北票某种猪场粪便污水治理模式调研和处理效果解析

陈贺亮，程辑鑫

（辽宁省生态畜牧业管理站，辽宁 沈阳 110161）

北票某种猪场粪便污水治理模式调研和处理效果解析

陈贺亮，程辑鑫

（辽宁省生态畜牧业管理站，辽宁 沈阳 110161）

北票某种猪场选择HDPE防渗膜作为建筑材料，利用沼气工程处理畜禽粪便污水，HDPE膜沼气池施工过程简单，成本低廉，适合作为畜禽规模养殖污水贮存池的建筑材料。监测数据显示，污水初始污染程度很高，经过处理后，出水样中悬浮物降解率为81.8%，COD降解率为80.0%，BOD5降解率为66.4%，沼气池厌氧处理作用明显，并有效保留了氨氮和总磷等养分，有利于作为液态肥使用。

粪污治理；沼气工程；HDPE防渗膜

北票某种猪场总占地面积460亩，共有猪舍89栋，建筑面积4.9万平方米，常年饲养长白、大白、杜洛克纯种猪，繁育二元母猪和商品猪，设计饲养基础母猪3 000头。经猪场估算，常年存栏量为1.1万头，年饲养量6万头，其中可出栏5.64万头；全场年产猪粪量达4 000 t，年产污水9 000 m3。猪场产生的粪污对周边环境保护造成很大压力，急需按减量化、无害化、资源化、生态化的原则对粪污处理设施进行升级改造，推行“四改两分再利用”技术，达到种养结合、防治环境污染的目的。

1 粪污治理模式和工艺流程

北票某种猪场根据本场和周边环境的实际情况确立了“三沼”综合利用、厌氧发酵的治理模式。见图1。

2 粪污的清理和控制

猪场采用干式机械清粪、高压水冲洗猪舍的方法，即将圈舍固态猪粪用自动刮粪板刮出外运堆放发酵，剩余粪尿用水冲洗，通过排污暗渠进入沼气池。生产中配套采用雨污分流、暗道排污、夏季机械降温等节水控污技术，控制养殖用水总量，减少污水产生量和污染物浓度，降低治理难度和成本。

图1 沼气工程工艺流程Fig.1 Biogas plant technologica l process

3 HDPE膜沼气池的应用

3.1 HDPE膜沼气池和沼液池设计规模 北票某种猪场根据本场常年存栏规模，设计建设3 500 m³HDPE膜沼气池1座，联通建设8 000 m³沼液池1座。

3.2 HDPE膜沼气池的优点 北票某种猪场选择用HDPE防渗膜为基础材料建设沼气池。HDPE膜沼气池是在开挖好的土方基础上，采用优质HDPE膜进行底部防渗和顶膜密封形成的一种厌氧反应器。在HDPE膜沼气池内，污水有机物在微生物作用下降解转化生成沼气，系统配置沼气净化和利用设施，设有污泥收集干化设施。HDPE膜沼气池具有建设成本低、施工简单、建设周期短、运行安全性高、工艺流程短和维护方便等特点。

3.3 HDPE膜沼气池和沼液池的施工要点 HDPE膜沼气池施工过程简单，包括土方开挖、基础夯实、集气管铺设、底膜和边坡铺设、顶膜铺设和沼气利用设施安装等过程。

3.3.1 土方开挖 沼气池土方开挖的尺寸：长50 m、宽20 m、深5 m，坡长7.5 m；池体的尺寸：长38 m、宽20 m、深5 m；池底的尺寸：长28 m、宽10 m，容积3 500 m³。沼液池土方开挖的尺寸：长50 m、宽40 m、深5 m，坡长7.5 m；池体的尺寸：长38 m、宽40 m、深5 m；池底的尺寸：长28 m、宽20 m，容积8 000 m³。沼气池坡度小于40°，坡面应平缓，坡度均匀、一致。基面经过干燥、夯实、平整，无开裂、无明显尖凸、凹陷，垂直深度25 mm内无树根、瓦砾、石子、钢筋头、玻璃屑等尖锐杂物。基面上的阴阳处做圆滑过渡处理，其半径不小于0.5 m。基底表面干燥，碾压密度达到《聚乙烯（PE）土工膜防渗工程技术规范》（SL/T231-98）的要求。沿沼气池池边1.5 m处挖锚固沟，锚固沟宽1 m、深1 m；沿沼液池池边1 m处挖锚固沟，锚固沟宽0.5 m、深0.5 m，阴阳角做圆滑倒角处理。

