中小型猪场粪污处理与资源利用化方案.docx
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中小型猪场粪污处理与资源利用化方案
中小型猪场粪污处理及资源利用化方案
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摘要……………………………………………………………………………...1
关键词…………………………………………………………………………...1
引言……………………………………………………………………………...1
1.畜禽粪污处理现状……………………………………………………………1
2.粪污处理方案……………………………..........................…………………..2
2.1药物残留………………………………………………………………......2
2.1.1干清粪工艺…………………………………………………………...2
2.1.2雨污分离工艺………………………………………………………...2
2.2资源化模式………………………………………..………………………2
2.2.1粪污—沼气工艺………………………………………..…………….3
2.2.2循环利用工艺………………………………………..………………3
2.3无害化模式………………………………………..………………………4
2.3.1自然堆肥工艺………………………………………..……………….4
2.3.2微生物发酵处理工艺………………………………………..……….4
3.小结…………………………............................................................................5
参考文献………………………………………………………………...………6
中小型猪场粪污处理及资源利用化方案
摘要:
我国规模化猪场发展越来越快,猪场规模不断扩大造成粪污排放过度集中,其排泄量大大超出了环境承受能力,因此无公害化粪污处理是实现我国畜牧业可持续发展必要条件。
本文结合安徽山区特点,从畜禽粪污处理原则入手,综述了中小型规模化猪场粪污处理技术及资源化利用模式。
关键词:
处理现状;处理方案;小结
近年来,我国畜禽养殖量不断扩大,由于养殖规模大且分散养殖户多,每年产生畜禽粪污数量惊人,大多数养殖场(户)缺乏对畜禽粪污综合利用意识,加之养殖场布局不合理以及粪污处理设备、工艺落后,导致粪污利用率低、还田率不高[1]。
缺乏必要资金投入和技术攻关,导致大量畜禽粪污不能被资源化利用,更是加剧了我国畜禽粪污对环境污染,畜禽养殖场畜禽粪污由“宝物”变成了废弃物。
1畜禽粪污处理现状
随着我国养殖业快速发展,以及规模化、集约化养殖兴起,养殖企业粪污及废弃物处理不合理,直接影响着养殖业发展和人类健康。
畜禽养殖业污水横流,粪污处理不规范,利用率低,严重污染生态环境。
规模化猪场养殖带来环境污染作为一个社会问题提出来,是20世纪中后期事情。
随着世界人口迅速增长、畜禽繁育和饲养科技进步,集约化养殖在欧美、日本等发达国家得以飞速发展,养殖规模越来越大,由此产生猪场废弃物污染问题越来越突出[2]。
随着中国养猪业快速发展,猪场粪污已经成为我国农村环境重要污染源之一。
据农业专家估计,1头猪污物排放量相当于10个人污物排放量。
如果养殖过程中产生粪便没有一个合理处理渠道将会堆积如山、污水四溢,进而对我们赖以生存环境带来重大危害。
据统计,就中国而言,2007年畜禽粪便排放量达26亿t,已达工业固体废物产生量2.2倍,进入水体流失率高达25%~30%,全国养殖场COD(化学耗氧量,表示水质污染程度一个重要指标)约占全国COD污染负荷36.5%,高于工业废水和生活废水[3]。
在这样一个现实状况下,每个养殖场或者养殖散户采用合理科学清粪方式、防渗设计、雨污分离设计及处理途径是解决污染关键[4]。
安徽山区属于一个农业种植大省,就安徽山区特点而言,综合目前已有处理途径来看,总归结起来不外乎有以下几种:
用作肥料,包括自然堆肥(占90%)、大棚式堆肥、生物发酵塔和干燥等;用作饲料;能源化利用;食用菌栽培;采用蚯蚓生物分解处理;其他自然生物处理方法等。
不论哪种方式,最终都是要达到畜禽粪便减量化、无害化、资源化这一目。
2粪污处理方案
2.1减量化模式
2.1.1干清粪工艺
原来大多数养殖场为了图方便采用几乎都是水泡粪、水冲粪方式,这样粪污处理模式不仅效果不很明显,而且工作量很大,占地面积也广。
