规模猪场的排污现状及应对措施

发布日期:2013年07月10日 来源:华夏养猪网

最近几年,我国规模化的生猪养殖业迅猛发展,产值与规模按每年10%以上的速度迅速增加。养殖规模化在大幅度改进了劳动生产效率与不断增加社会供给的同时,因饲养集中致使生猪排放粪污量激增所引发的各类环境问题也越来越突出和严重。国家环保总局于2010年就全国27个养殖规模较集中地区展开调查后发现,09年全国的畜类粪污产生总量大约在24亿吨,与同期的工业固体废弃物相比还多1.1倍。FAO在国际上提出警告:“现在的环境问题最大的责任方就是畜牧业,即使不包括粪便和污水,所排放的温室气体的量也要比小汽车多”。从这一点来说,规模化畜牧业的生产所引起的排泄物利用和处理问题已提上议事日程。本项目通过系统、科学地研究生猪的产排污情况,为猪场污染物的总排量和处理的精确计算等提供技术支持,为合理应对提供相关依据。

1 试验材料及试验方法
1.1以科学性、代表性与可操作性为原则,选取某市近郊某规模化猪场进行试验
监测点基础资料:自繁自养,面积13740m2,存栏雌猪300只上下,2009年的出栏猪是5110只。全水冲进行清粪,污水全部入沼气池进行发酵,通过分级沉淀,沼液排进行灌溉渠,进行二次利用。
1.2研究内容和研究方法
1.2.1测定规模化养猪场粪污特性测定按照四季进行,以春夏秋冬为顺序,常年不间断监测,测算规模猪场粪污特性与产生量、排放量。
(1)粪尿分析
取保育/育成/繁殖三个阶段的猪作为试验猪,每个阶段各选6头,每个季度连续3到5天收集三阶段猪样的全部粪尿(用代谢笼),测算他们各自的粪、尿的产生量,并对粪、尿各自采取样本,事先预处理,对它们的各自理化指标加以检测。
(2)粪便收集率以及特性监测
对新鲜粪便的监测:对保育/育成/繁殖猪样本分三阶段进行粪便的收集量与特性的监测,得出收集率。每天分上、下午分别收集圈定的猪栏或特定栏的新鲜粪便,各自称重并记录,并认真采样,施行特性方面的测试。
(3)测算污水
计算猪场的产生液时利用污水量水槽进行,含尿液、其它生产过程所产污水以及冲洗水。采集样本同时进行,每季需连续进行3至5天,预处理后进行污水特性测定。
(4)实验室检查
污水及尿液的样品需检测:化学耗氧量/pH/总磷/NH4+-N/总氮/锌/铜;粪便样品检测:量、含水率、有机质、总磷、全氮、锌、铜;饲料检测:粗蛋白、含水量、磷、锌、铜。
(5)采样
在收集桶中放入所收新鲜粪便,先混匀再取500克密封装袋。这类样品每次要采集3个,并贴标签,其中1个用于测定含水率,不做任何预处理,另两个用其它指标的测算,需进行预处理。产污系数测定的采样每天进行一次,排污系数则需分上、下午各一次进行样品采集,所采粪样立即放进恒温箱。污水的采样:在量水槽入口采集5000mL污水样本,先混匀随后测定温度与pH值,部分舍弃之后,进行现场预处理,处理后装入锥形有色瓶中,贴标后放进恒温箱,采样也要每天进行一次。与上面的方法相同,在沼液池采集上层液体。饲料的采样:测定产污系数过程中,连续3天对不同饲养时期的猪进行采样,封入密封袋后贴签,进行Pro、水分、铜等相关指标的测定。
1.2.2产排污系数产污系数是指单个畜禽或生产单个产品单位时间内所产生的尿、粪、铜、总氮、化学耗氧量、总磷等原始污染物量。其计算公式为:产污系数=粪产生量×粪便污染物浓度+尿液产量×尿液污染物的浓度。排污系数指的是在正常生产与管理条件之下,原始污染物通过处理设施进行消减及利用以后,或者没有经过处理与利用,而直接于环境中排放的污染物量。测算公式:产污系数=[粪产生量×粪便污染物浓度×(1-粪便吸收率)×(1-污水利用量/污水产生量)]+尿液产量×尿污染物浓度×粪便收集率×(1-粪便的利用率)。
1.2.3采用Dixon法及Grubbs法对可疑的和极端的数据进行分析、处理、检验剔除。

