畜禽养殖污染源综合整治工艺参数确定探究

梁贤军

(四川化工职业技术学院，四川泸州 646000)

1 项目概述

1.1 建设单位基本情况

泸州市某农业有限公司常年存栏约2000头(其中存栏150余头各种优质母猪、50余头种公猪、1800头仔猪及商品猪);常年出栏量4000头(其中常年出栏二杂种母猪1000头，商品猪3000头)。现公司总用地892亩，公司猪场用地5500m2(约8亩)，其中猪舍用地2000m2。其余884亩土地均用于猪粪及沼液消纳用。

1.2 养殖场污染现状

养殖场污染主要表现在以下几个方面:

1.2.1 粪便污染

按公司常年存栏量2000头生猪计，按照《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》［1］(HJ497-2009)中附录A确定猪粪产生量，每头猪每天产生猪粪2kg，则日产生猪粪4t(全年产生1460t)。目前，粪尿混合后供周边农户农用，畜禽粪便中含有很多的有机污染物，其氮、磷含量高，水冲式清粪易造成畜禽粪便流失，进入周围环境造成面源污染，对区域地表水环境造成了一定的影响。

1.2.2 水质污染

按存栏量2000头计，根据《畜禽养殖业污染排放标准》［2］(GB18596-2001)确定废水产生量，冬季排放的废水量约1.2m3/(百头·d)，夏季排放的废水量为1.8m3/(百头·d)(本规定中废水排放量中已包括员工生活污水)，则按照夏季排放量计算，排放的废水量为36m3/d。按照《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》(HJ497-2009)中附录A水冲式进行核定该猪场的污染物浓度，水冲式清粪猪场CODcr:1560～4680mg/L(取均值3120mg/L)、NH3-N:127～178(取均值150mg/L)、TP:32.1 ～ 29.3(取均值 30.7mg/L)、TN:140 ～197(取均值 168.5mg/L)、pH:6.3 ～ 7.5。畜禽粪尿、畜禽场排出的污水中含有大量的污染物质。高浓度的污水排入区域环境，造成水质不断恶化，日排CODcr:0.112t/d(40.88t/a)、NH3-N:0.0054t/d(1.97t/a)。

1.2.3 大气污染

畜禽粪便发酵后会产生大量的NH3、H2S、粪臭素、CH4、CO2等有害气体，这些气体不但会导致动物应激，还影响人类健康。在规模化养殖过程中，由于对粪便没有进行有效处理，养殖场散发出非常难闻的气味，严重地污染了周围居民的生活环境。

2 设计原始资料

2.1 设计规模

设计处理养猪干粪便为:4t/d;设计处理养猪排放的废水为:36m3/d。

2.2 设计进水水质

本方案设计废水处理设施进水水质数据根据《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》(HJ497-2009)中附录A中表A.1畜禽养殖场废水中的污染物浓度和pH值(干清粪方式)确定。见表1。

表1 进水水质数据表(单位:mg/L)

2.3 设计排放标准

本方案设计处理后的废水用于自身林地的灌溉，故设计出水水质执行《农田灌溉水质标准》［3］(GB5084-2005)中表1中的旱作用水水质标准;废渣执行《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)中表6的标准。

表2 出水水质数据表(单位:mg/L)

表3 畜禽养殖业废渣无害化环境标准

3 工艺流程及参数确定

3.1 工艺选择

3.1.1 工艺流程图

根据《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》(HJ497-2009)的规定和养殖场现场具体情况，确定本项目工艺路线如图1所示。

3.1.2 工艺流程说明

(1)清粪方式。采用干清粪方式。

(2)猪粪处理。粪便农业综合利用。根据《“十二五主要污染物总量核处细则”》［4］，“粪便农业利用的，必须配备固定的防雨防渗粪便堆放场，并定期清运，一般情况下，每10头猪(出栏)粪便堆场所需容积约1m3。养殖场需提供明确的粪便去向或用户使用证明。一般情况下，每亩土地年消纳粪便不超过5头猪(出栏)”。因此本养殖场粪便消纳需土地为800亩;粪便堆场所需容积400m3。

猪的粪便首先经过干湿分离工艺，可有效地清除畜舍内的粪便、尿液，保持畜舍环境卫生，减少粪污清理过程中的用水、用电，保持固体粪便的营养物，提高有机肥肥效，降低后续粪尿处理的成本;干粪便经人工定期定时清理进行堆肥，按照无害化堆肥处理可有效地消灭畜禽粪便中各种病原体和寄生虫卵的存活，产生一些有利于植物生长的物质，从而防止农作物生物生育障碍，杀灭畜禽粪便中杂草的种子，避免施用以后杂草的孳生;减轻粪便的恶臭对空气的污染，并且便于长途运输和储存，降低施用后对地下水所造成的污染，本工艺采用条垛式堆肥，发酵温度45℃以上不少于14d，粪便经堆肥处理后达到《畜禽无害化处理技术规范》(NYT 1168-2006)中表1标准后，作为业主自有870亩林地、菜地施肥。

