生物质能粪便怎么利用

1. 1 对污水的认识 养殖业废水属于富含大量病原体的高浓度有机废水， 直接排放养殖业废水属于富含大量病原体的高浓度有机废水， 直接排放进入水体或存放地点不合适，受雨水冲洗进入水体， 将可能造成地表水或地下水水质的严重恶化。 由于畜禽粪尿的淋溶性很强， 粪尿中的氮、 磷及水溶性有机物等淋溶量很大， 如不妥善处理，就会通过地表径流和渗滤进入地下水层污染地下水。 对地表水的影响则主要表现为， 大量有机物质进入水体后， 有机物的分解将大量消耗水中的溶解氧， 使水体发臭； 当水体中的溶解氧大幅度下降后， 大量有机物质可在厌氧条件下继续分解，分解中将会产生甲烷、 硫化氢等有毒气体， 导致水生生物大量死亡； 废水中的大量悬浮物可使水体浑浊， 降低水中藻类的光合作用， 限制水生生物的正常活动，使对有机物污染敏感的水生生物逐渐死亡， 从而进一步加剧水体底部缺氧， 使水体同化能力降低； 氮、 磷可使水体富营养化， 富营养化的结果会使水体中硝酸盐和亚硝酸盐浓度过高， 人畜若长期饮用会引起中毒， 而一些有毒藻类的生长与大量繁殖会排放大量毒素于水体中， 导致水生动物的大量死亡， 从而严重地破坏了水体生态平衡； 粪尿中的一些病菌、 病毒等随水流动可能导致某些流行病的传播等。 1. 2 对农田及作物的影响 畜禽养殖业废水中含有较多的氮、 磷、 钾等养分， 如能做到合理施用可有效地提高土壤肥力， 改良土壤的理化特性， 促进农作物的生长。 但如果未经任何处理就直接、 连续、 过量的施用， 则会给土壤和农作物的生长造成不良的影响， 如引起作物徒长、 返青、 倒伏， 使产量大大降低， 推迟成熟期， 影响后续作物的生产等。废水中的大量有机物质在土壤中不断累积， 虽然可为土壤中栖居的小动物、昆虫、 真菌、 细菌等提供营养物质和适宜的环境， 但也可导致一些病原菌大量孳生引起病虫害的发生； 此外， 大量有机物的积累也会使土壤呈强还原性， 而强还原性的条件不仅影响作物的根系生长， 而且易使土壤中原本处于惰性状态的有害元素得到还原而释放； 大量无机盐在土壤中的积聚则会引起作物的盐害。 1. 3 矿物元素和重金属污染 一方面， 在畜禽饲料中大量添加的无机磷约 75%为植酸磷， 由于植酸磷不能被动物吸收利用而直接排出体外， 引起污染。 另一方面， 各饲料厂和养殖场均普遍采用高铜、 高铁、 高锌等微量元素添加剂， 由于这些金属元素的吸收率和利用率都很低易随粪便排出体外进入环境， 已成为我国的一大环境公害。 1. 4 残留兽药的污染 在畜禽养殖过程中， 为了防治畜禽的多发性疾病， 常在饲料中添加抗菌素和其他药物， 这些药物随饲料进入动物消化道后， 短时间内进入动物血液循环， 最终绝大多数的药物经肾脏过滤随尿液排出体外， 只有极少部分的药物和抗菌素残留在动物体内。 大量研究表明， 大多数饲料用抗菌素都有残留， 只是残留量大小不同。 随着科技水平的不断提高， 人们发现抗生素作为饲料添加剂使用， 对养殖环境已造成了严重的负面后果。 首先， 使畜禽体内的耐药病原菌或变异病原菌不断产生并不断向环境中排放； 其次， 畜禽不断向环境中排泄这些抗生素或其代谢产物， 使环境中的耐药病原菌与变异病原菌不断产生。 这两者反过来又刺激生产者增加用药剂量、 更新药物品种， 这就造成了“药物污染环境→耐药或变异病原菌产生→加大用药剂量→环境被进一步污染” 的恶性循环。 另外， 畜禽产品中药物残留进入环境后， 可能转化为环境激素或环境激素的前体物， 从而直接破坏生态平衡并威胁人类的身体健康。 1. 5 微生物污染 畜禽体内的微生物主要是通过消化道排出体外， 通过养殖场废物的排放进入环境从而造成严重的微生物污染。 