規模養豬場糞污無害化處理技術研究與應用

朱榮

摘要 本文以江蘇省如皋市為例，結合當地氣候條件和農業發展現狀，采用能源生態型利用模式，開展規模養豬場糞污無害化技術研究與應用，制定前期減排、中期資源開發、后期資源多層次綜合利用的技術研究思路，形成新型沼氣發酵池型、穩定運行系統、沼氣發電并網和沼肥農田利用系統等研發成果，為養豬場糞污治理找到了較理想的途徑，具有較高的推廣價值。

關鍵詞 規模養豬場；無害化處理技術；研究；應用

中圖分類號 X713.05 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）21-0179-02

Research and Application of Harmless Treatment Technology of Pig Manure in Large-Scale Pig Farms

ZHU Rong

（Rugao Rural Energy Technical Guidance Station in Jiangsu Province，Rugao Jiangsu 226500）

Abstract Taking Rugao City of Jiangsu Province as an example，combining the local climate conditions and the current situation of agricultural development，using the energy ecotype utilization model，the research and application of the harmless technology of pig manure in the large-scale pig farm was carried out in this paper.The technical research ideas of the early emission reduction，the development of the medium resources and the comprehensive utilization of the later resources were proposed.Some research and development results were formed，including a new type of biogas fermentation pool，stable operating system，interconnection of biogas power and grid power，biogas fertilizer system for farmland，etc.Though the results，a better way could be found to control the manure pollution of the pig farm，which has high popularization value.

Key words large-scale pig farm；harmless treatment technology；research；application

畜禽養豬業是如皋市農業主導產業之一，近年來發展迅速，養豬模式由原來農戶散養逐步向規模化、集約化方向發展。2017年，如皋市生豬出欄量95.13萬頭，其中大中型規模養殖出欄量64.92萬頭，大中型規模養殖占比68.24%。規模養豬業蓬勃發展推動了如皋市農業產業化進程，但也帶來了一系列嚴重的環境問題，導致養豬場與周邊群眾矛盾日益加劇，影響了社會穩定，不利于養豬業的良性發展。因此，豬場糞便無害化處理技術研究與應用勢在必行。

1 研究思路

豬場污染物主要有2類[1]：一類是豬糞便，一類是豬圈沖洗水。干豬糞可以通過人工清掃進行收集，然后進行堆肥處理或直接用于農田，一般情況下不會對周圍環境造成影響。對環境影響較大的是豬圈沖洗水，其濃度較高而且數量較大，對環境水體污染較重，是目前農村面源污染主要源頭之一。因此，將研究重點放在沖洗污水無害化處理上，經過反復分析研究，采用豬場糞便能源生態處理模式，制定出“前期減排、中期資源開發、后期資源多層次綜合利用”總體思路。前期減排：一是雨污分流，將雨水與污水分開，極大地降低了豬場污水排放量；二是采取高效豬圈清理技術，采用高壓水泵沖洗豬舍，改變過去豬場普遍采用水管直接沖洗的方式，可節約沖洗水1/2。2項技術措施使豬場污水排放量大幅降低，使污水濃度得到控制，有利于進行后續資源化綜合利用。中期資源開發：將糞污進行厭氧發酵獲取生物質能源——沼氣，沼氣可用于養豬場內部職工生活用能、沼氣發電、沼氣發電余電并網等。開發出半地上折流式厭氧發酵池，并在運行過程中進行優化，解決了發酵裝置冬季不產氣、常年酸堿度不穩定難題，為中小型豬場糞便厭氧發酵裝置全年正常運行奠定了基礎，后期資源多層次綜合利用：糞污經過厭氧發酵后須達標排放或者農田使用，環保工藝達標排放費用較高，不利于推廣。沼渣、沼液富含多種營養元素和豐富的有機質，既是一種優質有機肥，也是土壤改良劑，具有防病抗蟲特性，通過在農田使用沼渣、沼液，既消除了養豬場污染物，又提高了附近農產品品質，形成了養豬業和種植業雙贏局面。

在總體思路指引下，采用了豬場糞污能源生態型處理模式，工藝模式流程如圖1所示。

該工藝模式以養豬場污染物無害化處理為核心，帶動沼氣工程產品沼氣、沼渣和沼液綜合利用，實現種養平衡一體化，形成物質多層次高效利用生態農業循環系統。

2 研究成果

根據國內同類技術研究存在的問題和發展趨勢，對如皋市友好豬場糞便無害化處理項目進行設計，在建設實踐中不斷進行完善與創新，最終在新型發酵池、發酵運行系統、沼氣沼肥利用系統等方面形成了系列性創新成果。

