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猪场粪便处理技术


猪场粪便处理技术
畜牧业污染现状 一般情况下,1 头育肥猪从出生到出栏,排粪量 850~1050kg,排尿 1200~1300kg。1 个万头猪场每年排放纯粪尿 3 万 t, 再加上集约化生产的冲洗水, 每年可排放粪尿及污水 6~7 万 t。目前全国约有 5000 头以上的养猪场 1500 多家,根据这些规模化养殖场的年出 栏量计算, 其全年粪尿及污水总量超过 1 亿

t。 全国仅有少数猪养殖场建造了能源环境工程, 对粪污进行处理和综合利用。以对猪场粪水污染处理力度较大的北京、上海和深圳为例,采 1 用工程措施处理的粪水只占各自排放量的 5%左右。由于粪水污染问题没有得到有效解决, 大部分的规模化养猪场周围臭气冲天、蚊蝇成群,地下水硝酸盐含量严重超标,少数地区传 染病与寄生虫病流行,严重影响了养猪业的可持续发展。 猪粪污中含有大量的氮、 微生物和药物以及饲料添加剂的残留物, 磷、 它们是污染土壤、 水源的主要有害成分。1 头育肥猪平均每 1d 产生的废物为 5.46L,1 年排泄的总氮量达 9.534kg,磷达 6.5kg。1 个万头猪场年可排放 100~161t 的氮和 20~33t 的磷,并且每 1g 猪 粪污中还含有 83 万个大肠杆菌、 万个肠球菌以及一定量的寄生虫卵等。 69 猪场所产生的有 害气体主要有氨气、硫化氢、二氧化碳、酚、吲哚、粪臭素。甲烷硫酸类等,也是对猪场自 身环境和周围空气造成污染的主要成分。 2 解决方案、思路 2.1 合理规划,科学选址,按照可持续发展战略确定养殖规模与布局 目前, 猪场粪污直接用于农田, 实现农业良性循环是一种符合我国国情的最为经济有效 的途径。这就要求猪场的建设规模要与周围农田的粪污消纳能力相适应,按一般施肥量(每 667m2 每茬 10kg 氮和磷)计算,一个万头猪场年排出的氮和磷,需至少 333.33 公顷年种两 茬作物的农田进行消纳,如果是种植牧草和蔬菜,多次对割,消纳的粪污量可成倍增加。因 此牧场之间的距离,要按照消纳粪污的土地面积和种植的品种来确定和布局。此外,猪场粪 水与养鱼生产结合,综合利用,也可收到良好效果。通过农牧结合、种养结合和牧渔结合, 可以实现良性循环。 2.2 减少猪场排污量的营养措施 畜牧业的污染主要来自于猪的粪、 尿和臭气以及动物机体内有害物质的残留, 究其根源 来自于饲料。因此近年来,国内外在生态饲料方面做了大量研究工作,以期最大限度地发挥 猪的生产性能,并同时将畜牧业的污染减小到最低限度,实现畜牧业的可持续发展。 2.2.1 添加合成氨基酸,减少氮的排泄量 按“理想蛋白质”模式,以可消化氨基酸为基础,采用合成赖基酸。蛋氨酸、色氨酸和 苏氨酸来进行氨基酸营养上的平衡, 代替一定量的天然蛋白质, 可使猪粪尿中氛的排出减少 50%左右。有试验证明:猪饲料的利用率提高 0.1%,养分的排泄量可下降 3.3%;选择消化 率高的日粮可减少营养物质排泄 5%;猪日粮中的粗蛋白每降低 1%,氮和氨气的排泄量分 别降低 9%和 8.6%,如果将日粮粗蛋白质含量由 18%降低到 15%,即可将氮的排泄量降 低 25%。欧洲饲料添加剂基金会指出,降低饲料中粗蛋白质含量而添加合成氨基酸可使氮 的排出量减少 20%~25%。除此之外,也可添加一定量的益生素,通过调节胃肠道内的微生 物群落, 促进有益自仿生长繁殖, 对提禽饲料的利用率作用明显, 可降低氮的排泄量 29%~25 %。 2.2.2 添加植酸酶,减少磷的排泄量 猪排出的磷主要因为植物来源的饲料中 2/3 的磷是以植酸磷和磷酸盐的形式存在的, 由 于猪体内缺乏能有效利用植酸磷的各种酶,因此,植酸磷在体内几乎完全不被吸收,所以必

