标准户用沼气池和红泥沼气袋处理养猪废水对比研究

--——368．-——江苏农业科学2013年第41卷第9期张进，余志耀，陆佳伟，等．标准户用沼气池和红泥沼气袋处理养猪废水对比研究[J]．江苏农业科学，2013，41(9)：368—371标准户用沼气池和红泥沼气袋处理养猪废水对比研究张进，余志耀，陆佳伟，赖超，许海鹏，葛少晨，单胜道，骆林平(浙江农林大学环境与资源学院，浙江杭州311300)摘要：以养猪粪尿为厌氧发酵原料，研究了标准户用沼气池和红泥沼气袋进出水COD、TN、NH一N、TP浓度和pH值变化及进水COD浓度与产气的关系。结果表明：浙江省临安地区12月初之前，标准户用沼气池和红泥沼气袋对养猪废水TN、NH一N、TP、COD去除效率基本相当，随后二者对各指标的去除率均出现下降，但红泥沼气袋降低更加显著。二者出水pH值没有明显差异。增加进水COD浓度可以提高产气量，但红泥沼气袋厌氧发酵产气受气温影响更加显著。关键词：厌氧发酵；养猪废水；COD；氮；磷；温度；产气中图分类号：$216．4文献标志码：A文章编号：1002—1302(2013)09—0368—032007年，我国规模化畜禽养殖业粪便产量2．43亿t，尿液产量1．63亿t，化学需氧量(COD)排放量达1268．26万t，总氮(TN)102．48万t，总磷(TP)16．04万t，铜2397．23t，锌4756．94t。畜禽养殖污染物排放总量大约是农村生活污染物排放总量的1．5倍，位居全国重点污染排放领域之首，严重影响村镇人居环境和人体健康。畜禽养殖业发展所造成的环境污染问题已经引起各级政府的高度重视，开展规模化畜禽养殖污染减排也已纳入国家“十二五”重点规划。浙江省是畜禽养殖大省，2006年浙江省畜禽养殖污水排放总量已达8700万t，其中铵氮(NH一N)、TP、TN排放量分别为1．9万、2．2万、3．7万t，COD排放量约20万t。随着畜禽粪便排放量的大增，畜禽粪便作为农业肥料的比例大幅下降，而且大部分粪便未经过无害化处理，据调查，全国90％的规模化养殖场缺乏必要的污染治理设施，养殖小区和养殖专业户对畜禽粪便的处置重视程度更低。沼气工程技术在规模化畜禽养殖场排泄物生态化、减量化处理和能源化、资源化利用中发挥核心作用，是我国处理畜禽养殖废水的主要工艺。我国很多省区均要求所有的规模化畜禽养殖场必须配有养殖废物的沼气发酵处理设施。根据沼气工程远景规划，到2020年，我国适宜农户沼气普及率有望达到70％。笔者对比了浙西北标准户用沼气池和红泥沼气袋2种不同类型的厌氧发酵沼气池对养猪废水的处理，考察COD、pH值、TN、NH一N和TP含量随时间的变化规律，并监测了进水COD与产气的关系，以期为该地区中小养猪户配备沼气发酵处理设施提供参考。收稿日期：2013—03—12基金项目：浙江省科技计划优先主题重大农业项目(编号：2010C12001)；浙江省环保科研计划项目(编号：2011B21)；浙江省科技计划公益技术研究社会发展项目(编号：2012(223058)。作者简介：张进(1979一)，男，山东兖州人，博士，副教授，主要从事污染土壤碳氮循环与植物营养、农业废弃物资源化研究。E—mail：jzhang@zafu．edu．cn。通信作者，单胜道，博士，教授，主要从事循环经济与环境科学研究。E—mail：shanshd@rip．sina．coin。1材料与方法1．1厌氧发酵沼气池标准户用沼气池为符合GB／T4750-2002(户用沼气池标准图集》的圆筒形沼气池(8m)；红泥沼气袋(福建思嘉公司)为方形户用密闭发酵袋(8m。)。2种厌氧发酵沼气池均为2011年8月新建。1．2试验地点与采样时间试验在浙江省临安市玲珑街道上山头村一养殖户家进行。厌氧发酵沼气池发酵原料主要成分为养殖户养猪废水，少量为秸秆和青草(猪圈垫料)。试验时间为2011年1O月至2012年1月，分别于10—30、11—15、12—01、12—15、12—30、O1—15取样。收集厌氧发酵池进出水水样，测定pH值及COD、TN、NH3一N、TP含量。1．3试验方法用PHS一3C便携式pH计(上海虹益仪器仪表有限公司)测定水样pH值，用重铬酸钾法测定COD，用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定TN、TP，用纳氏试剂比色法测定NH3一N⋯。1．4数据分析每个水样各指标平行测定3次，取平均值。采用origin8．5软件作图。2结果与分析2．12种不同类型厌氧发酵池处理养猪废水pH值的变化由表1可见，2011年l0月和11月，户用沼气池采集的进出水样pH值变化不大，12月水样pH值开始缓慢上升。整个检测时间段出水pH值普遍高于进水。红泥沼气袋pH值变化趋势与沼气池类似。采样期间水样pH值逐渐升高可能是因为低温导致产酸产甲烷菌活性降低。另外，随着气温降低，进入沼气池的粪水由稀变