全封閉式厭氧塘工藝在畜牧場制取沼氣的研究及應(yīng)用

1、60沼氣Biogas 2015，33( 5)全封閉式厭氧塘工藝在畜牧場沼氣的研究及應(yīng)用1 ，1 ，清1 ，吳燁1 ，1 ，2 ，1 ，1( 1 浙江省金華市農(nóng)村能源辦公室，浙江 金華321000;2 金華市區(qū)農(nóng)村能源辦公室，浙江 金華321000)摘 要: 為了使畜牧場污染治理設(shè)施得到長效發(fā)揮，金華市在畜牧場推廣地埋式鋼混結(jié)構(gòu)沼氣工程的同時，因地制宜地引進、消化、吸收適合該市畜牧場污水處理的新技術(shù)、新工藝。文章了全封閉厭氧塘工藝在該市部分畜牧場處理養(yǎng)殖污水的示范應(yīng)用，取得了較效果。:養(yǎng)殖污水; 厭氧塘; 沼氣池; 研究及應(yīng)用號:S216 4; X713文獻標(biāo)志碼:文章編號: 1000 1166

2、( 2015) 05 0060 03B近幾年，我國農(nóng)村規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場發(fā)展迅速，畜禽糞尿、沖洗水量也大幅度增加，給養(yǎng)殖小區(qū)( 豬場將糞工藝改建成“水泡糞”工藝) 。2012 年 8 月，該公司自籌資金，在原有的一口氧化塘基礎(chǔ)上，利用 HDPE 防滲膜材料和封閉式厭氧塘工藝，改建了一座 1 5 萬 m3 的黑膜沼氣池，并配備干濕分離機及 75 千瓦、200 千瓦二臺沼氣發(fā)電機組，分別于當(dāng)年 9 月、12 月投入使用。自投入運行二年來，已處理豬糞便污水約 15 萬噸; 利用沼氣發(fā)電近 200 萬千瓦時，節(jié)省能源成本達 130 余萬元。產(chǎn)生的沼液用于豬場周邊的 300 畝苗木基地、60 畝水果基地、

3、40 畝牧草基地以及 1020 畝珍珠、魚塘等。該黑膜沼氣池的建造，既達到有效處理養(yǎng)殖排 泄物，又回收了大量的沼氣能源和沼液肥料，實現(xiàn)了養(yǎng)殖廢棄物的資源化利用。( 場)環(huán)境造成了極大的，特別是近年來，畜禽養(yǎng)殖場因飼養(yǎng)員用工緊缺，許多豬場將干清糞工藝改建成“水泡糞”工藝，使得豬糞、尿液混合，排放的養(yǎng)殖污水量大、濃度高，從而造成前些年建造的 沼氣工程嚴重超負荷運行，甚至有的已經(jīng)癱瘓。急于尋找解決畜禽養(yǎng)殖污染的途徑，已成為環(huán)保工作者的一項重要的任務(wù)。目前，我國畜牧場的糞污處理采用厭氧消化處理為技術(shù)。隨著對厭氧消化理論的深入研究，人們相繼開發(fā)了多種高效厭氧生物反應(yīng)器，厭氧 塘以其具有沉降固體顆粒和去除

4、有機物的雙重作 用，低成本處理含有高濃度可生物降解固體顆粒的 污水等而被列入其中。厭氧塘的原理與其他厭氧生 物處理過程一樣，依靠厭氧菌的代謝功能，使有機底 物得到降解。全封閉厭氧塘就是利用黑色的 HDPE 防滲透膜將氧化塘底部、頂部密封成一體的大型厭 氧反應(yīng)器，俗稱黑膜沼氣池，它集發(fā)酵、貯氣于一體。 由于它運行費用低、工程造價低、污水處理效率高、沼氣產(chǎn)量多等特點，深受金華市畜牧養(yǎng)殖戶的青睞。 截止到目前，金華市已有 10 多家大型畜牧養(yǎng)殖場建造了約 10 萬立方米的黑膜沼氣池。1畜牧場黑膜沼氣池糞污處理工藝參數(shù)的研究1 1黑膜沼氣池糞污處理工藝1 1 1黑膜沼氣池的材料黑膜沼氣池是用黑色的 H

