畜禽粪便高效利用研究论文

集约化养猪场废水处理技术及应用养猪场废水是养殖业废弃物中最典型的一类污染物,主要包括猪尿、部分猪粪和猪舍冲洗水,属高浓度有机废水。由于养猪业属传统产业,用于废水处理的资金有限,所以养猪场废水处理各项指标要完全达标难度很大。迄今为止,国内外对养猪场废水处理已进行了大量研究和工程应用实践。文章分析总结了近3年来集约化养猪场废水处理的工艺研究和工程应用等方面的情况,现报道如下。1 猪场废水处理工艺目前,养猪场废水处理研究的工艺方法有物化处理、自然生态处理、好氧处理、厌氧处理等,实际工程应用中常常是这些处理技术的组合工艺。猪场废水悬浮物质浓度很高,悬浮物质是COD的主要来源之一,过高的悬浮物质将会影响后续生化处理的效果,所以在养猪场废水进入生化处理系统之前进行固液分离处理是必要的。固液分离机有振动筛、回转筛、水力筛和挤压式分离机等,其中挤压式分离机可以连续运行,效率较高。德国研制的FAN -SEPATOR的挤压式离心分离机,具有很好的分离效果,在我国的应用表明,悬浮物的去除效率较高,分离出来的泥渣含水率为80%左右。猪场废水氮磷含量很高, 采用磷酸镁铵(MgNH4 PO4 ·6H2O,俗称鸟粪石)化学沉淀法处理,使得废水中的氨氮转化为缓释肥中的营养元素,解决了氮的回收和氨的污染两大问题,同时达到较好的预处理效果,为后续的生化处理创造了条件。但该方法必须考虑废水中N、P、Mg的平衡问题,所以廉价的添加剂是化学沉淀法能否实际应用的关键。Lee S I等人利用海水或制盐工业中的废盐卤作为Mg2 + 添加剂,沉淀速度快,与添加MgCl2 作镁源对磷有等同的去除效果,是一种处理成本低廉的方法,但去除氨的效果不如添加MgCl2。自然生态法是运用生态学原理与工程学方法相结合的技术,应用较多的是稳定塘工艺和人工湿地系统。PoachM E[ 1 ]为了研究有机负荷和去除效果的关系,设计了6个并联的湿地- 池塘- 湿地处理系统,通过分别进水控制各处理单元的有机负荷,试验研究表明,最佳TSS、COD、TN、TP去除率分别为35% ～51%、30% ～50%、37% ～51%、13% ～26%,夏季处理效果明显优于冬季,处理效果受温度和降雨的影响较大。自然生态法处理建设费用较低,运行成本低廉,但受自然条件的影响较大,适宜于土地资源丰富的地区,具有良好的应用前景。好氧生化法主要有活性污泥法和生物接触氧化法。成文[2]采用接触氧化水解(酸化) -两段接触氧化-混凝工艺处理猪场废水,水解对CODcr有较高的去除率,稳定在60%～70%;接触氧化对COD的去除效果在50%左右。整个工艺对氨氮去除效果较好,出水氨氮在13～15 mg/L, CODcr在200～250 mg/L,经过聚合氯化铝混凝沉淀后,最终出水CODcr稳定在100 mg/L 以下,出水达到污水综合排放一级标准(GB8978 - 88) 。但该工艺程序复杂,占地面积大,对氨氮的去除效果还有待进一步研究。邓良伟[ 3 ]研究水解- SBR处理猪场废水,大大简化了处理工艺, 水解去除了大部分的COD, TP去除率达到55% ,但对氨氮去除效果不好;SBR对氨氮有较好的去除效果, TN的去除率为 ,氨氮的去除率在97%以上,但最终出水的COD残留量较大。猪场废水的高氨氮常常导致生化处理过程中碳源不够、C /N过低,从而影响总氮的去除效果,如果采用外加碳源则会增加处理成本。Ju -Hyun Kim等人利用序批式反应器( SBR) 实时控制工艺,采取补充源水作外加碳源的方式处理猪场废水,通过ORP以及pH值实时控制缺氧段、好氧段,TOC和总氮的去除率分别在94%和96%以上,能够有效除去TOC和TN,但对TP的去除效果不佳。