如果对这些粪污不进行无害化处理， 大量的有害病菌一旦进入环境， 不仅会直接威胁畜禽自身的生存， 还会严重危害人体健康。 国内外对规模化畜禽场粪水的处理方法主要有综合利用和处理达标排放两大类。 综合利用是生物质能多层次利用、 建设生态农业和保证农业可持续发展的好途径。 但是， 目前由于我国畜禽场饲养管理方式落后， 加上综合利用前厌氧处理的不到位， 常使畜禽粪水在综合利用的过程中产生许多问题， 如废水产生量大、成分复杂、 处理后污染物浓度仍很高、 所用稀释水量多和受季节灌溉影响等。 对于处理达标排放的来讲， 虽然国内外所用的工艺流程大致相同， 即固液分离-厌氧消化-好氧处理。 但是， 对于我国处于微利经营的养殖行业来讲， 建设该类粪污处理设施所需的投资太大、 运行费用过高。 因此， 探寻设施投资少、 运行费用低和处理高效的养殖业粪污处理方法， 已成为解决养殖业污染的关键所在 。 2. 1 固液分离 无论畜禽养殖场废水采用什么系统或综合措施进行处理， 都必须首先行固液分离， 这是一道必不可少的工艺环节， 其重要性及意义主要在于： 首先， 一般养 殖场排放出来的废水中固体悬浮物含量很高， 最高可达 160000mg/L， 相应的有机物含量也很高， 通过固液分离可使液体部分的污染物负荷量大大降低； 其次，通过固液分离可防止较大的固体物进入后续处理环节， 防止设备的堵塞损坏等。此外， 在厌氧消化处理前进行固液分离也能增加厌氧消化运转的可靠性， 减小厌氧反应器的尺寸及所需的停留时间， 降低设施投资并提高 COD 的去除效率。 固液分离技术一般包括： 筛滤、 离心、 过滤、 浮除、 沉降、 沉淀、 絮凝等工序。 目前，我国已有成熟的固液分离技术和相应的设备， 其设备类型主要有筛网式、 卧式离心机、 压滤机以及水力旋流器、 旋转锥形筛和离心盘式分离机等。 2. 2 厌氧处理 由于养殖业废水属于高有机物浓度、高 N、P 含量和高有害微生物数量的“三高” 废水。 因此厌氧技术成为畜禽养殖场粪污处理中不可缺少的关键技术。 对于养殖场这种高浓度的有机废水， 采用厌氧消化工艺可在较低的运行成本下有效地去除大量的可溶性有机物， COD 去除率达 85%～90%， 而且能杀死传染病菌， 有利于养殖场的防疫。 如果直接采用好氧工艺处理固液分离后的养殖业废水， 虽然一次性投资可节省 20%， 但由于其消耗的动力大， 电力流水消耗是厌氧处理的 10倍之多， 因此长期的运行费用将给养殖场带来沉重的经济负担。 目前用于处理养殖场粪污的厌氧工艺很多， 其中较为常用的有以下几种： 厌氧滤器（AF） 、 上流式厌氧污泥床（UASB） 、 复合厌氧反应器（UASB＋AF） 、 两段厌氧消化法和升流式污泥床反应器（USR） 等。 近年来， 厌氧消化即沼气发酵技术已被广泛地应用于养殖场废物处理中， 到 2002 年底我国畜禽养殖场大中型沼气工程数量已经达到 2000 余处， 是世界上拥有沼气装置数量最多的国家之一。虽然， 在我国的沼气工程建设中也不乏失败的例子， 工程建设成功率仅为 85%，但这一技术不失为解决畜禽粪便污水的无害化和资源化问题的最有效的技术方案。 畜禽粪便和养殖场产生的废水是有价值的资源， 经过厌氧消化处理既可以实现无害化， 同时还可以回收沼气和有机肥料， 因此建设沼气工程将是中小型养殖场粪便污水治理的最佳选择。 好氧处理是指利用好氧微生物处理养殖废水的一种工艺。 好氧生物处理法可分为天然好氧处理和人工好氧处理两大类。 天然好氧生物处理法是利用天然的水体和土壤中的微生物来净化废水的方法， 亦称自然生物处理法， 主要有水体净化和土壤净化两种。 前者主要有氧化塘（好氧塘、 兼性塘、 厌氧塘） 和养殖塘等； 后者主要有土地处理（慢速渗滤、 快速法滤、 地面漫流） 和人工湿地等。 