3.3.2 管道铺设 沼气池开挖后，根据现场实际情况开挖盲沟，铺设进水管、出水管、排渣管、沼气出气管等。排渣管底部紧贴底膜。沼气池输气管使用200 mm PE管，能够承受10 kpa以上压力。输气管道安装前，要检查是否漏气。输气管走向要合理，要有坡度，朝沼气方向倾斜0.05%，长度越短越好，不要盘成圈，避免增长管道距离而使沼气压力损失增大。气水分离器安装在输气管最低处。每根排渣管连接1个排渣池，排渣管可铺设于底膜上。进水管、出水管管道节点采用挤出式焊接方式密封固定。

3.3.3 土工布和HDPE膜铺设 沼气池和沼液池进行防渗施工，采用600 g短纤土工布进行保护衬垫，保护防渗层不受损坏。铺设HDPE防渗膜是整个防渗系统中一道关键的工序，铺设前要开包检查HDPE膜，记录并修补已发现的机械损伤、生产创伤、孔洞和折损等缺陷。采用1.0 mm厚度的HDPE防渗膜进行底部防渗，膜与膜之间接缝的搭接宽度不小于100 mm，使接缝排列方向平行于最大跛脚线，即沿坡度方向排列。HDPE膜焊接多使用楔焊机和挤压熔焊机。接缝宽度范围内有两道焊缝（双保险），每道焊缝宽度不小于10 mm，焊缝处HDPE防渗膜熔接为一个整体，不得出现虚焊、漏焊或过焊。避免边坡膜面“起鼓”或“悬空”。沼气池基础设施、管道铺设、底膜铺设都完成后，采用1.5 mm厚度的HDPE膜做整体焊接，进行顶部覆盖。HDPE底膜铺设后，素土填20 cm厚度，待铺顶膜后，锚固沟用素土填平夯实。

3.4 HDPE膜沼气池和沼液池成本分析 猪场常年存栏规模1.1万头，经核算，建设3 500 m³沼气池和8 000 m³沼液池的总投资为153.27万元。建筑工程费为114.6元/m³。HDPE膜沼气池用到的600 g短纤土工布为8.5元/m2、1.0 mm HDPE膜为21元/m2、1.5 mm HDPE膜为29元/m2，加上PE管和PVC管的少量费用，建筑材料费为34.4元/m³，沼气池整体工程造价为149元/m³。HDPE膜沼液贮存池仅用到600 g短纤土工布和1.0 mm HDPE膜，建筑材料费更为低廉，仅为11.8元/m³，沼液池整体工程造价为126.4元/m³。周边同期建设的钢筋混凝土结构的多级污水沉淀贮存池整体工程造价为244元/m³。HDPE膜沼液贮存池每立方米的整体工程造价仅为钢筋混凝土结构多级污水沉淀贮存池的51.8%，更适合在粘性土质、地下水位较低的地区建设超大型污水贮存池。小型猪场或规模养殖户建设小型污水贮存设施，若可节省部分人工费用，将更加经济实惠。

4 粪肥资源的综合利用和效益预估

4.1 沼气的利用 粪污通过厌氧发酵处理后，沼气池所产生的沼气用于场区餐饮、取暖，条件成熟时将用于发电。据企业预估，年可产生沼气24万立方米，相当于171 t标准煤，价值20.5万元。产生出的沼渣、沼液，定时清理，进入沼渣池和沼液池贮存。