2 分析测定结果
2.1分析产污监测的结果
2.1.1猪粪尿三阶段所产量
对四季三阶段15只猪连续6天测算得出,各季节同阶段的猪个体产粪差异较小,仔猪、育肥猪与繁殖母猪产粪量每天分别是460g、780g、1020g。猪场的废弃物处理设施建设时,应当依据各阶段存栏数量×其粪尿产量进行猪场整体产污量的计算,避免高估产粪量而浪费相关处理设施投入。各季节同阶段猪个体产尿量有较大的差异,保育仔猪的表现最为突出,最大值于夏季出现,日平均产3千克尿量,最小值于冬季出现,日产尿量平均1.26千克;繁殖母猪与育肥猪分别居其次,各阶段的产尿量会有较大的标准差。
2.1.2分析各饲养段的粪尿特性
对采集的720个粪尿样品,进行前处理后各自进行分析与测定。粪便测定的指标包括有机质、全氮、含水率、铜、锌、总磷;尿液测定的指标包括化学耗氧量、pH、NH4+-N、铜,锌、总磷,TKN。
(1)尿液特性
三个阶段四个季节尿液主要污染物浓度重复实验的结果显示,尿液的pH值介于6.83到7.43之间,弱碱性。育成猪化学耗氧量值、氨氮及凯氏氮相对稍低,繁殖母猪与保育猪居其次,夏天各饲养段的化学耗氧量值最低;总磷育成猪最低,保育猪与繁殖母猪大致相同;繁殖母猪的铜比保育猪低很多,这与各阶段猪的消化与吸收及饲料配方有关。
(2)粪便特性
不同饲养阶段猪固体粪便含水率相近,变化范围是63.14%-67.96%,平均64.82%;不同饲养阶段全磷、全氮、有机质含量相近,分别平均为2.72%,2.41%,56.12%;繁殖母猪铜含量明显要比保育仔猪与育成猪少很多。
2.1.3主要污染物的产污系数根据公式,可以计算各饲养阶段猪场主要污染物的产污系数,结果表明,繁殖母猪主要污染物产污系数最高,育成猪与保育猪居其次,主要归因于粪尿产生量在繁殖母猪要比保育猪与育成猪高。
2.2分析排污监测结果
2.2.1产排污水量于监测点的总污水进出口处分别修筑量水池,三天连续测定产排污水量,结果表明,猪场每天污水排量平均为44m3左右,这可能是由于采用水泡粪处理猪场粪污的模式。夏天污水产、排放量相对冬天较多。
2.2.2污水相关特性采集148个污水样品,进行前处理后做分析测定。测定指标有化学耗氧量、TKN、铜、NIV-N、总磷、锌,结果显示,经过沼池、氧化塘等设施进行处理后,与原来相比,主要污染物的排放浓度有了明显降低,去除效率平均达37.05%,去除效率较高的是重金属、总磷和铜,分别达81.2%、46.45%、76.36%。
2.2.3规模猪场排污系数繁殖母猪在各饲养阶段猪只的化学需氧量、总磷、铜、氨氮、全氮、等主要污染物排污系数中最高,接下来是育成猪、保育猪,原因主要是繁殖母猪产粪尿量均高于保育猪、育成猪高。