自然生物处理法不仅基建费用低， 动力消耗少， 该法对难生化降解的有机物、 氮磷等营养物和细菌的去除率也高于常规的二级处理， 部分可达到三级处理的效果。 此外， 在一定条件下， 该法配合污水灌溉 可实现污水资源化利用。 该法的缺点主要是占地面积大和处理效果易受季节影响等。 但如果养殖场规模小且附近有废弃的沟塘和滩涂可供利用时， 应尽量选择该方法以节约投资和处理费用。 人工好氧生物处理是采取人工强化供氧以提高好氧微生物活力的废水处理方法。 该方法主要有活性污泥法、 生物滤池、 生物转盘、 生物接触氧化法、 序批式活性污泥法（SBR） 、 厌氧/好氧（A/O） 及氧化沟法等。 就处理效果来讲， 接触氧化法和生物转盘的处理效果要好于活性污泥法， 虽然生物滤池的处理效果也很好， 但易于出现滤池堵塞现象。 氧化沟、 SBR 和 A/O 工艺均属于改进的活性污泥法。 氧化沟出水水质好、 产生泥量少， 也可对污水进行脱氮处理， 但其处理的 BOD 负荷小、 占地面积大、 运行费用高。 SBR 法自动化控制程度高， 能够对污水进行深度处理， 但其缺点是 BOD负荷较小， 一次性投资也大。 A/O 体是一种兼有去除 BOD 和脱氮双重作用的活性污泥处理工艺， 其投资虽然偏大， 但经该法处理后的水易于达标排放。 因此对于那些养殖规模大、 废水产生量多且有较强经济能力的养殖场可选择 A/O 法， 而对于中等规模的养殖场可选择接触氧化和生物转盘等好氧处理工艺 ①要处理达标； ②要针对有机物、 氮、 磷含量高的特点； ③注重综合利用（资源化） ； ④考虑经济实用性， 包括污水处理设施的占地面积、 二次污染、 运行成本等；⑤注重生物技术与生态工程原理的应用； ⑥要与畜牧场主建筑物同时设计、 同时施工、 同时使用。 3. 1 固液分离技术与设施 无论畜牧场污水采用什么系统或综合措施进行处理， 首先都需进行固液分离， 这是一道必不可少的环节。 3. 1. 1 筛滤 以机械处理为主的筛滤乃是最常用的固液分离的方法， 这是一种物理分离方法。 它通常是根据固体颗粒大小的分级， 将固液分离。 筛滤是一种根据禽畜粪便的粒度分布状况进行固液分离的方法。 3. 1. 2 沉淀分离 沉淀分离法是利用污水中各种物质比重不同进行固液分离常用的方法。 3. 1. 3 化学沉淀和混凝技术 在污水中投加某些化学混凝剂， 它与污水中可溶性物质反应， 产生难溶于水的沉淀物， 或混凝吸附水中的细微悬浮物及胶体杂质而下沉。 3. 2 厌氧发酵处理工艺与设施 3. 2. 1 厌氧发酵的基本原理和过程 厌氧发酵是微生物在缺乏氧的状况下， 将复杂的有机物分解为简单之成分，最终产生甲烷和二氧化碳等。 厌氧发酵过程， 可分为二个阶段： 第一阶段由兼性细菌和厌氧细菌群将蛋白质、 碳水化合物、 脂肪等转化为以脂肪酸为主的中间产物。 第二阶段甲烷化细菌利用此中间产物形成最终产物甲烷及二氧化碳。 3. 2. 2 影响厌氧发酵的因素 除厌氧发酵必须保持发酵在厌氧状态以外， 还有如下因素影响厌氧发酵： 温度、 发酵液停留时间、 浓度、 有机负荷量、 酸碱度及是否含有毒之物质， 如重金属等。 3. 2. 3 厌氧消化工艺及设施 （1） 常规消化器 ： 目前我国农村使用的常规消化器大多是沼气池。 （2） 上流式厌氧污泥床： 是微生物滞留型发酵工艺。 （3） 两步厌氧发酵： 基本过程是原料可以先经预处理或者不预处理， 然后进入酸相， 采用连续或间歇式进料， 进行完全混合式发酵。 （4） 厌氧序批操作反应器： 是近年来发展起来的新型悬浮生长反应器。 这种反应器， 除了固体分离是在反应器内而不是在反应器外部沉淀以外， 其运行方式与厌氧接触氧化反应器相似。

