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   转载 发布时间:2018-06-30 11:36:15   来源:杨亦文等 养猪信息网    内容举报
【导读】 猪场粪污资源化利用技术与模式 依据《畜禽粪污资源化利用行动方案(2017-2020年)》,对于规?;硌吵?,鼓励采用粪污全量收集还田利用和“固体粪便堆肥+污水肥料化利用”等技术模式,推广快...
猪场粪污资源化利用技术与模式

东方6+1直播 www.4b0cj.cn 依据《畜禽粪污资源化利用行动方案(2017-2020年)》,对于规?;硌吵?,鼓励采用粪污全量收集还田利用和“固体粪便堆肥+污水肥料化利用”等技术模式,推广快速低排放的固体粪便堆肥技术和水肥一体化施用技术,促进粪污就近就地还田利用。

1
猪粪堆肥技术
 

堆肥是利用微生物好氧发酵有机废弃物使之稳定化和农肥化的方法。堆肥不仅能杀死绝大部分病原微生物、寄生虫卵和杂草种子,还能去除或抑制猪粪中残留的兽用抗生素、耐药基因、重金属等有害物质,降低碳氮比,增加土壤中氮、磷、钾的含量,既安全又能为作物提供营养物质。因此,堆肥是猪粪资源化利用的重要接口技术,通过堆肥把猪粪消纳于农田,实现了猪粪的资源化利用,变废为宝,不仅减少了环境污染,还促进了农业生态系统的良性循环。

常见的堆肥系统可以分成两类,即无发酵装置的堆肥系统和发酵仓堆肥系统。无发酵装置系统主要包括条垛式堆肥系统(图1a)和通气固定垛堆肥系统(图1b)等。条垛式堆肥系统是将堆肥物料垛状堆置,一般长度不限,底宽2~6 m,高度1~3 m,通过人工或机械翻堆来实现供氧目的;它投资小,运转费用低,生产率高,但占地面积大,腐熟时间长,且受外界气候的影响较大。通气固定垛堆肥系统与条垛式堆肥不同的是堆肥过程中不进行翻堆,而通过机械强制通风或抽气来实现通风供氧的目的,可通过通风量和风速来控制堆肥进程,缩短了堆肥周期,提高了处理能力和处理效果,但其占地面积大,堆肥周期长。

a 条垛式堆肥系统

b 通风固定垛堆肥系统

 图1 无发酵装置的堆肥系统

发酵仓堆肥系统包括槽式堆肥(图2a)、塔式堆肥(图2b)、旋转滚筒式堆肥等。发酵仓式堆肥是通过机械化和自动化来完成的,可有效控制堆肥过程中的臭气、灰尘、蚊蝇及其它污染环境的因素,腐熟时间短;但它投资大,运转过程中对能源依赖性高,且由于粪便具有一定的腐蚀性,对设备的要求高。槽式堆肥发酵槽的宽度可根据翻抛机的宽度确定在2~5 m不等,长度不限,深度1-2 m,如果是槽式曝气发酵工艺,其深度可达2 m以上。在国外,已实现了堆肥的工厂化,并不断致力于新型机械化堆肥工艺的研究,开发出了DANO、Ashbrook-Simon-Hartley、Taulman-Weiss等多种发酵仓系统的堆肥化工艺,而且已被广泛应用。

(a)条垛式堆肥  

(b)塔式堆肥

 

图2 发酵仓式堆肥系统

目前,槽式堆肥、塔式堆肥及管式堆肥是国内外畜禽粪便工厂化堆肥较为常用的方法,但是条垛式堆肥也占有一定比例。

2
猪场污水资源化利用模式
 

猪场污水是集约化养猪场饲养过程中由生猪排放的尿液和冲洗猪栏所产生的高浓度有机废水,具有高氮、高磷等特点。依据“关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见”,猪场粪污资源化利用模式重点推广粪污全量收集还田利用、异位发酵床、专业化能源利用、污水肥料化利用、污水达标排放等5种,具体如下:

2.1
粪污全量收集还田利用模式

该模式主要针对养殖密集区或大规模养猪场,依托专业化粪污处理利用企业,集中收集并通过氧化塘贮存对粪污进行无害化处理,在作物收割后或播种前利用专业化施肥机械施用到农田,减少化肥施用量。

该模式依据作物施肥计划确定粪污贮存时间,贮存时间一般在半年以上,因此需要足够大面积的氧化塘;同时还需依据所储存的粪污量及氮、磷等植物性营养物质含量配套足够面积的农田及相应专业设施。

该模式主要适合在养殖场周边有大面积农田的条件下采用,我国东北地区、华北平原地区的养猪场主推这种粪污资源化利用模式。

2.2
异位发酵床

该模式指生猪粪污通过漏缝地板进入底层或转移到舍外,利用垫料和微生物菌进行发酵分解。采用“公司+农户”模式的家庭农场宜采用舍外发酵床模式,规模生猪养殖场则宜采用高架发酵床模式。我国东部沿海地区、西南地区的养猪场主推这种粪污资源化利用模式。

高架发酵床模式是一种污水零排放、高效益的育肥猪养殖模式。该模式采用两层结构的高床猪舍养猪,其中二层养猪,粪污通过漏缝板落入一层垫料中;一层利用微生物好氧发酵原理,以木糠等有机垫料消纳养猪过程中产生的猪粪尿,垫料厚度60-80cm,经半年至一年最终变成发酵垫料。舍外发酵床模式是指在猪舍外且靠近猪舍的地方建设的粪污处理设施设备,其底部铺设垫料(锯末、稻壳或其他材料),添加一定的菌种,调节含水率在 40-50%之间,利用微生物群降解畜禽粪尿,转化成气体、 菌体物质和其他无机物,同时产生一定热量,蒸发部分水分,从而达到粪污降解的目的。