5、DPE 防滲膜材料將氧化塘底部、頂部密封成一體的超大型的污水厭氧反 應(yīng)器。HDPE 防滲膜材料具有耐高、低溫，耐瀝青、油及焦油，耐酸、堿、鹽等強酸強堿化學(xué)介質(zhì)腐蝕，抗老化性能好，抗紫外線、抗分解能力強，防滲系數(shù)高，抗拉伸機械性強，可露使用，材料使用長等優(yōu)項目試驗點設(shè)在金華市泰來農(nóng)牧點，尤其是成本低、性能好。目前廣泛應(yīng)用于污水處豬場( 以下為泰來養(yǎng)豬場) ，該養(yǎng)豬場位于理、化學(xué)反應(yīng)池填埋場等。區(qū)曹宅鎮(zhèn)橫塘水庫尾端，占地 463 畝，建有豬舍 136黑膜沼氣池的糞污處理工藝1 1 2幢，年出欄生豬 3 5，日排放養(yǎng)殖污水 200 多噸黑膜沼氣池的糞污處理原理與其它常溫發(fā)酵的收稿日期:作者簡介:修回

6、日期: 2014-12-022014-11-06( 1962 ) ，女，浙江金，高級工程師 ，主要從事農(nóng)村能源技術(shù)推廣工作，E-mail: jhzhfh 163 com61沼氣Biogas 2015，33( 5)水壓式沼氣池處理原理一樣，只是將原水壓式沼氣擴大建造，養(yǎng)殖污水在黑膜沼氣池內(nèi)，有足夠的時間讓有機物在微生物作用下逐漸降解轉(zhuǎn)化生成 沼氣。泰來養(yǎng)豬場污水處理工藝流程見圖 1。圖 1 污水處理工藝流程圖面上。在鋪設(shè)邊坡時，要將進料管、出料管、自動排泥管、沼氣收集管、溫度測試孔等預(yù)埋件預(yù)埋。邊坡 鋪設(shè)好后，再鋪設(shè)底部。當(dāng)池底及池四周施工完成1 1 3黑膜沼氣池的施工泰來養(yǎng)豬場黑膜沼氣池地下部

7、分的形狀是一個倒置的菱臺，其底部土方開挖后的為 30m × 40m，上部土方開挖后的為 43 m × 68 m，厭氧塘總后，在確保不漏水的前提下，養(yǎng)殖污水流入黑膜深度約 11 5 m( 其中池頂部高 4 m、池底部水深約沼氣池，待池內(nèi)注滿污水后，再進行頂部膜施工。m) ，水上面“浮”著的沼氣。7 51 5 mm2畜牧場糞污處理效果分析的黑膜像一個鍋蓋，罩住里面的沼氣不外泄。當(dāng)菱 臺四周及底部的土方夯實并修整完后，先在菱臺四 周邊坡上鋪設(shè) HDPE 防滲膜材料，并按從上到下的鋪設(shè)順序進行。在鋪設(shè) HDPE 膜時，要力求焊縫最少，在保證施工質(zhì)量的前提下，盡量節(jié)約原材料。HDPE

8、 膜之間接縫的搭接寬度不小于 10 cm，縱向接縫應(yīng)距離壩腳、彎腳處 1 50 m 以上，并設(shè)在平2 1畜牧場污水處理效果為了探索黑膜沼氣池處理養(yǎng)殖污水效果，筆者在泰來養(yǎng)豬場的污水進出水口，進行了 10 次取樣化驗，經(jīng)送樣至金華市環(huán)保監(jiān)測站檢測，其污水處理效 果較為理想。污水檢測情況見表 1。表 1泰來養(yǎng)豬場黑膜沼氣池污水處理情況匯總表化學(xué)需氧量氨氮采樣時間進水口出水口去除率進水口出水口去除率年月日mg·L 1mg·L 1mg·L 1mg·L 1%2012 10 22972086291 112013 197 642013 1 2858600165097

9、182013 2 152800175096 683010245018 602013 3 521500208090 324110283031 142013 5 766400145097 819951340+ 34 672013 9 311100126088 6415413214 282013 9 1012900126090 2310009940 602013 9 2610400137086 829451090+ 15 342013 1092 61369449+ 21 68從表 1 可以看出，進入黑膜沼氣池的污水化學(xué) 97 18% ，基本去除率達 86 82%在 90% 以需氧量為 9720mg&