2.1 科學先進的新型厭氧發酵池

開發出造價合理、處理效果好、推廣價值高、半地上折流式厭氧發酵池[2]。選擇如皋市鴻豐生豬養殖有限公司作為試點養殖場，該場位于如皋市城南街道育華村，主要從事生豬養殖，現有生豬存欄量2 000頭。2015年建成新型折流厭氧發酵池，每天可處理如皋市鴻豐生豬養豬有限公司糞污30 m3，總池容300 m3，容積負荷為2.5～3.5 kg COD/（m3·d），池容產氣率全年平均為0.3 m3/（m3·d）。發酵池的先進性主要體現在：一是結構科學性。厭氧發酵是借助多種微生物種群協同作用，達到降解污染物產生沼氣目的，主要分為產酸和產甲烷兩大階段，產酸階段是將糞污中有機物在水解性細菌作用下，分解生成單分子有機物，產甲烷階段再將這些單分子有機物在產甲烷菌的作用下產生甲烷。這2個階段分步進行，為促使各階段充分反應，將反應器分為多格串聯形式，每格容積由各自進水有機負荷決定，容積也隨反應時間及容積負荷逐級減少，每格表面積則由污泥沉降性能決定，最大程度地發揮各隔室處理效率，從而提升發酵池整體處理效果，半地上折流式厭氧發酵池COD去除率達到80%。二是流態先進性。在充分研究國內先進厭氧發酵池[3]，分析其運行中存在的問題，將發酵池每格流態模仿國內應用上流式厭氧發酵池先進流態，糞污從每格發酵池中下部通過布水系統流進，從池內中上部流出，流動過程中對每格池底部污泥起到沖擊作用，保證池內污泥處于懸浮狀態，不隨糞污流失而降低處理效果。全混整體推流式復合流態，能有效減少反應池容積死區，提高反應器整體容積利用率。三是造價節約性。通過對比性研究，目前江蘇省內推廣300 m3混凝土發酵塔，建造投資38.7萬元，新型300 m3折流式厭氧發酵池采用半地上混凝土結構，工程造價27.2萬元，在相同體積池體對比下，新型厭氧發酵池建造費用是目前推廣池型的70%。

2.2 高效穩定的發酵運行系統

衡量豬場糞污發酵系統的重要標志是系統的高效穩定性能。主要加強兩方面優化設計——理想發酵溫度、適宜pH值。發酵溫度一直是影響厭氧發酵的重要因素，料液溫度越高，厭氧反應越徹底，產氣率越高。著手加強運行系統保溫加溫方面設計，首先在厭氧發酵池預處理部分設置溫室大棚，在預沉池和勻漿池頂部建造溫室大棚，其在防止夜間熱量散失的同時，白天通過陽光照射還能提高料液溫度；再者就是對厭氧發酵池體進行保溫設計，增建發酵池保溫墻，主要對發酵池外池壁進行保溫，砌筑保溫磚墻，填充珍珠巖保溫材料，防止日夜溫差變化導致池內熱量散失；厭氧增溫部分主要是增設太陽能真空集熱管加溫系統和沼氣發電機組余熱再利用系統對池內料液進行加溫，太陽能真空管集熱加溫系統主要由太陽能集熱器、循環泵、自動控制器、熱交換設備等組成，利用太陽能集熱器收集太陽能，由自動控制器控制，在循環泵的作用下，促進池內熱交換，提高料液溫度，利用太陽能集熱系統進行加熱的最大優勢就是運行費用低，合理科學地利用太陽能，同時將沼氣發電機組余熱通過熱交換對沼氣池料液進行加溫，節約以往發酵池加溫時常規動力能源消耗[4-6]。pH值是厭氧發酵產氣著火關鍵，池內偏酸或偏堿都易發生發酵池產氣不著火現象，因而應注意以下幾方面。一是加強預處理勻漿池pH值控制，主要是在氣溫偏低時利用石灰池將勻漿池內料液pH值調配至中性后進入發酵池，從源頭遏制料液酸化現象。二是加強運行系統中pH值控制，厭氧發酵池長期運行后，池內剩余污泥會不斷增加，如不定期排出，池內料液將過度酸化，增設污泥自排系統，定期排除剩余污泥，有效抑制料液酸化現象，避免污泥過多造成管路堵塞，提高池體容積利用率。高效穩定的發酵運行系統單元控制流程如圖2所示。

2.3 效益顯著的綜合利用系統

豬場糞污經過厭氧發酵收集沼氣、沼渣和沼液。本項目購置100 kW沼氣發電機組及相關配套并網系統，沼氣可用于養豬場發電用能，余電并入10 kV大電網直接為養豬場供電，每天可平均發電10 h，沼氣余電上網量達到21.6 kW·h，產生發電并網經濟效益達14萬元。沼渣、沼液是一種優質有機肥，具有防病抗蟲抗逆作用，每年生產沼肥1.08萬t，全部用于周圍家庭農場和高效設施農業生產用肥。“三沼”綜合利用系統屬于互惠互利建設系統，從用戶角度出發，提高了“三沼”使用的便捷性和實用性，最大限度地發掘了項目“三沼”附屬產品的潛在效益。

3 結語

糞便無害化處理技術不僅消除了養豬場污染問題，切斷了疫病傳播途徑，還能通過多層次綜合利用為養豬場及周邊群眾帶來經濟效益，為豬場糞污治理找到了較理想的途徑，具有較高的推廣價值。

4 參考文獻

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