规模化猪场粪污处理工程模式与技术定位

规模化猪场粪污处理工程模式与技术定位

2010-9-16 20:38:20 文章来源:转载作者:邓良伟

邓良伟1，陈子爱1，袁心飞2，周文龙3

（1.农业部沼气科学研究所，四川成都610041；2.四川省旺昌县农业局，四川广元628200；3.重

庆市潼南县环境保护局，重庆402660）

对于规模化猪场粪污，除资源化利用外，还可采用物理法、化学法、物化法以及生物法进行处理；要达到排放标准，国内外公认的最经济的手段是生物法。

生物法又分：①厌氧处理；②好氧处理；③自然生态处理三大类。

①厌氧处理有：完全混合式厌氧反应器（CSTR）、厌氧滤池（AF）、厌氧序批式反应器（ASBR）、厌氧挡板反应器（ABR）、厌氧复合反应器（UBF）、上流式厌氧污泥床（UASB）、内循环厌氧反应器（IC）等工艺技术。

②好氧处理包括：活性污泥法、接触氧化法、生物转盘、氧化沟、序批式反应器（SBR）、膜生物法（MBR）等工艺方法。

③自然生态处理：可采用土地处理系统、氧化塘以及人工湿地等。

面对种类繁多的处理工艺，养殖场业主以及政府管理者等非废水处理专业人士往往无所适从。因此，很有必要对这些处理工艺技术在大的方向进行归纳分类，为养殖场业主选择粪污处理方法以及决策管理部门对畜禽养殖粪污处理政策定位提供参考。

透过不同工艺技术的表象，从本质上看，规模化猪场粪污处理可总结为3种模式：

①沼气（厌氧）-还田模式；

②沼气（厌氧）-自然处理模式；

③和沼气（厌氧）-好氧处理模式（工业化处理模式）。

以这3种模式为基础，根据规模化猪场所处的自然环境、社会经济条件以及饲养规模，可以对粪污处理模式做出适当选择与准确定位。

1沼气（厌氧）-还田模式

1.1沼气（厌氧）-还田模式的适用范围

畜禽粪污或沼液还田作肥料是一种传统、经济的处置方法，可以在不外排污染的情况下，充分循环利用粪污中有用的营养物质，改善土壤中营养元素含量，提高土壤的肥力，增加农作物的产量。分散户养殖方式的畜禽粪污处理均是采用这种方法。

这种模式适用于远离城市、经济比较落后、土地宽广的规模化猪场。养猪场周围必须要有足够的农田消纳沼液。要求猪场养殖规模不大，一般出栏规模在2万头以下，当地劳动力价格低，冲洗水量少。

1.2沼气（厌氧）-还田模式的工艺流程

沼气（厌氧）-还田模式工艺流程如图1

。

1.3沼气（厌氧）-还田模式的关键

要真正达到营养物质还田利用、污染物零排放，必须解决好4个关键问题。

1.3.1第1个关键：猪场周围要有足够的土地

也就是要考虑周围土地的承载力。一些欧美国家就土地对厌氧消化残余物（沼渣沼液）的承载力有明确的规定（表1）。我国上海、北京以及江苏等地也对畜禽粪污土地承载能力进行了研究，提出土地承载能力，见表2。

表1一些国家有关土地对厌氧消化残余物营养物质承载力的规定

国家氮每公顷年

最大负荷/kg 需要的储

存时间/月

强制的施用季节

奥地利丹麦

意大利瑞典英国法国美国

100

2003年前：牛210～230、猪140~170；

2003年后：牛170、猪140

170～500

基于畜禽数量

250～500

150

第1年450，以后280

6

9

3~6

6~10

4

2月28日—10月25日

2月1日—收获

2月1日—12月1日

2月1日—12月1日

12

表2我国部分地区畜禽粪污土地承载能力

地区土地承载能力

上海

江苏

北京

粮食作物：每年每公顷11.25 t猪粪当量；

蔬菜作物：每年每公顷22.5 t猪粪当量；

经济林：每年每公顷15 t猪粪当量。

大田：氮40 kg/亩，五氧化二磷18 kg/亩；

大棚：氮80 kg/亩，五氧化二磷32 kg/亩。

粪肥2~3 t/亩

1.3.2第2个关键：沼渣沼液的经济运输距离。

厦门大学曾悦等以福建为例，研究了粪肥的经济运输距离，认为猪粪的经济运输距离为13.3 km、鸡粪43.9 km、牛粪5.2 km。而丹麦沼气工程的沼渣沼液运输距离一般在10 km以内。

规模化猪场冲洗水量大约是猪粪的10倍。因此，可以推测，规模化猪场粪污厌氧处理后沼渣沼液的经济运输距离在2 km以内。

1.3.3第3个关键：沼渣沼液的储存。

必须要有足够容积的储存池来贮存暂时没有施用的沼渣沼液，不能向水体排放废水。一些欧美国家要求的粪肥或沼渣沼液储存时间见表1。

1.3.4第4个关键：沼渣沼液还田利用的标准。

目前，我国还没有制定沼渣沼液作肥料还田利用的标准。环保部门往往套用《农田灌溉水质标准》（GB5084-1992）要求：对于水作，化学耗氧量（COD）<200 mg/L，生化需氧量（BOD5）<80 mg/L，凯氏氮<12 mg/L，总磷（以磷计）<5.0 mg/L；对于旱作，COD<300 mg/L，BOD5<150 mg/L，凯氏氮<30 mg/L，总磷（以磷计）<10.0 mg/L。畜禽粪污处理后沼液基本上达不到这个要求。如果经过处理后达到此要求，估计农户也不会利用了，因为氮、磷等营养物质都被去除了。

尽管新的《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）取消了氮、磷指标的要求，但是将有机物指标提高了：对于水作，COD<150 mg/L，BOD5<60 mg/L；对于旱作，COD<200 mg/L，BOD5<100 mg/L，这两个标准比《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）的要求还要严格，沼液也很难达到这些要求，如果能达到这些标准，也就能达标排放了。因此沼液还田利用仍然存在法律障碍。

1.4沼气（厌氧）-还田模式的优缺点

沼气（厌氧）-还田模式的主要优势在于：

1）污染物零排放，最大限度实现资源化；

2）可以减少化肥施用，增加土壤肥力；

3）耗能低，无需专人管理;运转费用低。

但是，沼气（厌氧）-还田模式也存在以下问题：

1）需要有大量土地利用沼渣沼液，出栏万头猪场至少需要1 000亩土地消纳沼渣沼液，因此受条件限制，适应性不强；

2）雨季以及非用肥季节还必须考虑沼渣沼液的出路；

3）存在着传播畜禽疾病和人畜共患病的危险；

4）不合理的施用方式或连续过量施用会导致硝酸盐、磷及重金属的沉积，从而对地表水和地下水造成污染；