现在我们将原来工艺改进为干清粪方式,即在建场时采用小间隔漏缝地板,这样尿液会漏到地面随污水沟排出进行单独处理,板上粪便要及时清除以免被动物践踏踩实或夹在漏缝中难以清扫。
将每日产生所有粪便集中堆积在已建立防渗、防雨堆粪场,并进行简单发酵处理后,出售给周边相关种植业者还田。
尿液可以根据饲养场污水贮存时间和养殖数量来确定污水贮存池容积。
然后采用活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘等方式来过滤降解污水。
设计猪场应结合猪群生产健康状况、生产性能、生产组织管理利弊,进行综合评价考虑,一般双列单元式分娩保育舍、单列带运动场式或双列带运动场式种猪舍、双列外清粪式生长育肥猪舍是较为合理有效干清粪工艺猪舍设计方案]。
采用这种粪尿分离处理模式,不仅工作量减小,适用范围广而且对于控制环境污染效果也较显著。
不足之处就是采用双列外清粪式模式地面利用率不如内清粪式高,也比内清粪式增加了一排铁栏杆,增加了工程造价;舍外还需设置运粪通道,增加一些占地面积。
但从资源利用化方面来说,此种干清粪方式可以使粪污资源得到充分利用,有利于安徽省山区周边种植业发展。
2.1.2雨污分离工艺
在安徽,雨水季节季节比较多,雨水不需要经过处理就可直接流入江海,所以为了减少污水处理量,采用有效措施保障雨水不和畜禽尿液以及冲洗畜舍污水混合是最直接办法。
这就要求污水沟和雨水接水槽分开 ,建造畜舍时将屋檐加长到 50 cm,杜绝雨水进入污水沟, 将雨水通过檐沟引入接水槽而不流入污水沟[5];或者污水沟设置在畜舍内,室外污水沟封闭加盖。
这种模式是用在粪尿分离以后,因此可以搭配干清粪工艺会使处理效果更佳。
存在问题就是设计畜舍时多一步流程,占地稍多一些。
2.2资源化模式
2.2.1粪污—沼气工艺
沼气是一种非常廉价且又极其环保清洁能源。
在未来能源生产中,沼气将扮演越来越重要角色。
在生产沼气同时,利用和处理了大量养殖粪便和生活垃圾。
沼气可用于养殖场职工生活用能、仔猪保温、发电等,其产生热量还可以用于周边大棚蔬菜保温,沼渣作为肥料出售给周边农林种植业者,实现了“粪污—沼气—蔬菜—农林”结合。
目前,国内应用最为广泛、最为成熟沼气工艺为湿法发酵工艺,一般发酵浓度在 6%~8%,采用中温发酵,温度控制在 35~38 ℃[6]。
但是人为制造适合沼气湿法发酵原料,会产生大量沼液,若没有足够土地消纳,极易造成二次污染。
因此,近年来,我国沼气技术研究热点在于干式厌氧发酵技术。
这种工艺就是将发酵原料鲜粪便采用装载机集中收集, 经预处理快速预热,混合器预热、搅拌、接种后,由螺杆泵将料液泵入干式厌氧发酵反应器。
本技术可以适用于各种来源固体有机废弃物原料,运行费用低、容积产气率高、发酵过程无需添加新鲜水,沼液产量小或无沼液产生,运行过程稳定,无湿法工艺中浮渣、沉淀等问题。
沼气处理工艺在带来好处同时,也存在许多局限性。
首先,沼气工程需要营造厌氧环境,要有固定发酵池、贮气设施、管道等,投资明显增加。
据调查,一个存栏万头猪场沼气工程投资约100万元左右,每年运行费用达5万元。
其次,在实际生产中,由于该项技术还存在着不少缺陷,许多沼气池并不能正常运行。
究其原因[7]:
一是厌氧微生物在发酵过程中,会产生一些有害微生物,抑制正常微生物繁殖,降低发酵效率,故需定时进行彻底清理,否则就不能正常产气;二是清洗液、消毒剂会影响发酵;三是季节性限制。
因此,将沼气工艺作为大中型畜禽养殖场唯一处理模式是不合适,也不科学、不经济。
应该和畜禽粪尿分离、雨污分离、高温堆肥、种植还田等工艺配合使用。
2.2.2循环利用工艺
猪粪便中含有大量氮、磷、钾养分和一些微量元素,同时还含有大量有机物质,因此可根据其各个不同特征,制定相应资源化利用方案,将这部分未转化物质和能量再度利用起来。
不仅可以解决环境污染,同时还能带来更多经济效益。
目前应用比较多是粪渣作为食用菌栽培原料再利用,这一技术在福建省推广较多,据统计,2005年福建全省食用菌产值达62.4亿元。
现有食用菌栽培原料资源严重缺乏,粪污经过固液分离机去除悬浮物后其重金属含量显著降低,为食用菌栽培利用提供安全保障。
因此,探讨粪渣作为食用菌栽培原料既可解决食用菌产业原料资源不足问题,又可为污处理寻找新再利用途径。
另外,菌渣和未利用完猪粪渣可作为堆肥原料再利用。
这种模式最大局限性就是适用性不强,技术不太成熟,推广范围窄,在我国一般采用此种模式多为反刍动物养殖场;推广和提高规模化猪场采用食用菌栽培技术将具有很好发展前景。
但就安徽山区来说,由于气候适宜,种植业也能较好发展,所以推广此种工艺是可行。
2.3无害化模式
2.3.1自然堆肥工艺
