規模豬場糞污收集與資源化利用設施設計探討

周仕環，薛鳳娟

（1.響水縣水產養殖技術指導站，江蘇 響水 224600；2.響水縣畜牧獸醫服務中心，江蘇 響水 224600）

0 引言

近年來隨著飼養規模化趨勢的增加，規模化豬場的糞污處理也面臨著越來越嚴峻的挑戰。傳統的廢棄物處置方式不僅污染環境，還浪費了大量有機物和能源。因此，規模豬場需要適用的糞污處理技術和設施來將遺留的廢物轉化為資源，這既有利于環境的保護，也符合可持續發展的要求。但是規模豬場糞污收集與資源化利用不同于一般的生活污水處理，它需要量大、操作復雜、運營成本高。因此，規模豬場糞污處理設施的研究和設計越來越受到重視。

1 研究現狀

1.1 規模豬場的糞污處理現狀和資源化利用狀況

目前，我國養豬業規模化、集約化程度不斷提高，但豬糞污染問題較為突出。根據數據顯示，全國養豬頭數已經超過了5億，其中規模養殖占據總養殖量的70%以上。由于養殖場數量眾多、技術水平參差不齊、管理不到位等原因，我國目前仍面臨著大量養豬糞污的收集、處理和利用難題。此外，豬糞處理主要集中于間歇式堆肥、沼氣池發電、熱解等傳統方法，應用范圍有限且效果不夠理想。而在資源化利用方面，國內發掘潛力不足。雖然沼氣發電、有機肥料制作等已經得到了一定的應用，但面對大規模養豬場的糞污處理，尚無成熟的且適用的模式，大量豬糞仍然被隨意傾倒和排放。以致普遍的環境問題和資源浪費問題[1]。

1.2 糞污處理技術的發展趨勢

隨著環保意識不斷提高和治污技術不斷更新，規模豬場的糞污處理技術也在不斷發展。未來，規模豬場的糞污處理技術發展趨勢主要包括以下方面：（1）傳統的糞污處理技術，如間歇式堆肥、沼氣池發電、熱解等，已經不能滿足現代化、環保化、高效化的需要，未來將逐漸淘汰。取而代之的是各種新型污染物處理技術，例如利用微生物發酵、氧化、還原等技術去除廢水中的有機物質。（2）新型處理技術，如生物脫氮脫磷技術、氧化氣化技術等，可高效實現糞污分離、去除有害物質、資源化回收等功能，同時對環境的影響也更小。未來，這些新技術將逐漸被規模化豬場所采用。（3）未來的規模豬場糞污處理技術將越來越注重對有機物的回收和利用。相應地，將會有更多的污染處理技術會集中在廢物的再循環、再生利用和再開發之上，如將豬糞沼氣發電，設立熱能利用設施，將廢棄物轉化為食用菌菌種等。（4）未來，智能控制等新技術將會進一步推動規模豬場糞污處理的發展。利用現代信息技術、自動化技術等控制技術，能夠輕松地實現糞便處理的流程監測、控制及追蹤，實現科學的生產管理，減少資源浪費和環境污染。

2 設施設計

2.1 設施類型的選擇與適應性分析

在規模豬場糞污收集與資源化利用設施設計中，設施類型的選擇與適應性分析需要根據豬場的實際情況和環境條件來進行。（1）集中式設施是將豬圈糞便集中到集中處理中心進行處理。此種設施通過管道、貯存池等，將糞氣和液態糞便運輸至集中處理設施，減少了氣味污染，也易于控制和管理。適合于規模較大、在城市或人口稠密地區的養殖場。（2）分散式設施是將糞便處理設施分散分布在養殖場內，這些設施包括沼氣池、厭氧處理、液壓擠干等。該設施需要占用大量的場地，但方便操作，不需進行較長距離的輸送，對于規模較小的養殖場、地理條件較為復雜的地區來說，應用范圍更廣。（3）沼氣池設施可將豬糞轉化成沼氣，并再利用沼氣發電、燃氣等。這種設施需要充分利用現有資源，在地形、氣候等成本高昂的區域也具有優勢。（4）熱解設施利用高溫處理豬糞，將它們轉化為微粒肥料。它們廣泛應用于規模較小的養殖場中，同時使其更易于手工操作，不會損壞設備。