3 应对措施
3.1节水可采用木屑养猪场法--通过铺在猪舍地面的混有某些微生物的木屑层来不断吸收、消化每日排泄的猪尿。定期将其作为肥料装车外运,重铺新屑。也可以采取固液分离对粪污进行处理,堆沤粪渣作为肥料。经沼气池对污水进行厌氧消化处理以后,再排入农田与鱼塘。条件具备时,还可以采用膜分离技术处理。
3.2与种植业进行配套沼气装置处理猪粪后,贮存于数个500-1000m3钢罐中,需要施肥时运到农田;所产沼气作为规模猪场的电力和热源加以利用,通过生物质的多层次利用建设生态农场,实现良性循环。
3.3采用固液分离、沼气发酵、沉淀等工艺以前的大型沼气装置通常是大型纺缍形池,多为钢混结构,经过发展,广泛应用钢混矩形池,采用上流厌氧污泥床的反应器技术,最近又出现了没有顶盖的UASB型池,属于三相分离器的。以传统的鼓风曝气装置为基础,在好氧工艺中,又发展了多种浅层射汉曝气装置,更加实用方便。从简化工艺,增加悬浮物去除率考虑,可以在粪水沉淀后立即添加高效絮凝的大型气浮装置,降低出水的BOD,排放到牧草地进行灌溉。
3.4沼气工程所产沼气解决集中供气之需,部分发电;沼渣、沼液是经济作物的好肥料,也可添加进牛和鱼的饲料中。以环保为主要目的的极少。工艺流程固液分离是第一步,进行厌氧消化与好氧处理后,最后进入水生植物塘。出于节能减支的目的,厌氧消化后的出水可直接对植物塘或坡、沟地带进行处理排放。

4 结论
4.1不同饲养阶段规模猪场粪、尿产生量差异很大,在建设猪场废弃物的处理设备时,我们根据各阶段存栏猪的数量×该项所产粪尿量进行猪场产污总量的估算,防止因为对粪尿产量的高估而造成对所投入的粪污处理设施的浪费。
4.2各饲养阶段的生猪固体粪便的含水率持平,有机质、全氮、全磷含量相近,三阶段猪只粪便中含量差异不明显,但繁殖母猪粪便中铜含量明显比保育仔猪和育成猪低。
4.3各饲养段生猪尿液的pH值呈弱碱性。育成猪尿液所测得凯氏氮、化学耗氧量值、氨氮较低,夏天尿液中化学耗氧量值最低;尿液中育成猪总磷最低,繁殖母猪尿液中铜、含量明显比保育猪低,主要与猪自身的消化吸收和各饲养阶段饲料配方有关。
4.4根据以经验,新鲜的冲洗粪水有很好的沉降性。哪怕是北方的猪场,污水沉积在猪舍粪沟里7到10天,沉降性也是如此,只是沉降时间也许会延长至2到3小时,可去除近五成SS和化学耗氧量。所以,在该工艺流程中,固液分离和沉淀不可或缺。
4.5对猪粪水应用复合床、上流式或折流式厌氧反应器等进行处理,对其有机物的去除率进行比较。结果表明,三种厌氧装置均在92%左右,无太大差异。我们通常选用折流式池型,是因为它的运行管理相对来说比较简单,较适应高悬浮固体废水,无三相分离器,投资较省。
4.6在节省基建投资,保证污水排放达标的前提下,好氧处理采用间歇序批式完全混合活性污泥法较适宜,根据进水量进行曝气时间的调节,从而降低能耗。
4.7从实效来看,在粪水进一步处理方面,水生植物相当有效,条件是要有足够的水面。即使水面不够,作为好氧处理工艺的补充也有价值。
4.8加药的有机物较不加药的有机物去除效果要好,但处理成本十分悬殊,(约0.8元/m3),猪场往往承受不起,所以不予采用。
综上所述,在目前情况下,该工艺流程方案针对人工清粪方式的猪场粪水处理而设计,相对先进可靠、运行管理方便、投资较省,适合于我国国情。

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