生物质能的利用

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。

目前人类对生物质能的利用，包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440～1800亿吨( 干重 )，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用，效率低，影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭 ，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物，发展能源农场。

生物质能的分类

依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。

林业资源：林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳和果核等。

农业资源：农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物)；农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆（玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等）；农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。

生活污水和工业有机废水：生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含有机物。

城市固体废物：城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂，受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。

畜禽粪便：畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，它是其他形态生物质（主要是粮食、农作物秸秆和牧草等）的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到21世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。

目前人类对生物质能的利用，包括直接用做燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。

据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440亿～1800亿吨(干重)，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用，效率低，影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物，发展能源农场。

所谓生物质能（biomass energy），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。但目前的利用率不到3%。目前人类对生物质能的利用，包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物，发展能源农场。

加拿大亚伯达可再生柴油示范基地（ARDD）发布的一份研究称油菜子可作为寒冷天气用可再生柴油的生产原料。“ARDD的研究表明油菜子生物柴油及相关混合物尤其适合在寒冷的冬天使用”，研究中油菜子可再生柴油的混合比例为冬季月份2%，春季和夏季月份5%，而油菜子可再生柴油则由75%的菜子油和25%的动物脂组成。混合柴油在低温下没有表现出任何异常。

而诺维信公司、中粮集团日前与中国石化集团合作的开发利用农作物废料玉米秸秆生产第二代燃料乙醇的项目则把我国生物质能的开发推向了规模化商业生产的流程。与石油燃料相比，第二代燃料乙醇能将温室气体排放量至少降低90%。纤维素燃料乙醇只需耗用极少或者根本无需使用矿物燃料，并能够向电网供电，这对于降低空气污染、缓解能源压力有重大意义。

随着城市规模的扩大和城市化进程的加速，世界城镇垃圾的产生量和堆积量逐年增加。1991年和1995年，仅我国工业固体废物产生量分别为5.88亿吨和6.45亿吨，同期城镇生活垃圾量以每年10%左右的速度递增。1995年中国城市总数达640座，垃圾清运量10750万吨。而且这些垃圾的构成已呈现向现代化城市过渡的趋势，有以下特点：一是垃圾中有机物含量接近1/3甚至更高；二是食品类废弃物是有机物的主要组成部分；三是易降解有机物含量高。这些特点给我们留下了很大的研究和开发利用的空间，技术成熟后，不仅可以有效缓解城市能源危机，还可以解决城市垃圾问题，保护环境。

我国重庆一座垃圾发电厂装备了国产的焚烧炉。焚烧炉是垃圾发电核心设备，国产焚烧炉更适合国情——发达国家早已实现了垃圾分类，而我国的垃圾中，菜叶剩饭和废布料、纸片等混在一起，国产的焚烧炉就是为混合垃圾量身打造。