家畜粪尿堆肥化处理,是在好氧条件下利用微生物快速地把排泄物中易分解和较易分解部分分解转化,起到杀灭病原体、除臭、降低水分含量、减少体积和重量并提高速效养分含量作用。
这是一种典型将有机粪污变成无机肥料模式,经过高温堆肥后原料再使用不会对环境造成二次污染,目前对于此种模式比较推崇。
制作优质堆肥关键就是创造一个
适合微生物活动环境,根据已有大量文献记载[8],堆肥中空气氧体积分数应保持在5%~10%,低于 5%会导致厌氧发酵。
因此,需要通过翻堆或通风供氧措施来保证堆体好氧状态;而堆肥原料中有机物含量是产热必要条件,有机物含量过高将给通风供氧带来影响,从而产生臭气和厌氧,有机物含量过低则会产热不足,难以维持堆肥所需要温度,并且生产堆肥产品由于肥效较低而影响其使用。
所以,堆肥中最适合有机物质含量应在20%~80%之间;碳氮比是影响堆肥效果又一重要因素。
研究表明,堆肥原料理想碳氮比(C/N)为(25~30)∶1,如果比例不对,可以添加秸秆调节;在堆肥过程中,微生物分解有机物和微生物生长繁殖都需要一定水分,含水率超过70%,温度难以上升,分解速度明显降低,而低于40%,又不能满足微生物生长需要,有机物难以分解,研究认为,50%~60%含水量最有利于微生物分解;pH 值对微生物生长也有重要影响,一般以 pH 在 7.5~8.5 之间,可获得最佳堆肥效率;温度是堆肥能否得以顺利进行关键,随着堆体温度升高,微生物活动增强,分解消化速度加快,同时也可以杀灭虫卵、致病菌等,使得堆肥产品可以安全地用于农田,堆体发酵最佳温度为 55~60 ℃。
此种工艺用途广,适用性也强,可推广性高,产生无机肥出售给相关种植业者还田,不仅减少环境污染、增加土壤肥力,还能变废为宝获得一定经济利益,实现资源化及无害化完美结合。
但是也要求养殖场要有足够空地用来建造及养殖规模相匹配堆粪场。
一般来说:
存栏 1 000头猪养猪场,6个月产粪约360 t,需堆粪场容积约450 m3;如果堆粪时间为9个月,则需堆粪场容积约675 m3。
2.3.2微生物发酵处理工艺
微生物发酵床生态养殖技术是一种污染物“零排放”环保型养殖模式,按一定比例将微生物及锯末、米糠等辅助材料混合发酵形成有机垫料,再将猪只放入饲养,猪群排泄物可被垫料中微生物迅速降解、消化,从而减少了粪污排放[9],这是当前提出养殖粪污无害化排放典型模式。
在发酵床制作过程中常用菌种包括光合细菌、酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌、放线菌等。
发酵床垫料来源可根据不同地区资源情况灵活选择,如华南地区蔗渣、长江中下游棉花产区棉秆、北方玉米产区玉米秸、水稻产区稻秸和稻壳等,都可以用来加工成垫料。
目前认为锯末是最佳发酵床垫料,稻壳次之,麦麸、米糠、玉米芯等作为营养性垫料。
另外,发酵床垫料中还需配比一定量辅助性原料,例如黄土、盐等[10]。
从当前发酵床垫料使用情况来看,锯末+稻壳组合依然是最具普适性、接受度最高垫料配方,菌渣+锯末或菌渣+稻壳+锯末垫料配方也在食用菌高产地区展开了大面积研究和推广应用。
采用发酵床养殖方式降低了畜舍内NH3和H2S等有害气体浓度,为畜禽生长发育提供适宜环境,同时提高动物生产性能,改善动物福利,增强动物免疫功能。
另外,粪污无需清扫运输,可以从源头上解决污染问题,效果比较显著。
但是也仍存在着许多需要改进地方,首先,锯木屑资源有限,各地实用基质原料有待研发。
其次,发酵床制作管理和清换需花费大量人工和运力,每个发酵床使用年限在我国一般10年左右,废弃发酵床如何处理才能不造成二次污染也是要考虑问题。
再次,猪病复杂,消毒用药和饲料加药都会抑制发酵床菌系生长。
最后,猪有拱食习惯,吸入发酵基质中粉尘颗粒、吃入霉菌毒素、寄生虫卵等都会引发疾病。
因此,养殖场使用发酵床工艺一定要经常由底向上全面翻挖垫料。
3小结
本文介绍处理方式在使用上都能取得一定控污效果。
总来说,规模小养殖场建议采用资源化模式,经济效益相较其他2种更高一点;对于周边农林种植茂盛或者空地较多养殖场可以采用减量化及资源化模式相结合,减少工作量,增大回收力;而安徽夏季高温高湿,不建议使用发酵床养殖。
综合经济效益和资源化利用方面,结合安徽山区特点,还是建议资源化利用农场模式发展种养业,有效使得粪污自产自销,提高经济效益。
目前除了以上几种处理工艺外,人工湿地应用和“粪污—蝇蛆—蜗牛”生态养殖模式也具有很好发展前景。
只是现在限购土地,制约着养殖场用来处理粪污土地面积,很多小中型企业由于资金有限,处理设备不是很完善,相较于污染,他们更看重经济利益,这也是亟需改善一个方面。
参考文献
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