规模化猪场粪污水处理和资源化综合利用技术

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(1.浙江美保龙种猪育种有限公司，浙江 金华 321000；2.婺城区白龙桥镇365便民服务中心；3.婺城区农林局)

1 引言

近年来, 随着我国农业结构的调整和农业产业化的推进,规模化、集约化的畜禽养殖业得以迅猛发展,与此同时，由农业畜牧养殖引发的环保问题也日益严重。目前,我国每年约产生畜禽粪便45亿t,其化学需氧量(COD)远远超过我国工业废水和生活污水之和。畜禽养殖污染己成为继工业污染、生活污染之后的第三大污染源，成为我国农村污染的主要原因之一。其中,养殖废水所造成的污染尤为突出。因此,开发研究高效、低成本的处理技术,加强对畜禽养殖废水的处理,是确保养殖业稳健发展和保护生态环境的重点工作。

养殖场污染物主要来源于猪只粪便、污水、有害气体及死亡猪只等，其中最主要的污染是猪场粪污水，猪场粪污水主要由尿液、饲料残渣、夹杂粪便及圈舍冲洗水组成，其中冲洗水及尿液占了绝大部分。未经处理的畜禽废水中含有大量的有机污染物以及 N、P 等营养物质，污染负荷高，若直接排入江、河、湖，废水中的大量有机物质进入水体后，将大量消耗水中的溶解氧，使水体发臭，造成硝酸盐和亚硝酸盐浓度过高，人畜若长期饮用会引起中毒。未经处理的废水直接、连续、过量的排入农田，可能导致土壤空气堵塞，造成土壤透气、透水性下降及板结、盐化等，严重影响土壤质量和农作物的生长。废水中的大量病原微生物、寄生虫卵一旦进入环境，不仅直接威胁畜禽自身的安全，还会严重危害人体健康，造成人、畜传染病的蔓延，导致疫情发生，给人畜带来严重危害。

废水的生物处理主要为厌氧处理和好氧处理，近年来，随着生物技术的发展、监测手段的增强，人们对厌氧和好氧生物处理工艺进行了更进一步的研究和发现，发明了更多的、更先进的处理工艺，在畜禽养殖废水处理领域，通常采用的厌氧处理有水压式沼气池，黑膜厌氧系统，塔式结构厌氧发酵系统等；而采用好氧处理畜禽废水的工艺通常有SBR系统，氧化塘曝气生化等。受技术条件、土地承载力等因素的影响，过去传统的处理工艺已经难以达到理想效果，本项目以UASB厌氧发酵及二级联合生化处理方法对粪污水进行处理，有效解决了粪污水污染问题，并充分发挥当地特色，将养猪业和种植业有机结合，建成一套资源循环利用和环保健康的“养-种”示范模式，为保护农村生态环境起到良好示范推动作用。

2 项目概况

浙江美保龙种猪育种有限公司占地面积360亩，配套种植基地312亩,总投资1.2亿元人民币。公司基础母猪存栏2000头，每年向社会提供精品种猪1.6万头，优质商品猪3.2万头。公司以高标准、高规格、高投入、高产出为规划理念，猪舍建筑新颖，吸收欧美庄园风格。场内有现代化猪舍、科研中心等附属用房4.5万m2，场内绿化面积达到65%以上。猪场建设以“环境友好型、资源节约型、生态效益型”为指导原则，导入全程环保控制理念，从规划设计、生产工艺、污水处理、循环利用四个维度着手，按照环保节能减排的模式来建设。公司污水处理中心共投入1200多万元，污水处理设计规模为360 m3/d，工艺技术可靠合理、操作方便、投资较低、运行成本较低。

3 工艺流程

本工程主要分为三个部分处理粪污水，主要工艺流程为：预处理+UASB厌氧发酵+二级联合生化(A/O+A2/O，接触氧化+BAF)的处理工艺(如图1所示)。

图1 猪场粪污水处理工艺流程图

4 工艺技术

4.1 预处理 废水处理中的预处理主要是为了改善废水水质，去除粪渣、悬浮物和可直接沉降的杂质，利用固液分离器分离难降解的物体，调节废水水质及水量等，提高废水处理的整体效果，改善废水水质，提供后续处理单元的处理效果，确保整个处理系统的稳定运行和达标，同时也涉及到运行成本的高低，废水进行预处理后可大大改善废水水质，有利于废水进行进一步处理，最终达到去除污染物目的。因此预处理工艺在本项目废水处理中是必不可少的关键技术之一。