该垃圾发电厂负责人称，电厂现在每天可“吃掉”1500吨垃圾——这是主城日产生垃圾总量的近五成，一年发电超8000万千瓦时，年利润达到4000万元左右，可满足近5万户居民的用电需求。

世界各国在垃圾发电方面的投入越来越大，技术也慢慢成熟，这在未来的城市生活中，不仅解决了垃圾处理的难题，更为人们提供了新的能源来源！

提要 在国内外猪场粪污处理工艺调研的基础上，通过对粪污粒径分布、沉降性能和气浮工艺适用性的试验研究，确定了一种先进实用、可靠、易行的猪场粪污达标排放的处理工艺。

关键词 粪污处理 沉降性能 气浮工艺 固液分离 厌氧消化 好氧处理

近10年来，我国城郊菜篮子工程飞速发展。规模化猪场的数量和规模也在逐年增加。目前，全国生猪、家禽年产便总量高达5.8亿t，粪水年排放总量高达60亿t。然而，北京和上海市采用工程措施处理的粪水量，只占各自排放量的3%和4%。大量粪污对周围环境的污染日益严重。许多猪场臭气熏天、蚊蝇成群，地下水的硝酸盐严重超标。少数地区传染病与寄生虫病流行。规模化猪粪污污染已到非治理不可的地步。为此，“规模化猪场污处理关键设备的研制”被列为国家“九五”重中之重的科研攻关项目。

一、国内外猪场粪污处理工程概况

1、国外概况

1)小型猪场。有的采用各种节水措施，如日本和中国的台湾、香港地区的木屑养猪场法——每日排泄的猪尿不断被铺在舍内地面上由混有某些微生物的木屑层吸收、消化。每隔一段时间将其装车外运作肥料，再换上新的木屑。有的将粪污经固液分离后，粪渣堆沤作肥料。污水经厌氧消化(即沼气池)处理后，排至农田、鱼塘。最近日本开始采用膜分离技术进行处理。

2)中型猪场。以法国和德为代表的西欧各国的中型猪场都与种植业相配套。猪牛粪利用自动化程度较高的沼气装置处理后，贮存在数个500～1000 m3钢制罐内，待需要时用粪车运至农田作肥料；产出的沼气作本农场的电力和热源，从而成一个生物质多层次利用的良性循环的生态农场。

3)大型猪场。美国的一些大型猪场建在半沙漠地区的山坡上。平时，猪粪水顺坡而下，等7～8 a后再将猪场移到它处。这样既减少了粪污处理的大量费用，又改良了土壤、增加了肥力，也为今后种植农作物打下了基础。

发达国家的猪场对环保十分重视。各大型猪一般都采用了固液分离、厌氧消化(即沼气发酵)和沉淀等工艺单元。由于科技的发展，每个单元均有创新。例如：大型沼气装置过去是大型钢混结构的纺缍形池，后发展为UASB(上流式厌氧污泥床反应器)技术的钢混矩形池。近来澳大利亚又出现没有顶盖的采用特种胶布制成的三相分离器的UASB型池。在好氧工艺中，在传统鼓风曝气装置上又发展了简单实用的多种浅层射汉曝气装置。 为简化工艺，提高悬浮物的去除率，澳大利亚一大型猪场污水处理工艺流程中，在粪水沉淀后立即采用添加一种高效絮凝的大型气浮装置，使出水的BOD降低到1800 mg/L(估计COD为3000 mg/L)，然后排放到牧草地作灌溉之用。

2、国内概况 我国规模化猪场90%以上没有粪污处理工程设施，连简单的固液分离机都没有。在采用工程设施处理粪污的猪场中，为取得较好的经济效益，大多数是以能源与综合利用为主要目的，即兴建相应的沼气工程。沼气用于集中供气(少数发电)；沼液、沼渣用作农田、菜地、果树和经济作物的肥料以及牛和鱼的饲料添加剂等。只有极少数是以环保为主要目的。其工艺流程与国外技术大致相同，即固液分离—厌氧消化—好氧处理—水生植物塘。有的工程为减少能源的消耗，降低运行费用，使厌氧消化的出水直接进入植物塘(坡、沟)进行处理后排放。例如：我院设计的上海嘉定种畜场和上海崇明江口乡种畜的粪污处理工程，污水排放指标均达到并低于上海市畜禽场污水排放标准：COD≤350 mg/L，BOD≤180 mg/L，NH3-N≤80 mg/L。

