規(guī)?；i場(chǎng)糞污處理工程模式與技術(shù)定位.doc

. . . . .規(guī)?；i場(chǎng)糞污處理工程模式與技術(shù)定位2010-9-16 20:38:20 文章來(lái)源:轉(zhuǎn)載 作者:鄧良偉 鄧良偉1，陳子愛(ài)1，袁心飛2，周文龍3（1.農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所，四川成都610041；2.四川省旺昌縣農(nóng)業(yè)局，四川廣元628200；3.重慶市潼南縣環(huán)境保護(hù)局，重慶402660）對(duì)于規(guī)?；i場(chǎng)糞污，除資源化利用外，還可采用物理法、化學(xué)法、物化法以及生物法進(jìn)行處理；要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的最經(jīng)濟(jì)的手段是生物法。 生物法又分： 厭氧處理； 好氧處理； 自然生態(tài)處理三大類。 厭氧處理有：完全混合式厭氧反應(yīng)器（CSTR）、厭氧濾池（AF）、厭氧序批式反應(yīng)器（ASBR）、厭氧擋板反應(yīng)器（ABR）、厭氧復(fù)合反應(yīng)器（UBF）、上流式厭氧污泥床（UASB）、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）等工藝技術(shù)。 好氧處理包括： 活性污泥法、接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤、氧化溝、序批式反應(yīng)器（SBR）、膜生物法（MBR）等工藝方法。 自然生態(tài)處理：可采用土地處理系統(tǒng)、氧化塘以及人工濕地等。 面對(duì)種類繁多的處理工藝，養(yǎng)殖場(chǎng)業(yè)主以及政府管理者等非廢水處理專業(yè)人士往往無(wú)所適從。因此，很有必要對(duì)這些處理工藝技術(shù)在大的方向進(jìn)行歸納分類，為養(yǎng)殖場(chǎng)業(yè)主選擇糞污處理方法以及決策管理部門對(duì)畜禽養(yǎng)殖糞污處理政策定位提供參考。 透過(guò)不同工藝技術(shù)的表象，從本質(zhì)上看，規(guī)模化豬場(chǎng)糞污處理可總結(jié)為3種模式： 沼氣（厭氧）-還田模式； 沼氣（厭氧）-自然處理模式； 和沼氣（厭氧）-好氧處理模式（工業(yè)化處理模式）。 以這3種模式為基礎(chǔ)，根據(jù)規(guī)?；i場(chǎng)所處的自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件以及飼養(yǎng)規(guī)模，可以對(duì)糞污處理模式做出適當(dāng)選擇與準(zhǔn)確定位。 1沼氣（厭氧）-還田模式1.1沼氣（厭氧）-還田模式的適用范圍 畜禽糞污或沼液還田作肥料是一種傳統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)的處置方法，可以在不外排污染的情況下，充分循環(huán)利用糞污中有用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，改善土壤中營(yíng)養(yǎng)元素含量，提高土壤的肥力，增加農(nóng)作物的產(chǎn)量。分散戶養(yǎng)殖方式的畜禽糞污處理均是采用這種方法。 這種模式適用于遠(yuǎn)離城市、經(jīng)濟(jì)比較落后、土地寬廣的規(guī)?；i場(chǎng)。養(yǎng)豬場(chǎng)周圍必須要有足夠的農(nóng)田消納沼液。要求豬場(chǎng)養(yǎng)殖規(guī)模不大，一般出欄規(guī)模在2萬(wàn)頭以下，當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力價(jià)格低，沖洗水量少。 1.2沼氣（厭氧）-還田模式的工藝流程 沼氣（厭氧）-還田模式工藝流程如圖1。1.3沼氣（厭氧）-還田模式的關(guān)鍵 要真正達(dá)到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)還田利用、污染物零排放，必須解決好4個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。1.3.1 第1個(gè)關(guān)鍵：豬場(chǎng)周圍要有足夠的土地 也就是要考慮周圍土地的承載力。一些歐美國(guó)家就土地對(duì)厭氧消化殘余物（沼渣沼液）的承載力有明確的規(guī)定（表1）。我國(guó)上海、北京以及江蘇等地也對(duì)畜禽糞污土地承載能力進(jìn)行了研究，提出土地承載能力，見表2。