3种猪场废水收集方式在新型UBF综合系统中的应用效果

白红杰， 范 磊， 高彬文， 赵 博

(1.河南农业高新技术集团有限公司，河南郑州 450002；2.河南省农业科学院畜牧兽医研究所，河南郑州 450002)



3种猪场废水收集方式在新型UBF综合系统中的应用效果

白红杰1， 范 磊1， 高彬文2， 赵 博1

(1.河南农业高新技术集团有限公司，河南郑州 450002；2.河南省农业科学院畜牧兽医研究所，河南郑州 450002)

摘要[目的] 探索适合规模化养猪场的粪污收集方式。[方法] 以规模化猪场清粪方式(水冲粪、水泡粪和干清粪)产生的废水为研究对象，3家猪场都使用新型UBF综合系统，对3家猪场废水处理前后进出水量、CODCr、BOD5、SS、处理时间等进行对比。[结果] 与水冲粪、水泡粪相比，干清粪方式污水在新型UBF系统处理中的净化效果更好， CODCr去除率为98.0%，BOD5去除率为98.9%，SS去除率为99.0%，达标处理时间7 d, 废水排放量最小。干清粪方式是规模化猪场废水收集的最佳选择。[结论] 干清粪方式结合新型UBF养猪污水处理综合系统是一项经济、环保、可操作模式，适宜在规模化猪场中推广使用，具有较高的推广价值和应用前景。

关键词猪场废水；收集模式；新型UBF综合系统

以万头猪场为例，存栏猪平均日产粪量10 t左右，日均排尿量约为16 t，日均粪尿量合计26 t，年排粪尿量约9 500 t。养猪废水主要来自猪尿、粪便水、场地冲洗水及员工生活污水,废水中含有大量的有机物、氨、磷、固体悬浮物和微生物病原体,是一种高浓度的有机废水。目前，在规模化猪场中废水收集方式还没有固定模式、污水处理工艺不规范、处理技术不成熟，普遍存在处理效果不佳、出水水质不达标及处理费用高等问题[1]。为了探索适合规模化养猪的粪污收集方式，笔者自2013年9月开始在河南省3家养猪场处理使用新型UBF系统，为期进行2年的跟踪对比试验，并评价3种废水收集方式在新型UBF系统中的使用效果，以期有效抑制养猪业对周围环境的污染和降低防疫成本[2]。

1材料与方法

1.1试验地点及时间试验于2013年9月至2015年8月进行，3家猪场清粪方式为：河南大红猪场为水冲粪、南阳常旭猪场为水泡粪、河南农科种猪场为干清粪。3家猪场污水处理工程均由河南林泉环保科技有限公司设计建造，并统一采用新型UBF工艺。

1.2试验设计①以3种清粪方式污水处理达标为依据，试验过程中保持每天测量2次，记录处理过程中需要的不同处理时间和各种耗材、耗能；②采用3种废水处理以第一个达标时间(10 d)为准的定时测定法，也采用每天测量3次各种试验数据，10 d时对3种污水水质进行检测。分析3种清粪方式污水处理效果的异同，分析清粪工艺对后期污水处理的影响。

1.3废水收集方式猪场清粪方式的选择要视当地和各场实际情况因地制宜确定。目前规模化猪场有3种主要清粪方式：干清粪、水冲粪和水泡粪(自流式)[3]。

1.3.1水冲粪。水冲粪是舍内用水冲洗使粪尿污水混合进入粪沟，粪水顺粪沟流入粪便主干沟[4]，进入地下贮粪池或用泵抽吸到地面贮粪池。1个万头猪场每天需消耗水200～250 m3。水冲粪污水中污染物浓度高，固液分离后大部分可溶性有机质及微量元素等留在污水中，后期污水处理过程复杂而且费用很高。

1.3.2水泡粪。水泡粪清粪工艺是在水冲粪工艺的基础上改造而成。在猪舍内的排粪沟中注入一定量的水，粪尿、冲洗和饲养管理用水一并排放缝隙地板下的粪沟中，并保持一定的深度，贮存一定时间后(一般为1～2个月)，待粪沟装满后，打开出口的闸门，将沟中粪水排出。粪水顺粪沟流入粪便主干沟，进入地下贮粪池或用泵抽吸到地面贮粪池。水泡粪中的有机可溶化经过长时间的浸泡后，便于后期污水处理。与水冲粪相比，水泡粪这种废水收集方式节约了用水，降低劳动强度，但是猪舍内有害气体会影响猪只和饲养人员健康[5]。

1.3.3干清粪。干清粪主要工艺是粪尿一经产生就分离出来，粪便在地板上，尿液进入尿沟后经下水道流出。这种废水收集方式能满足清污分流、粪尿分离、干湿分离，减少废水中污染物浓度[6]。干清粪工艺分为人工清粪和机械清粪2种。

1.4新型UBF处理工艺新型UBF反应器2座并联运行，每套系统设施(每套250 m3/d)；设计污水停留时间为6～10 d。污水量少时可使用1台UBF，单体结构形式为改进型的强化钢板圆柱体，高度10 m，直径12 m，有效容积660 m3，底部为配水系统，上部为厌氧过滤填料层。改进后的新型UBF集生物反应与沉淀于一体，借鉴流态化技术处理生物的一种改进反应器，以设备内的软性填料为流化载体。污水作为流水介质，厌氧微生物以生物膜形式结在砂和软性填料表面，在循环泵或污水处理过程中产甲烷气时自行混合，使污水成流动状态。污水以升流式通过床体时，与床中附着有厌氧生物膜的载体不断接触反应，达到厌氧反应分解、吸附污水中有机物。新型UBF综合系统内污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20～30 g/L；容积负荷率高，在中温发酵条件下高达15～40 kg COD/(m3·d)，反应器积累微生物能力增强，废水在反应器内的水力停留时间缩短。它将出水时间从过去的几十天或几天缩短到几天，改进后的新型UBF反应器具有启动速度快、处理效果高、不易堵塞、运行稳定等优点[7]。因此，新型UBF处理工艺是处理高浓度有机废水的一种有效、经济的技术。