3、国内外概况总结

1)国内外对于大中型猪场粪污处理的方法，基本有二：一是综合利用，二是污水达标排放。有种植业和养殖业的农场、村庄和广阔土地的单位，采用“综合利用”的方法是可行，也是生物质能多层次利用、建设生态农业和保证农业可持续发展的好途径；反之，只有采用“污水达标排放”的方法，才能确保养猪业长期稳定的生存与发展。

2)对于猪场粪污，这种高浓度的有机废水，必须采用厌氧消化(沼气发酵)工艺，因为只有厌氧消化，才能针对可溶性有机物进行大量的去除(去除率可达85%～90%)，而且可杀死传染病源，有利防疫。这是固液分离、沉淀和气浮工艺不可取代的。如果采用好氧工芤将要比其消耗近10倍的电能，一次性投资虽然可节省20%，但长期的运行费用将是个沉重的负担。

3)对于“污水达标排放”的猪场，国内外的粪水处理工艺大致相同。根据我们的实践经验和对东南亚国家的考察，只要有一定的水面，应尽量利用“水生植物塘”对污水进行深度处理，其效果十分有效，而且投资省，几乎没有能耗。如果水面足够，可替代耗能大的好氧处理工艺；水面不够也可作为好氧处理工艺的补充。

二、规模化猪场粪水处理工艺的研究

1、猪场污水排放指标 鉴于国家没有对本行业制定具体的排放标准，故采用上海市大中型畜禽场粪水排放暂行规定(沪环保农(1992)第101号)： 水源保护区 非水源保护区 CODcr≤350 mg/L ≤400 mg/L BOD5≤180 mg/L ≤200 mg/L NH3-N≤80 mg/L ≤100 mg/L

2、猪场污水水质的确定 规模化猪场使用配合饲料的成年猪，每天每头排有机物量为：COD含量，0.45 kg；DOD含量，0.11～0.18 kg；TS，0.44 kg；SS，0.35 kg；VS，0.33 kg。 目前，猪场有两种清粪方式：一是水冲清粪方式，主要广东等省；二是人工清粪为主、水冲为辅方式，主要在四川、湖北和湖南等，而且还有进一步扩大的趋势。后一种方式是本项目研究的对象。 鉴于地区和气候的不同，采用水冲方式的猪场，每头猪的排污量分别为40，30和25 L/d。相对应的万头猪排污量分别为200，125 m3/d。其粪水水质见表1。 据我们在1996年底对四川、湖北两省以人工清粪为主的猪场粪污排放情况的调查：猪粪尿的收集率为75%，每头猪每天排污量为10 L，故该粪水中的有机物含量，与表1中“40 L/d”所列数值相当。所以该项目猪场粪水水质确定为该值。 由于各猪场的污水在排放时，先经过原有的化粪池和排污沟再进入污水处理单元，因此在污水处理工程进入处实测的COD值一般只有6000～7000 mg/L。所以上述确定值，留有一定余量，作为本项目设计参数是可行的。

3、猪粪水粒度和沉降性能的测试 对鲜猪粪、水冲粪和人工清粪水进行测试，结果如下。

1)鲜猪粪含水率：70%左右。

2)猪粪颗粒粒度的分布见表2。 用40目的筛网进行筛分可将猪粪中82%—85%的颗粒去除，效果很好。

3)沉降性能测试。将筛分后的粪水经15min的沉降，其COD去除率如表3。 虽然静态试验与动态试验的结果有误差，但结果表明，猪粪水特别是新鲜粪水的沉降性能很好。

4、猪粪水的气浮试验 为了验证气浮对粪水的处理效果，我们将猪场原粪水和经厌氧处理后的上清液进行了气浮试验。其结果如下：

1)猪场原粪水不加药气浮试验，COD去除率�10%。

2)厌氧出水不加药气浮试验，其结果如表4。

3)原粪水加药气浮试验，结果见表5。 可见，采用加药气浮法处理高浓度猪粪水效果较好，但处理成本高；不加药气法处理厌氧出水效果也不高，所以气浮法在工艺中暂不予考虑。