猪场废水氨氮浓度高,对直接进行生化处理可能会产生影响,因此在生化处理前进行化学脱氮以减轻后续生化处理的难度,是目前猪场废水处理的一个新途径,于金莲等人提出了加石灰乳混凝沉淀- 脱氨- 好氧生化的联合处理工艺,在生化处理前进行混凝沉淀和脱氨预处理,一方面去除了大部分悬浮物和部分难降解有机物;另一方面提高pH值,脱除大部分氨氮,使后续生化处理降低能耗、容易达标。自然生态法和好氧处理都有各自的不足,自然生态法处理需要大面积的处理场地;好氧处理能耗大,去除污染物不完全。对于高浓度有机废水的处理,厌氧技术是必然选择之一。目前较常用也比较有效的处理方法是厌氧或厌氧+好氧后续处理工艺,研制高效厌氧反应器是猪场废水处理的关键。邓良伟等人利用内循环厌氧反应器( IC)处理猪场废水,水力停留时间0. 8～2. 0 d,COD 负荷3～7 kg / (m3 ·d) ,经过半年的运行,结果表明, COD 平均去除率为80. 3% ,耐冲击负荷好,BOD5 平均去除率为95. 8% , SS去除率为78. 5%。厌氧反应器中,部分有机氮转化为氨态氮,使得出水氨氮浓度比进水高2. 82% ,反应器对总氮、总磷的去除还需进一步的试验研究。一般而言,单纯使用厌氧工艺,出水有机污染物还很高,必须采用后续处理才能达到排放标准。考虑到SBR 对氨氮有较好的去除,杨朝晖等人提出沉淀- UASB - SBR工艺处理猪场废水,经厌氧消化可除去大部分的有机质,在SBR工艺中的曝气过程分为2个阶段,中间添置闲置阶段,既防止产生过多泡沫,又增强反消化作用。经过稳定运行, UASB 反应器COD 有机负荷稳定在8～10 kg/ (m3 ·d) , COD去除率达到70%左右,BOD5去除率80%左右,经SBR 处理可去除氨氮95% ～98% ,最终出水CODcr为186 ～412 mg/L, BOD5 为78～146 mg/L,氨氮为20 ～60 mg/L,出水仍残留部分生化处理难以去除的难降解有机物,这是因为厌氧消化较完全,消化液COD较低,而氨氮很高,导致后续生化处理碳源不足,影响了后续的处理效果。杨朝晖等人又研究水解酸化+好氧处理猪场废水工艺,采用水解酸化反应器(ASBR)进行厌氧处理,保持厌氧消化处理控制在水解、酸化阶段,使出水C /N 较高,保证了后续SBR的生化效果。经过最终混凝处理,COD去除率为99. 6% , BOD5 去除率为99. 8%, TN为88. 3% ,氨氮为99. 8% ,出水达到污水综合排放二级标准(GB8978 - 96) 。但水解酸化反应器COD 的容积负荷较低仅为2. 3 kg/ (m3 ·d) ,还需进一步研究提高其负荷。猪场废水中还存在大量细菌,如不经处理可能将大肠杆菌带入地表水和地下水,危害人类健康, JamesA Entry等人提出用水溶性的阴离子聚丙烯酰胺( PAM ) 处理猪场废水, 基建投资低、应用快捷。PAM、PAM与CaO复配和PAM与Al2 ( SO4 ) 4 复配能够使总的大肠杆菌和排泄物大肠杆菌减少30% ～50%,降低源水中的总磷、正磷酸根以及氨氮。正确的应用PAM及其复配物可以减少进入地表水和地下水中的污染物数量,保护水质。2 猪场废水处理技术应用情况目前,应用到实际工程上的猪场废水处理工艺有自然生态法处理、好氧处理、厌氧+好氧处理等。潘涌璋等人利用高级综合稳定塘处理猪场废水,经过稳定运行, 出水达到畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596 - 2001)的要求,氨氮在60 mg/L 左右,总氮没有考虑,总停留时间在20 d以上,占地面积大,适合于土地资源较丰富的亚热带山区。由于凤眼莲对水体中的污染物质和营养物质有较好的吸收,]考虑用凤眼莲处理猪场废水,工艺流程如下:该凤眼莲生化处理系统对COD 的______去除率为43%～69% ,对总氮的去除率为55% ～72% ,对氮元素的吸收量很大,同时对总磷、挥发酚等污染物都有较好的去除效果。