表1一些國(guó)家有關(guān)土地對(duì)厭氧消化殘余物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)承載力的規(guī)定國(guó)家氮每公頃年最大負(fù)荷/kg需要的儲(chǔ)存時(shí)間/月強(qiáng)制的施用季節(jié) 奧地利丹麥 意大利瑞典英國(guó)法國(guó)美國(guó)1002003年前：牛210230、豬140170；2003年后：牛170、豬140170500基于畜禽數(shù)量250500150第1年450，以后28069 366104 2月28日10月25日2月1日收獲 2月1日12月1日2月1日12月1日 12 表2我國(guó)部分地區(qū)畜禽糞污土地承載能力地區(qū)土地承載能力上海 江蘇 北京糧食作物：每年每公頃11.25 t豬糞當(dāng)量；蔬菜作物：每年每公頃22.5 t豬糞當(dāng)量；經(jīng)濟(jì)林：每年每公頃15 t豬糞當(dāng)量。大田：氮40 kg/畝，五氧化二磷18 kg/畝；大棚：氮80 kg/畝，五氧化二磷32 kg/畝。糞肥23 t/畝 1.3.2 第2個(gè)關(guān)鍵：沼渣沼液的經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離。 廈門大學(xué)曾悅等以福建為例，研究了糞肥的經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離，認(rèn)為豬糞的經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離為13.3 km、雞糞43.9 km、牛糞5.2 km。而丹麥沼氣工程的沼渣沼液運(yùn)輸距離一般在10 km以內(nèi)。 規(guī)?；i場(chǎng)沖洗水量大約是豬糞的10倍。因此，可以推測(cè)，規(guī)?；i場(chǎng)糞污厭氧處理后沼渣沼液的經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離在2 km以內(nèi)。 1.3.3 第3個(gè)關(guān)鍵：沼渣沼液的儲(chǔ)存。 必須要有足夠容積的儲(chǔ)存池來(lái)貯存暫時(shí)沒(méi)有施用的沼渣沼液，不能向水體排放廢水。一些歐美國(guó)家要求的糞肥或沼渣沼液儲(chǔ)存時(shí)間見表1。 1.3.4 第4個(gè)關(guān)鍵：沼渣沼液還田利用的標(biāo)準(zhǔn)。 目前，我國(guó)還沒(méi)有制定沼渣沼液作肥料還田利用的標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)保部門往往套用農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5084-1992）要求：對(duì)于水作，化學(xué)耗氧量（COD）200 mg/L，生化需氧量（BOD5）80 mg/L，凱氏氮12 mg/L，總磷（以磷計(jì)）5.0 mg/L；對(duì)于旱作，COD300 mg/L，BOD5150 mg/L，凱氏氮30 mg/L，總磷（以磷計(jì)）10.0 mg/L。畜禽糞污處理后沼液基本上達(dá)不到這個(gè)要求。如果經(jīng)過(guò)處理后達(dá)到此要求，估計(jì)農(nóng)戶也不會(huì)利用了，因?yàn)榈?、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都被去除了。 盡管新的農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5084-2005）取消了氮、磷指標(biāo)的要求，但是將有機(jī)物指標(biāo)提高了：對(duì)于水作，COD150 mg/L，BOD560 mg/L；對(duì)于旱作，COD200 mg/L，BOD598%99%98%93%97% 表6結(jié)果表明，處理工程對(duì)化學(xué)耗氧量、氨態(tài)氮的去除率達(dá)到98%以上、生化需氧量去除率達(dá)到99%以上、懸浮物去除率達(dá)到97%以上、總氮去除率達(dá)到93%以上。出水化學(xué)耗氧量、生化需氧量、氨態(tài)氮、懸浮物分別低于350 mg/L、20 mg/L、15 mg/L、120 mg/L，達(dá)到畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18596-2001）。 3.4沼氣（厭氧）-好氧處理模式的優(yōu)缺點(diǎn) 沼氣（厭氧）-好氧處理模式的主要優(yōu)勢(shì)在于： 1）占地少； 2）適應(yīng)性廣，不受地理位置限制； 3）季節(jié)溫度變化的影響比較小。 