5、猪粪水处理工艺流与参数的确定

1）工艺流程设计方案 根据上述试验，以人工清粪方式的猪场粪水处理工艺流程如图1所示。

2）工艺流程中各工序的参数设计 其中括号中的数值为去除率。

a. 原粪水水质 COD＝11 250 mg/L，BOD＝4 500 mg/L，SS＝8 750 mg/L。

b.原粪水经固液分离和沉淀池后的水质 COD＝6 750 mg/L(40%)，BOD＝3 300 mg/L(25%)，SS＝4 800 mg/L(45%)。

c.上述污水再经酸化调节池和厌氧池处理后的水质 COD＝1 000 mg/L(85%)，BOD＝330 mg/L(90%)，SS＝480 mg/L(90%)。厌氧池HRT＝3 d，酸化调节池HRT＝0.5，厌氧出水水质与现有大型猪场污水处理工程厌氧出水水质基本相同。

d.上述污水再经SBR处理后的水质 COD＝350 mg/L(70%)，BOD＝70 mg/L(80%)，SS＝145 mg/L(79%)。SBR的停留时间为0.5 d。至此，处理后的污水已达到了所研究的技术指标。如果再经小面积的水生植物塘深度处理，其结果将会更佳。

e.如果其猪场周围有一定的水面可供利用，则厌氧出水经预曝气池充氧后进入水生植物塘被过滤吸咐，也可达到排放指标。经计算，人工清粪的万头猪场，排污量为50 m3/d，只需0.5 hm2的水生植物塘。

三、结论

1)根据实验和以往实际工程中的经验，新鲜的冲洗粪水的沉降性能很好。即使在北方猪场，污水在猪舍粪沟沟沉积7—10 d，其沉性也较好，但沉降时间大约要延长到2—3 h，近一半的SS和COD可被去除。所以，在该工艺流程中，固液分离和沉淀是必不可少的，也是一种省投资、去除效果好的办法。

2)根据徐洁泉等同志的小试结果，采用UASB、UBF和折流式厌氧反应器对猪粪水进行处理，对它们的有机物去除率进行比较。其结果表明：进水10 000 mg/L左右，在10，15和25℃发酵温度下，有机负荷分别为2.29，2.59和5.59gCOD/(L·d)时，三种厌氧装置差异很小，均在91%左右。由于折流式池的运行管理比UASB简单，对高悬浮固体废水的适应必较强，没有三相分离器，工程投资较省，所以选用折流式池型是可行的。

3)由于粪水处理量很小，只有50m3/d，所以好氧处理采用间歇序批式完全混合的活性污泥法较为适宜。这样不仅节省基建投资，而且可在保证污水排放达标的前提下，根据进水负荷的大小，调节曝气时间，降低能耗。

4)由实际运行的效果来看，水生植物对粪水的深度处理十分有效。只要有足够的水面，达到BOD≤50mg/L应没有问题。即使没有足够的水面，在地区，作为好氧处理工艺的补充也是值得的。

5)溶气气浮工艺处理猪场粪水的试验结果表明，不加药的有机物去 效果较差；加药的有机物去效果较好，但处理成本较高(大约0.4元/m3)，猪场难以接受，而且气浮也可采用共它工艺取代：所以在该工艺流程中不予采用。如果有低价高效的絮凝剂时，是否可取代厌氧节艺是今后进一步探讨的课题。

总之，针对人工清粪方式的猪场粪水处理设计的该工艺流程方案，在目前情况下，是比较先进可靠、投资较省、运行管理方便的，是适合于我国国情的。 (本文来自：中国畜牧人论坛,http://www.xumuren.cn )