该处理系统的停留时间为30 d,日设计流量为600 m3 ,但需要较大的处理场地,且受气候条件影响很大,这都限制了该工艺的应用。目前,厌氧+好氧处理工艺应用较为广泛。胡海良等人将环形生活污水高效净化沼气装置应用到猪场废水的处理上,废水经过高效净化沼气装置后进入接触氧化池,进行自然曝气去除CODcr和BOD5 , 该工艺对COD、BOD的去除率达到90%以上,但出水氨氮为100～200 mg/L,去除效果不好。邓良伟等人进行了厌氧- 加源水- 间隙曝气(Anarwia)的研究,此工艺是厌氧+ SBR工艺的改良,因为厌氧消化较完全,导致好氧处理中C /N较低,影响后续消化效果,如果添加外源碳源或外源有机物提高C /N,运行成本随之增高,故提出了部分猪场废水进入厌氧池进行厌氧处理,另一部分进入沉淀配水池与厌氧出水混合后再采用间歇曝气的序批式反应器( SBR)处理,经过一年的生产性试验,该改良工艺对COD、氨氮、TN的去除率分别为93. 1% ～97. 4%、98. 2% ～99. 5%、93. 1% ,但最终剩余难降解的有机质还需要进一步物化处理才能达到排放标准。3 其他相关处理技术猪场废水处理还有其他的相关处理技术,如从养猪场生产过程的环境管理上考虑,在源头改进工艺减少排污,减轻污染。采用干清粪工艺取代水冲式清粪就是一种较好的方法,干清粪工艺是将粪便单独清出,不与尿、污水混合排出,这种工艺固态粪便含水量低,粪中营养成分损失小,肥料价值高,便于堆肥和其他方式处理,还可以节约用水,减少废水和污染物排放量,易于净化处理,是目前理想的清粪工艺。以万头规模化养猪场为例,将现有的水冲粪工艺改为干清粪工艺,每年可减少污水排放5. 5万吨,既节约了用水,又减少了污染。王德刚等人提出“零污染”干式法养猪,即在栏舍内铺上敷料,将猪的粪尿吸附混合,生物处理后进行二次发酵,并经工艺处理合成生态有机肥,对周围环境达到“零污染”的排放效果,同时降低猪群疾病发生率,加快生长速度,提高饲养效益以达到较好的经济效益、环境效益。目前很多学者提出了不少猪场废水处理的新方法,但都只停留在试验室小试阶段,真正应用到生产中还需要进一步的研究试验。邓良伟等人利用秸秆作为载体进行堆肥,在堆肥发酵过程中,产生的生物热蒸发浓缩“猪场废水”,达到处理猪场废水和生产有机肥的目的。以秸秆为载体用猪粪水及其厌氧消化液进行堆肥处理,其吸水比可达1∶5. 94～1∶6. 65,堆肥含水率基本在70%以上,超过一般堆肥过程含水率( 50% ～60% ) ,且能保持较长的高温期,说明以秸秆为载体吸收猪粪水在高温条件下进行堆肥的工艺路线是可行的。在堆肥过程中,氮、磷、钾是一个累加的过程,所获得的堆肥是一种肥效较高的有机肥,但该工艺消耗猪场生产废水有限,仅限于小规模的污水处理,对于大规模的猪场废水处理还需研究探讨。4 结论与展望根据以上分析,解决猪场废弃物污染问题,首先应当加强猪场环境管理,从源头污水减量化考虑,采用“零污染”干式养猪,减少用水量,基本实现零污染物排放;或采用干清的方式代替水冲,既不会流失营养物质,又可以大大减少废水的排放。养猪业属于传统产业,猪场废水处理必须寻求经济可行、处理效果好的方法。开发经济有效的处理工艺是目前猪场废水处理的重点。高效厌氧反应器的研制、氮磷污染物的去除、沼气发电技术及无害化资源能源的回收是今后猪场废水处理的重要研究方向。参考文献:[ 1 ] POACH M E. SwineWastewater treatment bymarsh - pond - marshconstructed wetlands under varying nitrogen loads [ J ]. EcologicalEngineering, 2004 (23) : 165 - 175.