规模化养殖场污染治理方案比选及优化_陈俊杰

1引言多年来，厌氧发酵沼气工程被证明为大中型畜禽养殖场粪污治理最有效的技术，特别是2008年农业部斥资30亿元用于建设225万户户用沼气，3万多个农村沼气乡村服务网点以及7500多个养殖小区和联户沼气工程，大大刺激了沼气工程的发展［1］。本文通过河南省年出栏3万头以上大型养猪场实地调研，分析目前大型养殖场污染治理现状，提出年存栏10万头大型生猪养殖场污染治理优化方案。2厌氧发酵大型沼气工程工艺比选经过20多年的大中型沼气工程尝试和探索，证明比较成功的技术有UASB，USR和CSTR等工艺。2.1升流式厌氧污泥床（UASB）工艺流程是先对养殖场污水进行固液分离，污水尽可能均匀地引入UASB反应器底部，在厌氧状态下反应，分解有机物，产生沼气。通过气、液、固三相分离器，可使反应器中保持高活性及良好沉淀性能的厌氧微生物经分离污泥颗粒沉淀到污泥床，气体进入集气室。所产气体（沼气）含甲烷大于50％，可作为能源再次利用，主要用于发电、锅炉燃烧等，既可去除有机污染物，又可回收能源。出水往往需进一步好氧处理，进行达标排放。是一种以环保治理为主、生产能源为辅的能源环保型沼气工程工艺。2.2升流式厌氧固体反应器（USR）工艺流程是先对畜禽粪便及其他有机物进行预处理，除去大颗粒和粗纤维物质（进料TS浓度3%～5％）后，进入USR反应器，USR反应器采用上流式污泥床原理，不使用机械搅拌，产气率视温度不同在0.4～1.2之间。沼渣沼液COD浓度含量很高，不适宜好氧处理达标排放，一般用于农田施肥进行生态化处理，是典型的能源生态型沼气工程工艺。采用USR工艺产生的沼气如进行热电联产（CHP），热能输出部分可满足20℃左右原料的升温要求，在我国北方地区的冬季，自身热量无法满足运行要求，需要使用锅炉或其他能量进行加热。2.3完全混合式厌氧消化器（CSTR）工艺流程是先对各类畜禽粪便及其他有机物进行粉碎处理，调整进料TS浓度8%～13％范围内，进入CSTR反应器后，CSTR反应器采用上进料下出料方式，并带有机械搅拌，产气率视原料和温度不同在0.8～5.0之间［2］。沼渣沼液COD浓度和TS浓度含量高，一般不经固液分离即可直接用于农田施肥，是典型的能源生态型沼气工程工艺。采用CSTR工艺产生的沼气如进行热电联产，热能输出部分可满足大部分北方地区冬季的原料加热要求，不需外来能源加热。2.4各工艺技术比选情况对上述各工艺技术进行详细对比情况见表1。规模化养殖场污染治理方案比选及优化陈俊杰1，2李顺灵1，2（1.河南金谷实业发展有限公司，河南郑州450053；2.郑州市污水处理工艺设备工程技术研究中心，河南郑州450053）摘要：通过大型规模化养殖场现场调研，按照清洁生产和循环经济发展模式，提出切实可行的生猪养殖场污染治理和废物资源化利用方案。关键词：规模化养殖场；污染治理；废物资源化Abstract：Throughaninvestigationonlarge-scalefarmsfield,accordingcleanproductionandrecyclingeconomydevelopmentmodel，thefeasibleprogramofpigfarmpollutioncontrolandwasteresourceutilizationwasgiven.Keywords：large-scalefarm;pollutioncontrol;wasteresource中图分类号：X713文献标识码：A文章编号：1674－1021（2010）01-0052-02收稿日期：2009－10－12；修订日期：2010-01-04。作者简介：陈俊杰，男，1982年生，主要从事废水处理工艺设备技术研究。52环境保护与循环经济表1几种厌氧工艺技术特点对比情况类别原料要求原料TS浓度/（%）水力停留时间/d单位耗能单池容积/m3产气率/（%）经济效益操作难度CSTR所有类型原料5~1310~30低300~30000.8~5.0较高复杂UASB高COD污水<21~5中等200~30000.3~0.8较高中等USR粪便3~58~15中等200~20000.4~1.2偏低中等序号12345678重点考虑可操作性、处理效果和投资情况，综合对比分析：UASB厌氧反应器技术更适用于年存栏10万头生猪养殖场大型沼气工程。3大型规模化养殖场污染治理工艺优化3.1传统工艺技术概述总体上说，大型规模化养殖场废水综合治理工艺主要包括以下2种：“能源生态型”处理利用工艺：畜禽养殖场污水经厌氧消化处理后作为农田水肥利用的处理利用工艺。“能源环保型”处理利用工艺：畜禽养殖场的畜禽污水处理后达标排放或以回用为最终目标的处理工艺。有研究表明［3］：采用“能源生态型”处理利用工艺，每头猪年排泄量需要7hm2的农田来