2.3
专业化能源利用模式

专业化能源利用模式是依托大规模养殖场或第三方粪污处理企业,对一定区域内的粪污集中收集,通过沼气生物天然气工程,沼气能源化利用,沼渣生产有机肥,沼液通过农田利用或浓缩使用。

该模式为粪污集中处理模式,其核心技术为沼气工程。通过将养猪场粪污集中收集,采用完全混合式沼气池、覆膜沼气池等沼气工程将污水中的不溶性的大分子有机物变为可溶性的小分子有机物,为后续资源化利用提供重要的前提;而且微生物所需营养成分减少,可杀死寄生虫及杀死或抑制各种病原菌;同时还可产生沼气,开发生物能源。据测定, 1m3的猪场粪水(按COD为10000mg/L计)可产沼气约4m3,一个万头猪场年产沼气约7.3万m3,可发电约110MW·h。

该模式有较强的适应性,不仅适合于水网密集、耕地面积少、环境负荷高的东部沿海地区和中东部地区,而且适合于土地面积大、环境承载力和土地消纳能力相对较高的东北地区、华北平原地区和西北地区。

2.4
污水肥料化利用模式

该模式指养殖污水经氧化塘、多级沉淀池或沼气工程进行无害化处理,配套建设肥水输送和配比设施,在作物收获后或播种前作为底肥施用,也可在农田施肥和灌溉期间实行肥水一体化施用。该模式适应性广,适合于我国除京津沪地区之外的所有地区。

该模式适用于有配套农田的生猪养殖场的污水资源化利用。对于大中型规模养殖场,可自行修建沼气工程及配套的沼液贮存、输送和灌溉工程;对于小型规模养殖场及散养户,可修建集约化养殖小区将粪污集中,并采用氧化塘或多级沉淀池对粪污进行无害化处理,通过农田施用实现粪污的肥料化利用。

2.5
污水达标排放模式

该模式是指养殖污水固液分离后进行厌氧、好氧深度处理,达标排放或消毒回用。该模式粪污处置设施的一次性投资大,运行成本高,主要适合于无配套农田或没有足够配套农田的规?;吵?。我国耕地面积少、畜禽养殖环境承载压力大的京津沪地区、东部沿海地区、中东部地区可采取这种模式。

由于养殖污水中含有高浓度的固体悬浮物(SS),因此必须先进行固液分离。通过固液分离,可使的污水的污染物负荷降低;其次,可防止大的固体物进入后续处理环节,以防造成后续处理设备的堵塞损坏等;此外,在厌氧消化前进行固液分离能增加厌氧消化运转的可靠性,减少所需厌氧反应器的尺寸及所需的停留时间。

厌氧处理即利用畜禽污水厌氧发酵生产沼气,此种方式可将畜禽粪便中有机物去除80%以上, 同时回收沼气作为可利用的能源。目前国内养猪场应用最多的厌氧发酵工艺是连续搅拌反应器、升流式厌氧污泥床反应器和覆膜沼气池等。

好氧处理指主要依赖好氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成废水处理过程的工艺,能有效降低污水COD和除氮。目前,大多采用序批操作反应器(SBR)、缺氧-好氧处理工艺(A/O)等好氧工艺处理养猪场污水,尤其两级A/O工艺对高氨氮的猪场污水有很好的去除效果,当前广东省大多采用两级A/O工艺作为猪场污水的好氧处理工艺。

浮水植物净化塘是目前研究和应用最广泛的水生植物净化系统,经常作为固液分离+厌氧处理+好氧处理出水的接纳塘,其中最常用的浮水植物是水浮莲、狐尾藻等。它具有简单、经济、实用等优点,在我国南方地区应用非常普遍。

展望

目前,随着国家和公众对猪场环保问题的日益重视,猪场粪污的无害化处理与资源化利用技术也受到人们的极大关注。我国已规划了畜禽粪污的资源化利用行动方案并围绕它颁布了多项政策,但畜禽粪污资源化利用涉及产生、收集、储存、运输、处理、利用等多个环节,需要多部门多单位的协同才能顺利推进。同时,我国现阶段各区域畜禽养殖现状和资源环境特点大相径庭,因此需要因地制宜,根据区域特征科学制定畜牧业发展规划,优化畜牧业区域布局,调整禁养区、限养区和适养区,并根据饲养工艺和环境承载力,以源头减量、过程控制、末端利用为核心,确定经济适用的畜禽粪污资源化利用模式。

总而言之,畜禽粪污的合理处置直接关系到养殖业的可持续发展,而且关系到生态文明建设、美丽乡村建设和乡村振兴计划。因此,需因地制宜确定畜禽粪污的资源化利用模式,充分利用粪污的资源属性,使其“变废为宝”,降低畜禽粪污的环境污染风险,改善农村环境,促进形成种养结合型的生态农业、循环农业模式,保障畜牧生产与环境?;さ暮托撤⒄?。

 

节选自《猪业》2018年第3期“猪场粪污资源化利用模式概述”

作者:杨亦文,梁家娣,严秋璠,吴银宝

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