[ 2 ] 成文. 养猪场废水处理工艺研究[ J ]. 环境污染与防治, 2000, 22(1) : 24 - 27.[ 3 ] 邓良伟. 水解- SBR工艺处理规模化猪场粪污研究[ J ]. 中国给水排水, 2001, 17 (3) : 8 - 11.[ 4 ] 余远松. 凤眼莲水生生态系统处理大型养猪场废水的应用研究[ J ]. 农业环境保护, 2000, 19 (5) : 301 - 303.畜禽粪便用于生产饲料的方法随着我国畜牧业的蓬勃发展,生产规模化、集约化趋势越来越明显,在给人类提供丰富的畜禽产品同时,由于规模化养殖场的畜禽粪便和污水多不处理直接用作肥料,某些地区甚至直接排入江河,造成严重的环境污染。其实,畜禽粪便并非完全是不可利用的废物,粪便中有一部分营养物质能被动物直接再吸收,还有一部分物质可通过处理再被动物吸收。现在被各国所接受和使用的主要处理方法有以下几种。1 干燥法一般只适用于营养物质含量较高的鸡粪。1. 1 自然干燥将新鲜粪便单独或掺入一定比例糠麸拌匀后,摊在水泥地面或塑料布上,随时翻动,自然风干、晒干,然后粉碎,掺到其他饲料中饲喂。此法成本较低,操作简单,但受天气影响大,晒干时造成的环境污染大。1. 2 加温干燥干燥快速,可达到灭菌、灭杂草籽和去臭的目的,但是经处理后的粪便养分损失较大,成本较高。1. 2. 1 低温干燥 将畜禽粪便运到装有机械搅拌和气体蒸发的干燥车间或干燥机、隧道窖中,在70 ～500 ℃的温度下烘干,使畜禽粪便含水量降到13%以下,再储藏和利用。1. 2. 2 高温快速干燥 将含水量为70% ～75%的畜禽粪便通过高温快速干燥机,在不停旋转的干燥机中,畜禽粪便通过间接加热( 500 ～700 ℃) , 12 s左右,含水量即可降至13%以下。1. 3 微波处理干燥

——精品资料—值得收藏—值得下载—— 畜禽粪污资源化利用经验材料 多措并举 狠抓落实 全力推进畜禽粪污资源化利用进程 近年来，我区以畜禽科学养殖、粪污生态化处理和循 环综合利用为重点，以改善环境质量、保护水资源、保障饮 用水安全为核心，以推进经济、社会、环境协调发展为目标。

通过推广科学养殖、标准化生产，加强奶牛养殖小区（场） 粪污防治和规范化管理，实现粪便减量化、资源化、无害化， 改善农村生态环境， 推动畜禽养殖业健康可持续发展。

目前， 我区奶牛存栏 万头， 肉牛存栏 万头， 肉羊存栏 万只，生猪存栏 万头，家禽存栏 100 万羽（只）。建成 奶牛规模养殖场 （园区） 130 个， 其中规模化养殖场 73 个 （存 栏奶牛 万头），奶牛规模化养殖比例达到 76%。畜禽 粪污年产生量为 129 万吨。我们的主要做法及成效是： 一、高度重视，精心组织 随着我区以奶产业为主的畜牧业的快速发展，粪污循环 利用设施设备不完善，养殖设施建设与粪污收集、处理利用 ——精品资料—值得收藏—值得下载—— 模式不相适应，对我区环境保护构成巨大压力，规模养殖场 粪污处理工作迫在眉睫。为此，我区高度重视畜禽粪污资源 化利用工作，并作为当前稳定畜牧业发展的一项重要工作来 抓，周密安排部署、精心组织实施，着力抓紧、抓实、抓出 成效。一是成立组织机构。成立由主管副区长任组长，农科 局局长任副组长，发改、环保、财政、土地等部门负责人为 成员的畜禽粪污资源化利用工作领导小组。二是制定细化方 案。进一步明确畜禽粪污资源化利用工作目标任务、建设内 容、工作进度、工作措施等，确保工作有条不紊、扎实有序 推进。三是加强协调配合。明确细化成员单位责任分工，定 期召开成员单位联系会议，研究解决工作中存在的突出问 题，形成定有目标、管有措施、抓有成效、上下联动、齐抓 共管的工作格局。