须添加大量的无机磷,以满足猪生长所需。未被消化利用的磷则通过粪尿排出体外,严重污 染了环境。 而当饲料中添加植酸酶时, 植酸磷可被水解为游离的正磷酸和肌醇, 从而被吸收。 以有效磷为基础配置日粮或者选择有效磷含量高的原料, 可以降低磷的排出, 猪日粮中 每降低 0.05%的有效磷, 磷的排泄量可降低 8%; 通过添加植酸酶等酶制剂提高谷物和油料 作物饼粕中植酸磷的利用效率,也可减少磷的排泄量。有试验表明,在猪日粮中使用 200~1000 单位的植酸酶可以减少磷的排出量 25%~50%,这被看作是降低磷排泄量的最有 效的方法。 2.2.3 合理有效地使用饲料添加剂,减少微量元素污染 除氮和磷的污染外, 一些饲料添加剂的不合理利用特别是超量使用也对猪安全生产和环 境污染构成极大威胁,如:具有促进生长作用的高铜制剂和砷制剂等。 在猪的饲养标准中规定, 1kg 饲粮中铜含量为 4×l0-6×10-6, 每 而在实际应用中为追求 -6 -6 高增重,铜的含量高达 150×10 ~200×10 ,有的养猪场面(户)以猪粪便颜色是否发黑 来判定饲料好坏,而一些饲料生产厂家为迎合这种心态,也在饲料中添加高钢。试验表明, 在饲粮中添加 150×10-6~200×10-6 铜对仔猪生长效果显著,对中猪仍有较好效果,而在大 猪则没有明显效果。铜对猪前期的促生长作用是肯定的。但如果超量使用,却会对环境污染 和人畜安全带来严重后果, 超剂量的铜很容易在猪肝、 紧中富集。 给人畜健康带来直接危害。 仔猪和生长猪对铜的消化率分别只有 18%~25%和 10%~20%,可见,大量的铜会随粪便 排出体外。因此,在猪饲粮中,除在生长前或适当增加钢的含量外,在生长后期按饲养标准 添加钢即可保证猪的正常生长,议减少对环境的污染。 砷的污染也不容忽视,据张子仪研究员按照美国 FAD 允许使用的砷制剂用量测算,一 个万头猪场连续使用含砷制剂的药物添加剂,如果不采取相应措施处理粪便,5~8 年后可 向猪场周围排放出近 1000kg 的砷。 2.2.4 使用除臭剂,减少臭气和有害气的污染 一种丝兰属植物,它的提取物的两种活性成分,一种可与氨气结合,另一种可与硫化氢 气体结合,因而能有效地控制臭味,同时也降低了有害气体的污染。另据报道,在日粮中加 活性碳、 沙皂素等除臭剂, 可明显减少粪中硫化氢等到臭气的产生, 减少粪中氨气量 40%~ 50%。因此使用除臭剂是配制生态饲料必需的添加剂之一。 2.3 养猪场废水治理技术 由于养猪场废水的悬浮物、CODCr、BOD 及氨氮含量较高,所以处理难度较大,目前国 内外运作的规模化养猪场废水的处理工艺有以下几种处理方法: 2.3.1 还田利用 养猪场废水在厌氧菌的作用下,将有机碳转化成腐殖质。发酵过程中温度可达 50℃以 上,其中部分病原微生物和一些寄生虫卵都可被杀死,降低臭味;氮素被分解成易为植物根 系 吸收的含氮化合物, 从而可生产优质肥料, 广泛应用于种植业,使种植业降低成本又 能增加收入。发酵生产的沼气,可代替其他燃料,产生一定的经济效益。 23.2 混凝沉淀一脱氨一好氧生化工艺 废水经石灰乳混凝沉淀, 可去除废水中的大部分胶体物质和悬浮物, 同时可去除一部分 难解物质,经脱氨使废水中氨氮低于 200mg/L 之间。有利于后续生化的顺利进行。当生化 池活性污泥浓度在 3500~4500mg/L 之间。CODCr 容积负荷< 3.0kg/ ( m3·d ),NH 3-N 容积负荷 < 0.22kg/ ( m3 ·d )时,处理后出水能够达到畜牧业排放标准(CODCr ≤400mg/L,NH 3-N≤ 100mg/L)。流程如图 1 所示。