2结果与分析

2.1水质指标比较由表1可知，水冲粪方式需水量大，水质指标最差；水泡粪次之，而干清粪方式用水量最小，且CODCr、BOD5和SS含量均比水泡粪和水冲粪方式明显降低。

表1　3种清粪工艺的用水量和水质指标的比较

2.2水质达标试验由表2可知，达标排放时干清粪方式污水处理耗时最短，其处理时间分别为水冲粪的33.33%、水泡粪的43.75%；与水冲粪和水泡粪方式相比，干清粪废水收集方式的耗电量、菌种和药剂费用均有大幅度降低。

表2　3种污水处理达标的时间和费用比较

2.3定时处理试验由表3可知，处理10 d时，3种污水收集方式各种指标差异较大，干清粪方式污水能达标排放，而水冲粪污水和水泡粪污水均不能达标排放。

表3　3种收集方式污水处理10 d后各种水质指标的变化

3结论与讨论

3种废水收集方式对规模化养猪生产及后期污水处理有明显影响。科学合理的废水收集方式能够达到废物排放减量化、无害化和资源利用化[8]。该试验中水冲粪方式表现出能及时去除猪舍内的粪尿，保持环境卫生，但用水量大，且污水中可溶性有机物高，增加了废水后期处理难度；与水冲粪方式相比，水泡粪方式的用水量显著降低，但其缺点是粪便长时间在猪舍内停留，经厌氧发酵后产生浓烈的NH3、H2S、CH4等有害气体[9]，会危及猪群和饲养人员的健康。干清粪工艺固态粪污含水量低，废水中污染物含量低，易于净化处理，处理费用比水冲粪降低50%，是一种较为理想的清粪工艺。

该试验结果表明不同清粪方式的选择对后期污水处理效果起重要影响作用。虽然改进后新型UBF系统具有污染物去除率高、出水水质优和运行费用低等优点，但仍无法彻底处理水冲粪方式和水泡粪方式收集的废水。该试验结果表明干清粪方式是规模化猪场废水收集的最佳选择，干清粪方式结合新型UBF养猪污水处理综合系统是一种经济、环保、具有可操作性的模式，适宜在规模化猪场中推广使用，具有较高的推广价值和应用前景。

参考文献

[1] 王子源，刘振鸿，杨韬，等.高浓度畜禽养殖污水循环利用系统的工程实例[J].安徽农业科学，2013(14)：6297-6299.

[2] 蔡飞林， 林娅.“猪—排泄物—牧草”干清粪工艺生态养猪技术研究[J].现代农业科技，2010(4)：334-336.

[3] 祝其丽, 李清,胡启春,等.猪场清粪方式调查与沼气工程适用性分析[J].中国沼气，2011(1)：26-28.

[4] 成冰,陈刚,李保明.规模化养猪业粪污治理与清粪工艺[J].世界农业，2006(5)：50-51.

[5] 张庆东,耿如林,戴晔.规模化猪场清粪工艺比选分析[J].中国畜牧兽医，2013(1)：232-235.

[6] 黄洪华.猪场粪污清理技术[J].中国畜禽种业，2014(10)：70.

[7] 孙根行，王丹.新型厌氧反应器UBF的发展及应用[J].安徽农业科学,2011(28)：17420-17422.

[8] 高孟起，施正香，白琳，等.水泡粪妊娠猪舍冬季有害气体含量影响因素分析[J].猪业科学，2015(5)：90-93.

[9] 刘秀婷，杨亮，赵许可，等.不同清粪模式对保育猪生产性能和舍内环境指标的影响[J].中国畜牧杂志，2013(6)：45-50.

Application Effects of Three Collection Ways of Wastewater in New-type UBF Comprehensive System in Pig Farm

BAI Hong-jie1，FAN Lei1，GAO Bin-wen2et al (1.Henan Agricultural High Tech Group Co., Ltd，Zhengzhou, Henan 450002；2. Institute of Animal Husbandry and Veterinary Science, Henan Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou, Henan 450002)

Abstract[Objective] To explore suitable sewage collection ways for large-scale pig farm. [Method] The wastewater produced by different sewage collection ways (flushing manure with water, soaking manure with water, cleaning dry dung) in large-scale pig farms was taken as research objects. New-type UBF comprehensive system was used in three pig farms. The water inflow, water discharge, CODCr, BOD5, SS, treatment time and other data before and after wastewater treatment in three pig farms were compared. [Result] Compared with flushing manure with water and soaking manure with water, the collection way of cleaning dry dung had better purification effect in new-type UBF comprehensive system. Its removal rate of CODCr, BOD5and SS was 98.0%, 98.9% and 99.0% respectively, the standard treatment time was 7 d, and its wastewater discharge amount was the minimum. The best way of wastewater collection in large-scale pig farm was to clean dry dung. [Conclusion] New-type UBF comprehensive system combined with the wastewater collection way of cleaning dry dung is an economical and operational model with higher popularization value and application prospect, so it is suitable to be applied and popularized in large-scale pig farm.

Key wordsWastewater in pig farm; Collection ways; New-type UBF comprehensive system

收稿日期2015-11-20

作者简介白红杰(1978- )，男，河南舞阳人，助理研究员，硕士，从事规模化猪场环境控制和资源利用研究。

中图分类号S 851.2

文献标识码A

文章编号0517-6611(2015)36-102-02