10、#183;L 1 66400mg·L 1 ( 冬季用膜沼氣池處理后上; 其進水濃度越高( 52800 mg·L 1 ) ，化學(xué)需氧量去除效果越好，去除率均在 96 68% 以上。進水口污水中氨氮含量為154 mg·L 1 4800 mg·L 1，經(jīng)水量少，污水濃度相對較高)的化學(xué)需氧量為 862 2080 mg·L 1 ，化學(xué)需氧量62沼氣Biogas 2015，33( 5)黑膜沼氣池處理后的氨氮含量為水溫度與室外溫度差為 3 7 18 9 。當(dāng)室外氣溫高于 30 時，出水溫度要比室外溫度低; 室外氣溫越低，出水溫度與室外溫度差越大; 相反，室

11、外氣溫越高，出水溫度與室外溫度差越小，甚至低于室 外溫度。132 2830mg·L 1 ，氨氮去除率為 34 67% 90 64% ，出水中的氨氮含量有增有減，氨氮處理效果不2 2溫度影響情況分析為了探索黑膜沼氣池處理養(yǎng)殖污水效果與溫度。的，筆者在泰來養(yǎng)豬場跟蹤了黑膜沼氣池3結(jié)論的進出水口的污水溫度、室外氣溫等數(shù)據(jù)，詳見下表2。從泰來養(yǎng)豬場的黑膜沼氣池運行兩年來的情況分析，黑膜沼氣池具有厭氧發(fā)酵容積大、污水滯留期 長、沼氣產(chǎn)生量大、運行處理費 優(yōu)點，很適用于大型養(yǎng)殖場與“水泡糞”工藝養(yǎng)殖場的養(yǎng)殖排泄物的處理。( 1) 工程造價低。目前，在金華市區(qū)采用鋼筋表 2 泰來養(yǎng)豬場黑膜沼氣池進

12、出水溫度變化情況( )黑膜沼氣池溫度日期室外溫度出水溫度與室外溫度差進出水溫差年月日進水溫度 出水溫度2012 10 2221 520 525 34 83 8混凝土建造的沼氣工程，包工包料的造價為2012 11 123 521 726 24 52 7500 700 元·m 3 ，而黑膜沼氣池包工包料的造價為 50 60 元·m 3 ，其單價是鋼混結(jié)構(gòu)的十分之一，且可以省去建造沼氣貯氣柜的費用。另外，選 用 HDPE 膜作建池材料，其密封性能要比鋼混結(jié)構(gòu)的密封性能好。( 2) 池內(nèi)水溫受外界影響小。黑膜沼氣池容積大( 1 5 萬 m3 ) 、深度較深( 7 5 m) ，污水進

13、入池內(nèi)后，因每天進水量相對較少，加之黑膜沼氣池頂部的 沼氣隔溫和地埋式沼氣池具有冬季相對恒溫的特點，因此池內(nèi)污水溫度受外界影響較小，且耐污水的 沖擊負荷強。( 3) 沼氣產(chǎn)生量大。污水在池內(nèi)的滯留期長( 60 天以上) ，厭氧發(fā)酵充分，可收集的沼氣量多，常年每天可用 200 千瓦的發(fā)電機組連續(xù)發(fā)電 10 小時以上。( 4) 污水處理效果好。進水口養(yǎng)殖污水化學(xué)需氧量為 9720 66400 mg·L 1 ，而出水的化學(xué)需氧2012 11 521 320 726 05 34 72012 11 813 019 025 76 712 72012 11 1318 018 524 86 36 8

14、2012 12 202 015 819 03 217 02012 12 278 015 318 53 210 52013 1 4 1 013 617 94 318 92013 1 157 513 917 83 910 32013 1 288 014 117 23 17 32013 2 114 514 518 64 14 12013 3 512 014 816 82 04 82013 3 2011 516 819 93 18 42013 5 72117 321 54 20 52013 9 326 522 926 72 80 22013 9 103123 127 33 2 3 72013 9 262120 423 32 92 32013 10 1615 519 222 23 06 72014 7 122822 525 93 4 2 1量為 862 2080 mg·L 1 ，處理率基本以上。( 5) 運行處理費用低。黑膜沼氣池的進出污水是自流的，出渣又是采用自動出渣裝置。由于該池在 90%2014 9 527 123 126 02 9 1 12014 9 1126 922 826 13 3 0 82014 9 2321 3