进水

混凝沉淀

脱氮

好氧生化

出水

图 1 混凝沉淀-脱氨-好氧生化工艺 2.3.3 凤眼莲水生生物系统 采用凤眼莲水生生物系统处理养猪场废水,不但耗资少,而且能有效去除有机物,凤眼 莲还可以作为辅助饲料喂猪,具有明显的经济效应、环境效应和社会效应。其处理工艺流程 如图 2。 厌氧发酵后的废水经兼性氧化塘自然氧化后, 进入水生生物处理系统, 先经增氧氧化塘 氧化,然后进入一级凤眼莲吸收塘,出水经 自然氧化塘氧化后进入二级凤眼莲吸收塘,再 T-N 经过砂滤床流人氧化塘, 达到净化废水的目的。 该系统对 CODCr 的去除率约为 70%左右, 的去除率约为 75%,悬浮物及 T-P 的去除率则可达 80%。 废水 增氧氧化塘 一级凤眼莲吸收搪 自然氧化塘

二级凤眼莲吸收塘

自然氧化塘

出水

砂滤床

图 2 凤眼莲水生生物系统处理工艺 2.3.4 固液分离一好氧工艺 根据该类废水中固型物、纤维性物质含量比较高的特点,进行固液分离处理。工艺流程 如图 3 。 废水 渗滤沉淀池 好氧生化 出水

固液分离-好氧工艺 图 3 固液分离 好氧工艺 处理方法:利用地形将猪粪尿废水引入,以不锈钢网挡住粪渣颗粒之去路,使废水流速 减低而逐渐沉淀淤积, 后来进入沉淀池之粪尿废水以前面淤积的粪渣为过滤体, 使废水中更 细的颗粒也能沉淀淤积下来。 直到粪渣填满沉淀池的八成时, 即可换池, 重新开始过滤沉淀, 如此周而复始即能将猪粪尿废水中的固型物与液体废水分离出来。 2.3.5 A1-O1-A2-O2 处理工艺 该工艺是以 A/A/O 工艺为基础开发出来的,通过厌氧-好氧-缺氧-自然好氧处理工艺, 既 能去除有机物,同时还具有脱氮除磷等功能,处理出水水质 CODCr 小于 10mg/L,NH3-N 小于 10mg/L,并能达到国家一级排放标准;处理能耗和处理成本低, 仅只需一段人工曝气处理, 且接触氧化时间不超过 8h,后段采用人工快滤池自然好氧处理。其简单工艺流程如图 4 。 废水 初沉池 UASB 反应器 生物接触氧化池 二级池

缺氧池

人工快滤池

出水

A1-O1-A2-O 处理工艺 图 4 2.3.6 多级酸化-人工湿地处理工艺 经该工艺处理后的养猪场废水 CODCr 由 15000mg/L 降至 98.4mg/L;BOD5 由 9000mg/L 降至 49.4mg/L;SS 由 186000mg/L 降至 51.5mg/L; 硫化物由 480mg/L 降至 1.3mg/L。该工 艺处理流程如图 5 。

废水

固液分离

酸化池

四个人工串联湿地

出水

2.3.7 生物固定膜和水生植物系统一体化工艺 为了使高浓度猪粪/废水的厌氧处理的一体化,在热带和土地缺乏的美国夏威夷州, 一 种用于处理冲洗猪粪的原生污水和厌氧消化排出液的生物固定膜和水生植物(FFAP)组合处 理工艺被系统地进行观察和研究。结果发现 CBFFAP 工艺能去除 90%以上的总 COD、95%的 总有机氮和 99%的总悬浮固体物。几乎不需任何能量输入就能维持系统的运转,节约了很 多能量。


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