2.2 設計參數的選擇和計算，如處理能力、回用水量等

在規模豬場糞污收集與資源化利用設施設計中，需要選擇和計算一些關鍵參數，以保證設施的高效運作和達到清潔生產的目標。（1）處理能力：選擇設備處理能力要適應豬場產生的糞便量。處理能力過小容易造成排泄物積壓、處理速度過慢，處理能力過大又浪費投資，所以需要根據整個豬場的養殖規模來確定設備的處理能力。一般可以根據豬糞的產生量計算出對應的處理能力。（2）回用水量：回用水量是指處理過的水可以再利用的程度。計算方法要根據處理的方法和回用水的用途來決定。通常使用技術將廢水劃分為多個級別，不同級別的處理需要達到不同的回用水量要求，以供一些日常用水、綠化用水等需要。（3）處理時間：處理時間是指設備完成處理工作所需的時間，主要涉及設備操作的效率、處理能力等因素。具體計算方法根據設備工作原理來確定。（4）消耗的能源：豬場污染物的處理需要消耗一定量的能源，如電、燃氣等。要根據所選技術的能耗數值來計算。并要與回收的能源做比較，以取得更高經濟效益并最大限度回收。（5）維護成本：設施投入運營以后，還需要投入一定的維護成本。如設備維護費用、人員管理費、運輸費等。這些成本都要在設計時考慮到，以保證設施運行的經濟效益和穩定性。

2.3 設施組成的設計和材料選擇

首先，需要收集設施主要包括糞便收集器、管道系統、補水系統等。材料應選擇耐腐蝕、長壽命、防滑、耐高溫的材料，如鋼、不銹鋼、鑄鐵等。同時應避免花哨的造型設計。其次，處理設施根據處理方法不同而不同，可選用的設施有發酵堆肥池、沼氣池、生物濾池、薄膜滲透器。材料選擇符合衛生要求和長期暴露環境的材料，如鋼材、混凝土、塑料等。此外，利用設施一般包括精裝肥制作、沼氣發電、火化裝置等。材料應具有防腐、防火、防爆等特性，合格的材料如鋼板材、不銹鋼等等文具依使用的具體要求而有所不同。最后，附屬設施可包括水泵、發電機組、裝載工具等。材料應選擇高效、耐用、安全的材料，經濟實用、易維護的設備。總之，在規模豬場糞污收集與資源化利用設施設計中，設施組成和材料選擇在提高設備質量和使用壽命方面具有至關重要的作用，應該以環保、方便實用、可靠為設計原則，選擇符合國家相關標準的材料。特殊性超高且規范性不足的場景下，應該加強維修及安全管理措施，以保障污染處理設施的穩定運行。

3 設施運營管理

3.1 運營過程中的問題及解決方案

（1）收集管道堵塞、收集容器容量不足、收集過程中的污染等問題。解決方案：在設計和安裝糞污收集設施時，需要考慮到糞污的性質、數量和流向，確保管道和收集容器的暢通和清潔。同時，需要定期清理和消毒收集設施，以避免污染。（2）處理能力不匹配、處理設備故障、處理能力不穩定等問題。解決方案：在選擇糞污處理能力時，需要考慮到豬場的規模、糞污產量和處理量等因素。同時，需要定期檢查和處理設備，確保其正常運行。（3）處理方式單一、處理效果不理想、環境污染等問題。解決方案：需要選擇合適的糞污處理方式，例如有機肥、沼液沼渣等方式。同時，需要對處理過程進行監控和管理，確保處理效果和環境污染問題的發生。（4）人員管理不當、設備維護不當、環保法規不熟悉等問題。解決方案：需要建立完善的運營管理規章制度，加強對員工的培訓和教育，確保設備的正常維護和保養，遵守環保法規。

3.2 設施維護和安全管理

（一）設施維護：（1）定期檢查設施，發現問題及時維修和更換設備，并記錄維修和更換情況。（2）定期清洗設施，包括污水處理設備、沉淀池、收集池和管道等，并記錄清洗情況。（3）定期更換設施中的濾網、濾紙、濾棒等易堵塞或易損壞的部件，以保證過濾效果。（4）定期做好設施的消毒工作，防止疾病傳播。

（二）安全管理：（1）設施周圍設置警示標志并進行合理圍欄，以防止人員誤入設施危險區域。（2）建立設施使用規章制度，工作人員必須按規定進行操作，并接受專業培訓和考核。（3）配備必要的安全設備，如呼吸器、手套、護目鏡等，并確保工作人員佩戴到位。（4）在收集池、沉淀池和管道等設施上設置防滑措施，防止工作人員滑倒受傷。（5）配備消防設備，如滅火器、消防水帶等，并定期進行安全演練，以防止火災等突發事件。

4 資源化利用

4.1 糞污中可用資源的種類和利用途徑

規模豬場產生的糞污中含有多種有機和無機物質，經過合理的處理和利用，可以得到多種可用資源。以下是規模豬場糞污可用資源的種類和利用途徑：（1）生物質能：規模豬場產生的糞污中含有大量的有機質，可以通過厭氧消化和發酵等技術轉化為沼氣和有機肥。沼氣可以用于熱水供應、發電和燃料等方面，有機肥則可以用于植物生長。（2）液體肥料：規模豬場產生的糞污中含有豐富的氮、磷、鉀等營養元素，可以進行簡單、方便的處理并用作液體肥料。液體肥料可直接用于農作物的栽培，在提高農作物品質和增加產量的同時，減少了化肥的使用。（3）固體肥料：規模豬場產生的糞污中干物質分量也很豐富，可以通過厭氧乳酸菌發酵技術、蚯蚓堆肥等手段，將固體糞便轉化為有機肥料，也可以作為飼料和生產真菌和蚯蚓等的基礎物質。（4）生物制品：規模豬場產生的糞污中含有多種細菌、酶類和其他生物制品，可以用于生物肥料、生物制藥、營養品等領域的生產。