4.2 沼渣的利用 沼渣是沼气发酵后残留在沼气池底部的半固体物质，含有30%～50%的有机质、10%～20%的腐殖酸、0.8%～2%的全氮、0.4%～1.2%的全磷和0.6%～2.0%的全钾，是一种优质肥料。固液分离后，沼气池年排出沼渣2 500 t，经过堆积发酵后，沼渣可以50元/t的价格出售至有机肥加工厂和周边农户，年可收益12.5万元。

4.3 沼液的利用 沼液是沼气发酵后的残留液体，其总固体含量小于1%，沼液中含有作物生长所需的氮、磷、钾等营养元素。猪场所在乡镇设施农业比较发达，棚果协会有会员500多户，周边有蔬菜大棚1 000余亩、枣树林2 000余亩。猪场已与周边农户和棚果协会签订了土地消纳协议，沼液无偿供给周边耕地、蔬菜大棚和果园作为有机肥使用。朝阳地处半干旱地区，水资源匮乏，猪场通过种养结合的方式，将沼液等废弃物资源化利用，起到了减少化肥使用、减少土地板结、增加土壤肥力、提高作物产量、缓解农业用水紧张等作用。

5 处理效果

2015年4月下旬，通过对猪场污水处理设施进水口和出水口进行采样、检测，得到表1试验数据。

数据显示，污水经过HDPE膜沼气池处理后，沼液pH变化不大，呈弱碱性，氨氮和总磷含量在处理前后变化不大，有效地保留了氨氮和总磷等养分，更有利于作为液态肥使用。污水进水样中悬浮物为6 700 mg/L，说明污水中的固体物质，包括不溶于水的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等含量很高，造成污水很浑浊。污水进水样中COD为9 478 mg/L，而BOD5仅为238 mg/L，说明污水中不可被微生物降解的有机物含量过高，污染程度很高。沼液出水样中悬浮物降解率为81.8%，COD降解率为80.0%，BOD5降解率为66.4%，说明沼气池的厌氧处理作用十分明显，只是污水初始的污染物基数过高，造成处理后指标仍然较高，但随着气温的升高，沼气池的厌氧发酵能力将会增强。

表1 2015年4月北票某种猪场污水监测数据Table1 The Sewage monitoring data of a pig breeding farm in Beipiao in april 2015

根据以上分析，猪场应进一步加强干式机械清粪的管理，及时将圈舍内的固体粪便和杂物清除，在高压水冲洗猪舍前尽量减少固体污染物的含量；科学、合理控制饲料中营养物质用量，减少随着粪便排出的饲料中未被消化吸收的有机物，从源头上实现污染的减量化；根据实际情况，可在饲料中添加酶制剂，补充猪体内源酶的不足，消除饲料中的抗营养因子，降低肠道食糜的黏度，提高营养物质的消化率和吸收率，同时也就减少了排泄物中有机物的含量，减轻了环境污染的压力。

Faeces and sewage treatmentmode research and effectanalysis ofa pig breeding farm in Beipiao

Chen Hel iang,Cheng Jixin
（The Ecological Animal Husbandry Management Station of Liaoning Province,Liaoning Shenyang 110161）

A pig breeding farm in Beipiao selected the HDPE geomembrane as bui lding materials, the use of manure biogas project.The const ruction process of HDPE geomembrane is simple,and the cost is low,which is suitable for the const ruction of the storage tank of livestock and poul try. Monitoring data show that the initial ef f luent pol lution degree is very high,af ter t reatment,water suspended mat ter degradation rate was 81.8%,COD degradation rate was 80.0%,BOD5 degradation rate was 66.4%and anaerobic digesters treatment ef fect is obvious,and ef fectively preserve the ammonia nit rogen and phosphorus and other nut rients,can be used as liquid fer til izer.

Faeces and sewage t reatment;Biogas plant;HDPE geomembrane

X713

1672-9692(2015)07-0051-04

2015-06-06

陈贺亮（1980-），男，本科，助理畜牧师，主要从事畜禽规模养殖粪污治理等工作。