沼氣（厭氧）-好氧處理模式的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在： 1）投資大，萬(wàn)頭豬場(chǎng)的糞污處理，投資約150200萬(wàn)元； 2）能耗高，處理1 m3污水耗電約24 kWh； 3）運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，處理1 m3污水運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)2.0元左右； 4）機(jī)械設(shè)備多，維護(hù)管理量大； 5）需要專門的技術(shù)人員進(jìn)行運(yùn)行管理。 4 以上3種處理模式的經(jīng)濟(jì)分析 以年出欄10 000頭豬的規(guī)?；i場(chǎng)為例。3種模式都采用干清糞工藝，每天污水量大約100 m3，進(jìn)水化學(xué)耗氧量6 0008 000 mg/L、生化需氧量3 5004 500 mg/L、懸浮物3 0004 000 mg/L、氨態(tài)氮500700 mg/L、pH 77.5。沼氣（厭氧）-自然處理模式、沼氣（厭氧）-好氧處理模式的處理出水達(dá)到國(guó)家畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18596-2001），即化學(xué)耗氧量400 mg/L，生化需氧量150 mg/L，懸浮物200 mg/L，氨態(tài)氮80 mg/L，pH 69。3種模式的經(jīng)濟(jì)比較見表7。表7：萬(wàn)頭出欄豬場(chǎng)糞便污水不同處理模式的投資及運(yùn)行費(fèi)用比較費(fèi)用 沼氣（厭氧）-好氧處理模式沼氣（厭氧）-自然處理模式沼氣（厭氧）-還田模式污水處理投資/萬(wàn)元年耗電量/kWh年污水處理運(yùn)行費(fèi)用/萬(wàn)元年節(jié)約化肥收入或種植收益/萬(wàn)元年沼氣產(chǎn)量/m3沼氣收益/萬(wàn)元年總收益（沼氣及節(jié)約化肥收益）/萬(wàn)元年利潤(rùn)/萬(wàn)元170101 470-11.17 73 0005.845.84 -5.331803 285-3.27 73 0005.845.84 2.571604 745-2.32*/-182.32*1.28*/30.0* 73 0005.847.12*/35.84* 4.80*/-146.48*注：*豬場(chǎng)自有土地足夠消納豬糞水厭氧消化液；*豬場(chǎng)沒(méi)有自有土地消納豬糞水厭氧消化液。 表7分析表明，幾種處理模式的投資比較接近，以沼氣（厭氧）-自然處理模式稍高，沼氣（厭氧）-好氧處理模式次之，沼氣（厭氧）-還田模式最低。 沼氣（厭氧）-好氧處理模式的耗電量和運(yùn)行費(fèi)用均高于沼氣（厭氧）-自然處理模式和沼氣（厭氧）-還田模式。 如果規(guī)?；i場(chǎng)沒(méi)有足夠自有土地消納厭氧消化液，靠租用土地來(lái)消納，沼氣（厭氧）-還田模式的運(yùn)行費(fèi)用明顯高于沼氣（厭氧）-自然處理模式與沼氣（厭氧）-好氧處理模式。對(duì)于擁有土地的豬場(chǎng)，采用沼氣（厭氧）-還田模式，即使種植作物或飼料沒(méi)有利潤(rùn)，其運(yùn)行費(fèi)用顯著低于沼氣（厭氧）-好氧處理模式。 沼氣（厭氧）-好氧處理模式運(yùn)行費(fèi)用非常高，小的規(guī)模化豬場(chǎng)是難以承受的，即使能修建處理設(shè)施，也可能會(huì)因?yàn)楦哌\(yùn)行費(fèi)用而無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)，該模式只能在前兩種模式無(wú)條件應(yīng)用時(shí)才選用。沼氣（厭氧）-還田模式可以實(shí)現(xiàn)污染物零排放，資源化程度最高，但是，如果規(guī)?；i場(chǎng)沒(méi)有足夠的農(nóng)田消納糞污，需要周圍農(nóng)戶使用糞污，這就存在著與周圍農(nóng)戶協(xié)調(diào)問(wèn)題；如果租用土地來(lái)消納糞污，也存在非常高的運(yùn)行費(fèi)用。沼氣（厭氧）-自然處理模式的運(yùn)行費(fèi)用較低，在規(guī)?；i場(chǎng)沒(méi)有土地的情況下，租用土地的運(yùn)行費(fèi)用也低于沼氣（厭氧）-好氧處理模式。如果計(jì)算產(chǎn)生沼氣以及節(jié)約化肥的收益，沼氣（厭氧）-自然處理模式與擁有自有土地的沼氣（厭氧）-還田模式均能獲得利潤(rùn)，而沼氣（厭氧）-好氧處理模式仍然入不敷出。 我國(guó)規(guī)模化豬場(chǎng)大多建在離城市較遠(yuǎn)的地區(qū)，飼養(yǎng)規(guī)模不大。因此，糞污處理應(yīng)優(yōu)先考慮沼氣發(fā)酵，沼渣沼液還田利用，利用不完而剩余的再采用自然處理模式進(jìn)行處理。只有在豬場(chǎng)規(guī)模比較大，并且周