4.2 選定資源化利用方式的條件和影響因素

規模豬場資源化利用中選定資源化利用方式需要考慮以下條件和影響因素：（1）資源化利用方式必須符合環保要求，不影響周邊環境和水源、土地等自然資源。（2）考慮技術可行性，確保達到預期目標并穩定運行。（3）具備可操作性和合理的經濟效益，保證投資回報比不低于設定標準。（4）防止產生無法銷售的廢棄物或產品，需要考慮市場需求，符合市場規則。（5）需要考慮當地土地面積，包括設施占地和生產所需面積，不違反土地使用政策。（6）資源化利用方式需要考慮所需勞動力和管理成本，避免缺少人力和管理不當等問題。（7）資源化利用方式應考慮風險控制，包括經營風險、技術風險、政策風險等。（8）對于同一種資源化利用方法，應優先選擇技術更加先進、穩定的方法。

5 實施效果與評估

5.1 案例分析

近年來，隨著環保意識的逐漸提高和國家環境保護政策的密切關注，規模化豬場糞污處理問題備受關注。下面我將以山東省諸城市一家規模化豬場資源化利用設施為例，詳細介紹其實際案例。該豬場的年出欄量達到了幾萬頭，一天糞污產量高達100t左右。在此之前，豬場都是把糞污直接排放到污水處理廠處理，但是由于豬糞中氨氣含量極高，加上豬場處于城市區域內，這種方式處理不僅造成了環境污染，也影響到了附近居民的生活。針對這一問題，該豬場經過規劃設計和技術改造，建設了一套完整的豬糞資源化利用系統。其資源化利用設施主要包括生物酶法處理系統和厭氧消化系統。在生物酶法處理系統中，豬糞首先通過清理去除雜質和顆粒物，然后進行預處理。接著，通過生物酶法使糞污中的有機物分解成小分子有機物，利用微生物形成的天然酶的作用加速顆粒物的分解的同時，產生的氨氮也被轉化為無害物質。厭氧消化系統是將預處理過的豬糞放入制造好的厭氧消化罐中進行可控發酵，通過溫度、攪拌等條件的控制，厭氧菌分解有機物，生成沼氣和有機肥料。通過對該豬場的調研，在規模豬場資源化利用設施設計上不僅要考慮處理效果，也需要考慮成本控制和技術上的可行性。該豬場通過技術改造，成功地將生物酶法處理和厭氧消化技術應用到實際生產中，處理效果良好，同時也使豬糞得到了最大程度的利用。

5.2 綜合評估設施建造成本、運營費用和資源化利用的收益

對于規模化豬場的糞污資源化利用設施，綜合評估需要考慮以下三個方面：（1）設施建造成本包括建筑、設備和技術費用。從實際案例來看，規模豬場糞污資源化利用設施建造成本相對較高，需要大量的投入。然而，把處理好的糞便轉化為有機肥料后，可用于農田作物種植，可以降低土壤養分消耗的成本，同時達到節約成本的目的。（2）運營費用包括人工維護和設施的運行成本。由于設備和技術的更新和維護需要大量的人工和資源，所以設施的運營費用一般會相對較高。但是，隨著技術的不斷進步，運營成本也會相應降低。（3）資源化利用的收益主要來自把糞污轉化成的有機肥料。有機肥料可以替代部分化學肥料，從而減少化肥的使用，提高土壤質量，降低土地修復成本。此外，還可以通過發酵后的沼氣產生的能源進行發電或熱供應的方式，產生經濟效益。

因此，從設施的綜合評估來看，規模化豬場資源化利用設施建造成本較高，運營費用和資源化利用的收益需要進行謹慎考慮。對于長期投入和高回報的項目，設施的建造和運營，還需要結合市場需求進行策略性地制定；同時要不斷提高技術水平和優化生產流程，以實現漸進式投資和成本收益的平衡，從而實現社會、環保和經濟的多重效益。

6 結語

綜上所述，規模豬場糞污處理是當前環境保護與資源利用的重要方向之一，但目前我國仍面臨著收集、處理和利用方面的困難和挑戰。在設計規模豬場糞污收集與資源化利用設施時，需要充分考慮豬場的實際情況和污染特點，同時結合現有的處理技術和政策法規，制定出科學合理的處理方案。除此之外，還需要大力推進科技創新、加強管理與監督，共同推動規模豬場糞污處理與資源化利用事業的健康發展。期望本文的探討能夠為相關研究者和從事豬場糞污處理人員提供一定的借鑒和啟示。