二、强化责任，落实主体 我区按照“谁污染、谁治理，谁破坏、谁恢复”的原则， 进一步落实养殖场环保治理主体责任，靠实职能部门环境监 管主体责任。督促养殖场提高自律意识、规范企业行为，加 大污染防治设施配套建设，积极防范环境风险，确保环境安 全。一是与辖区 130 个奶牛规模养殖场（园区）签订畜禽粪 污减排目标管理责任书，明确建设内容、工作进度、工作措 施等。二是严格落实“属地管理”原则，由各乡镇负责督促 落实辖区规模牧场畜禽污染治理工作，区农牧和科学技术局 ——精品资料—值得收藏—值得下载—— 会同区环境保护和环境卫生综合管理局对辖区域内规模养 殖场进行全面监管，对未完成畜禽粪污减排任务的乡镇提请 区委、政府追究相关人员责任。三是建立奖惩制度，对按期 完成畜禽粪污资源化利用工作的畜禽养殖场给予一定资金 奖励，并在项目申报中优先安排；对未按期完成治理任务、 环保验收不合格或存在严重环境问题的规模化养殖场（小 区），严格按有关规定进行处理，并通报同级相关部门，畜 牧部门不再核发动物防疫条件合格证，相关部门不得给予资 金扶持，在项目申报中不予安排。

三、突出重点，稳步推进 一是自 2010 年以来，我区凡新建的奶牛标准化规模养 殖场必须建设牛粪堆集场地，经过高温发酵后，用于青贮玉 米种植基肥等，实现奶牛养殖小区（场）粪污治理减量化、 无害化、生态化和资源化，改善农村环境质量。二是停止批 建以农户分散养殖为主的养殖小区建设，加大对家庭牧场和 大型养殖场建设的政策支持力度，加强规模牧场粪污处理相 关配套设施建设，积极引导畜禽养殖业由分散养殖向规模化 养殖转移，大力度推行畜禽粪便干湿分离、雨污分流、建设 粪便堆场、污水/尿液储存池、沼气发生池和生产有机肥等 处理措施，减少粪污污染程度，保护周边生态环境。三是全 面加强对养殖区的监测检查工作力度，对污染控制设施不 全、排污不达标的养殖区，督促其限期治理整改，重点加大 ——精品资料—值得收藏—值得下载—— 对水源保护区周边养殖区的监测检查工作频次，切实保护水 源地水域环境安全。四是加大粪污综合利用力度。先后建设 大型能源沼气 19 处，户用沼气 8630 座，年处理畜禽粪便 15 万吨，生产沼肥 20 万吨，其中沼液 8 万吨，沼渣 12 万吨， 沼气 420 万立方米,沼气生活用户 11000 户；引进建成有机 肥加工企业 6 家，年处理畜禽粪便 50 万吨，年产有机肥 30 万吨；积极推广沼渣、沼肥、有机肥及畜禽粪便发酵直接还 田等综合利用技术，在 11000 栋温棚中全面使用有机肥，建 成高闸、金积、金银滩、东塔寺、扁担沟 5 个万亩有机瓜菜 果基地，形成种养废物利用的循环经济链。全区年沼肥综合 利用面积 2 万亩，有机肥利用面积 28 万亩，亩均减少使用 化肥使用量 20—30%，亩均节省化肥约 30 公斤，亩均节本增 效 100 元。动物粪便得到有效利用，减少了对环境的污染。

虽然我区畜禽粪污资源化利用工作取得了一些成效，但 还存在着资金少、专业人才缺乏、资源化利用率低、环保压 力较大等问题。

下一步，我们将继续在加快畜禽粪污资源化利用上做文 章，构建起资源节约、清洁生产、粪污循环利用、鲜奶安全 优质的生态循环奶业发展路径。重点采取以下措施：一是加 大政策措施扶持。坚持产业政策、财政政策、金融政策相结 合。加大对规模化养殖场畜禽粪污资源化利用的扶持力度， 创新产业扶持机制，逐步完善政策性资金扶持考核机制，充 ——精品资料—值得收藏—值得下载—— 分调动企业、专业合作社、养殖大户的积极性，不断提升畜 禽粪污资源化利用水平。二是完善利益导向机制。健全市场 化利益分配机制，引导和鼓励社会资本投资畜禽粪污资源化 利用产业。建立激励补偿机制，加大畜禽粪污资源化利用扶 持力度，尽快出台相关管理办法，对规模化养殖场禽粪污资 源化利用进行补贴，推动畜禽粪污资源化利用工作顺利开 展。三是探索多元化的投资机制。在支农资金、小额贷款、 保险等方面给予畜禽粪污资源化利用支