(3)尿液(废水)处理。污水(尿液)农业综合利用。根据《“十二五主要污染物总量核算细则”》，“污水(尿液)农业综合利用，应建有固定防雨防渗污水/尿液储存池，一般情况下，储存池体积不低于2个月以上的污水/尿液产生量(每出栏一头生猪需储存池体积不少于0.3m3)，且必须提供明确的污水(尿液)去向或用户使用证明，一般情况下，每亩土地年消纳污水(尿液)不超过5头猪(出栏)”，按此计算，本猪场污水(尿液)经沼气池处理后，需要消纳的土地为800亩;沼液池及田间储存池总容积应大于2160m3。

猪粪便经过干湿分离后，尿液、冲洗废水及养殖场员工生活废水通过收集管网进入沉砂井去除大颗粒物，再通过污水管网进入沼气池，通过厌氧发酵处理污水中的CODcr、氨氮等有机物(沼气池利用常温发酵，有机物去除率可达到80%以上)。沼气池处理后的沼液通过管网进入氧化塘，利用氧化塘中的微生物来处理废水中的有机物，氧化塘处理后的废水用于养鱼和园林景观树林地、菜地灌溉。

(4)沼气利用。类比同行业数据，每千克CODcr产生沼气0.35m3，废水源强 CODcr按3120mg/L，处理后沼液按200mg/L计，则日产沼气量约为37m3，产生的沼气作为养殖场生活自用。

3.2 工艺参数选取说明

3.2.1 土地消纳能力分析

本项目占地面积为892亩，建筑面积为5500m2(约8亩)，其余为蔬菜、林地、水塘等绿化用地，面积约为884亩。根据《“十二五”主要污染物总量减排核算细则》(2011年12月)中畜禽养殖业氨氮总量减排核算参数选取原则，五类畜禽养殖场(小区)建设治污设施的，无污水排放口，且所生产的废弃物综合利用产品(有机肥、沼渣、沼液及经处理后的污水等)经现场认定完全农田利用(需配备与养殖规模相适应的消纳土地，原则上以生猪计每出栏5头不少于1亩土地，治污设施完全满足养殖规模需求，须提供详实的证明材料)，可以认定氨氮去除率100%。本项目年出栏生猪数为4000头(其中二杂种母猪1000头，3000头优质商品猪)，粪便和污水/尿液总计所需消纳土地800亩。本项目蔬菜、树木等绿化用地面积约为870亩，完全可以消纳。

表4 土地消纳能力分析

3.2.2 沼气池

按照 《沼气工程技术规范》［5］(NY/T 1220.3-2006)，完全混合式厌氧消化器(CSTR)适合处理高固体含量或其他难降解的有机废水，猪粪水为高固体含量有机废水，因此本项目采用完全混合式厌氧消化器(CSTR)处理污水。按照完全混合式厌氧消化器(CSTR)主要设计参数，常温(15～25℃)水力滞留时间为20～40d，此处取20d。本项目废水按照夏季排放量计算，排放的废水量为36m3/d。则须沼气池总有效容积为720m3。根据猪舍分布情况确定建3座沼气池，基本情况见表5。

3.2.3 猪粪堆肥场

根据《“十二五”主要污染物总量减排核算细则》(2011年12月)，畜禽养殖业COD总量减排核算方法中参数选取原则:粪便农业利用的，必须配备固定的防雨防渗粪便堆放场，并定期清运，一般情况下，每10头猪(出栏)粪便堆场所需容积约1m3。本项目年出栏生猪数为4000头(其中二杂种母猪1000头，3000头优质商品猪)，共需堆放场容积约400m3。

4 研究小结

第一，畜禽养殖污染源综合整治工程尽可能采用循环经济模式，采用猪-沼-林(菜、果)，实现零排放。

第二，新鲜猪粪不可直接施用，必须经无害化堆肥处理有效地消灭粪便中各种病原体和寄生虫卵以后才能施用于农田。

［1］中华人民共和国环境保护部.《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》(HJ497-2009)［S］.

［2］中华人民共和国环境保护部.《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)［S］.

［3］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)［S］.

［4］中华人民共和国环境保护部.《“十二五”主要污染物总量减排核算细则》(2011，12)［R］.

［5］中华人民共和国农业部.《沼气工程技术规范》(NY/T 1220.3-2006)［S］.