規模化養殖場污水處理工程實例分析

吳曉梅， 葉美鋒， 吳飛龍， 林代炎

(福建省農業科學院農業工程技術研究所， 福建 福州 350003)

1 工程概況

1.1 養殖場情況

福建省九龍江流域龍巖漳平某規模化豬場目前存欄母豬550頭，年出欄商品豬5000頭。

1.2 廢水水量和水質

養殖場采用干清糞和水沖洗方式進行豬舍衛生清潔，每天運行20小時全場每日產生污水量(含養殖場工人生活污水)為200 m3。結合養殖場豬舍集中沖洗情況，設計平均流量為10 m3·h-1。

表1 養殖場污水水質 (mg·L-1)

1.3 監測指標及方法

2 處理工藝

2.1 工藝流程及說明

圖1 工藝流程圖

(1)前處理：利用粗格柵攔截大顆粒雜物，為后續處理降低負荷同時維護設備設施。污水經管道輸送至集污池，通過集污池將污水儲存起來并使其均質均量，以保證污水處理設備和設施的正常運行。

(2)固液分離：固液分離是養殖污水處理必不可少的環節，廢水經固液分離后可以減輕后續的處理環節負擔，防止設備堵塞損壞。本項目選用60目振動篩擠壓式固液分離機[15]，其處理能力達15 m3·h-1，將糞污減量至少50%。該固液分離機具有污水處理效果穩定、分離出的糞渣含水率為50%左右，可直接裝袋，集中運輸過程中不產生滲漏水，而且更有利于直接堆肥利用。

(3)完全混合式厭氧消化：養殖污水經固液分離后進入厭氧生物發酵系統，本項目采用完全混合式工藝進行厭氧消化，在一個密閉罐體內完成料液的發酵，產生沼氣。在消化器內安裝有攪拌裝置，使發酵原料與微生物處于完全混合狀態，提高池內發酵效率和產氣率。該工藝一方面可去除廢水中大部分有機污染；另一方面產生的沼氣也是一種清潔能源，可用于發電，產生的沼液也可作為肥料還田利用。

(4)A/O曝氣池：采用兩級A/O曝氣處理，對有機物濃度高的廢水，去除率高。A段是厭氧段，主要用于脫氮除磷；O段是好氧段，主要用于去除水中的有機物。它除了可去除污水中的有機污染物外，還可同時去除氮、磷，對于高濃度有機廢水及難降解廢水，在好氧段前設置水解酸化段，可顯著提高廢水可生化性。

(5)氧化塘：在塘中種植水生植物狐尾藻，同時進行魚類養殖，形成人工生態系統，在太陽能(日光輻射提供能量)作為初始能量的推動下，通過塘中多條食物鏈的物質遷移、轉化和能量的逐級傳遞、轉化，將進入塘中污水的有機污染物進行降解和轉化，最后不僅去除了污染物，而且以水生植物和水產、水禽的形式作為資源回收，凈化的污水也可作為再生資源予以回收再用，使污水處理與利用結合起來，實現污水處理資源化[16]。狐尾藻根系具有較強的泌氧作用，可以改善水體環境，狐尾藻凈化水體的同時促進自身生長量的增加，收獲時可以作為青飼料供養殖場生豬、塘中魚類食用[17]。

(6)豬糞渣堆肥：采用本團隊研制的堆肥發酵塔進行豬糞渣堆肥發酵。堆肥物料由塔頂進入塔內，在塔內堆肥物通過翻轉隔層板，使堆料一層一層自上而下每天降一層，起到翻料供氧作用。一個發酵塔可根據需要，分5～6層。一般經過5～8天的好氧發酵，堆肥物即由塔頂移動至塔底而完成一次發酵。立式堆肥發酵塔為半密閉結構，塔邊留有通氣管，塔內溫度分布從上層到下層逐漸升高。

2.2 主要構筑物及設計參數

該處理工藝設計的主要構筑物及設計參數如表2所示。

表2 主要構筑物及設計參數

3 運行效果

3.1 糞便污水處理結果

表3 監測點水質 (mg·L-1)

3.2 豬糞渣堆肥結果

對豬糞渣進入堆肥發酵塔堆肥前后的理化性質進行測定，具體結果見表4。檢測結果表明，堆肥后豬糞渣的含水率下降了5.9%，全氮含量增加了0.79%，全磷含量增加了1.19%，全鉀含量增加了0.20%，而pH值則下降了0.5，有機質增加了4.4%。通過發酵塔發酵后，除水分含量外，總養分、有機質和pH值等指標均達到了《有機肥標準》(NY525-2012)[19]。

表4 發酵塔豬糞渣堆肥前后理化性質變化表 (%)

4 效益分析

該豬場日產糞便污水200 m3，項目設施設備投資100萬元，該工藝日處理耗電量60度，按每度1元計，則所需電費60元；另外，運行過程還需1個人看管，工人工資以100元·d-1計，則日總運行費用為160元，每噸污水處理需0.8元·d-1。

因豬場周邊沒有果園田地，沼液主要通過沉淀池,A/O曝氣池，氧化塘等工藝處理實現達標排放，對于處理后的污水也可以將中水回用部分用于豬舍清洗、周邊綠地澆灌等，以每日中水回用率40%計算，每日回用80噸，每噸按照2元 (商業用水)計，則每日可節約水費160元。產生的沼氣可用于發電，滿足養殖場日常的生產生活用電，日可節約電費60元，則日可共節約費用220元，每噸污水處理可節約費用1.1元。與養殖場糞污處理系統改造前相比，年可節約運行支出10萬元。

經糞便廢水經固液分離后的豬糞渣堆肥發酵年可產有機肥900噸，按照每噸有機肥500元計，則可為養殖場增收45萬元·年-1，扣除人工、生產等費用，每年有機肥凈收入為30萬元。本項目實施后，年可節約環保處理費用10萬元、年新增產值30萬元，新增利稅40萬元，并有效解決豬場生產過程中的糞污排放問題，降低了環境污染風險，因此具有顯著的經濟環境效益。

5 結論