和芋頭地全部畦溝,沼液在畦溝中間歇性地流動,芋頭地畦溝相對挖深一點,約40cm深,放養(yǎng)適量的泥鰍。人工濕地面積設計:將3.5hm2田地中的3hm2分成3塊,每塊地1hm2,用于栽種玉米或黑麥草,余下的0.5hm2用于栽種芋頭,設計沼液在人工濕地的水力滯留期基本上保持在3d左右。3結果與分析3.1玉米地和啤草地排放污水從奶牛場出來的污水經厭氧發(fā)酵和貯液池沉淀后,取上層沼液檢測,污水的水質指標與集污池出水水質相比(見表1和表2),除TP下降幅度較小外,其他各項指標明顯下降。這主要是在厭氧發(fā)酵過程中,微生物產生水解酶對污水中的有機物等有害物質進行降解,形成可溶性的較小分子化合物,最后通過甲烷菌在厭氧的情況下轉化為CH4和CO2,實現(xiàn)污水中有毒有害物質的去除。污水厭氧發(fā)酵受碳氮比和溫度影響較大,一般認為碳氮比在25∶1發(fā)酵效果最好,在常溫情況下,溫度越高發(fā)酵效果越好,冬季要適當采取保溫措施,經測試,污水厭氧發(fā)酵生成的CH4產氣率冬季最低為0.16m3·m-3·d-1,夏季達到0.25m3·m-3·d-1。沉淀后的沼液,流經田間小溝進入玉米地(或黑麥草地),每塊田地連續(xù)進水2d,水在畦溝中流動,水力滯留期保持3d,沼液經玉米(或黑麥草)地吸收凈化后,排水間歇1d再進污水;將玉米(或黑麥草)地出來的污水匯流入芋頭地,并將芋頭地的畦溝挖深,長年保持一定的水位,在畦溝中放養(yǎng)泥鰍,經試養(yǎng),泥鰍在水中生長良好,芋頭也生長旺盛,水質進一步得到凈化。在不同季節(jié)和時段對污水進行檢測,從各出水口取水分析結果見表2;從表2中可知,從玉米地出水的水質指標都降低了50%以上,到芋頭地出水的COD、BOD5、TP的去除率都達到90%以上,SS和NH3-N也有80%左右被去除。由于大量的SS被土壤和植物根系阻擋截留,不溶性有機物通過濕地的沉淀、過濾作用,可以很快從廢水中截留下來,被微生物加以利用;可溶性有機物則可通過植物根系生物膜的吸附、吸收及微生物的代謝過程而被分解去除。到最終出水的COD、BOD5、SS均達到GB18596—2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》中規(guī)定的要求。人工濕地對BOD,COD,SS及污染細菌的去除率超過90%,但對氮磷的去除率較低且不穩(wěn)定,一般接近50%,有的為60%～86%,在有預處理設施和處理面積足夠大(>50m2·m-3·d-1)的條件下,其總氮和總磷的去除可達90%以上。人工濕地系統(tǒng)因構成方式和水流途徑不同,對氮磷的去除效果也存在一定的差異。一般認為,間歇負荷有助于提高氮磷的去除效果。如果維持人工濕地周期性的干濕狀態(tài),氮磷的去除效率可以提高1倍。由于我們采取畦溝挖深,并盡量延長畦溝長度,保證水流與土壤和植物根系的接觸比較充分,同時采用間歇性進水,所以整個系統(tǒng)對TN、NH3-N、TP的去除效果較好達到90%以上。3.2玉米與黑麥草生長從田間的試驗表明,玉米能很好適應沼液間歇灌溉地,生長旺盛,秸稈粗壯,高大;有的玉米1節(jié)結2個穗,與未用沼液的常規(guī)栽培相比,每667m2產量增長30%以上,每年5—10月可種植兩季玉米;冬春兩季種植的黑麥草生長良好,可收割5～6次,每公頃產量在120t以上;芋頭從2月份栽種到次年的1月份收獲,每667m2產量超過3000kg。3.3效率分析3.3.1小體積、小生活用氣通過厭氧發(fā)酵,每日回收沼氣160～250m3,不但滿足奶牛場的生產、生活用氣,還能滿足奶牛場附近十幾戶農戶的生活用氣;通過沼液種植飼用玉米和黑麥草,既節(jié)省了肥料開支,又為牛場提供大量的青飼料和青貯飼料,降低牛場的經營成本,據(jù)粗略統(tǒng)計,牛場每年僅能源和肥料節(jié)省就超過5萬元。3.3.2企業(yè)發(fā)展的有利條件通過對污水的高效治理和綜合利用,減少了養(yǎng)殖企業(yè)對環(huán)境的影響,緩和了企業(yè)與周邊農民由于污染問題帶來的對立情緒,為企業(yè)的良性發(fā)展創(chuàng)造有利條件。4多因子處理的脫硫廢水回收技術南平市長富第二十六牧場應用沼氣工程和人工濕地綜合技術治理奶牛場污水,從2年多的運行效果來看,對TN、TP、BOD、COD、SS去除效果顯著,