其主要步骤有：

1. 格栅：粪污水悬浮物颗粒均较多，设置格栅能够有效拦截较大的悬浮物，为防止堵塞，选用细格栅，本工程采用格栅间隙为1 mm。

2. 沉渣池：由于粪污水中含有大量的粪渣，从而大大增高了SS的值，粪渣比重较大，易沉降，可利用沉渣池沉降。

3. 水力筛网：混合后的污水通过水泵提升至水力筛网。把液体中存在的微小悬浮物质(毛发、纤维)最大限度地分离出来。

4. 调节酸化池：设置调节池对废水进行调节，均衡水质，使其能够均匀进入后续处理单元，提高处理效果。

4.2 UASB厌氧发酵 预处理后的污水由提升泵提升至UASB反应器中，通过反应器中的高污泥浓度作用将污水中大分子有机物污染物降解为小分子有机污染物，同时降解大部分有机污染物产生沼气，其出水进入到中沉池中固液分离，上清液进入到A/O池中，A/O池分为厌氧池、好氧池。

4.3 A/O+A2/O+接触氧化+BAF处理工艺 气浮处理完成的废水直接进入一级联合生化系统，一级生化系统由“A/O+A2/O”池串联组成，A/O池分为除磷的厌氧池和脱氮的好氧池，A/O池出水进入一级沉淀池。经沉淀后的上清液进入到A2/O池中，A2/O池分为除磷的厌氧池、脱氮的缺氧池、降解有机污染物的好氧池，通过“A/O+A2/O” 的作用使废水中的磷、氮等有机物都得到充分降解。A2/O池出水进入到二沉池，经沉淀后的上清液进入到二级生化系统进一步去除污水中的有机污染物。二级联合生化采用“生物接触氧化+BAF”工艺来进一步去除废水的有机物。经过一级生化处理后的废水的上清液首先进入到接触氧化池中，进一步去除污水中的有机污染物，其出水进入到混凝沉淀池中，进一步去除污水中悬浮物和颗粒物，然后进入BAF曝气生物滤池，使得最终出水达标。

4.4 污泥处理 初沉池、一沉池、二沉池、混凝沉淀池、UASB底泥、气浮池底泥等各个沉淀池中产生的剩余污泥，采用一体化叠螺压滤脱水机，脱水后的污泥和栅渣一起处理。

5 结 果

在本工程稳定运行以后，其出水水质指标达到《污水综合排放标准 》(GB8978-1996)要求。

表1 废水进水水质和排放标准

注：CODCr=化学需氧量，BOD5=五日生化需氧量，NH3-N=氨氮，SS=悬浮物

6 综合利用

6.1 沼气发电 在UASB厌氧反应器中产生的沼气从分离器中与出水分离，而排入储气柜中，经纯化后引入到沼气发电系统。 用于发电，平均每天可发电1200 KW，基本满足养殖场污水处理用电需要。

6.2 回水循环利用 由于处理完后的水中仍含有一定量的N、P成分，对作物的生长具有一定的施肥效果。猪场周边地势错落有致，园林花卉环绕，配套绿化种植达312亩地，铺设回用水管近1万m，配备自动喷灌设施2000多套，每小时可喷灌处理水100 t以上，为提升猪场生态循环系统，公司建设智能玻璃温室及植物工厂、人工生态湿地。其中湿地公园建设面积50亩，进一步净化水质用于养鱼，提升和美化猪场整体环境。智能玻璃温室及植物工厂培育水生蔬菜，可年产有机蔬菜3万kg，提高企业经济效益。实现了生产用水的自我生态循环，打造出真正没有排污管道的绿色生产模式，为养殖场节能减排和生态循环做出良好示范。

6.3 猪粪做成有机肥 猪粪经添加微生物、堆积发酵等工艺后，制成新型活性肥，应用于苗木、蔬菜种植基地，减少化肥用量，改善土质，提高农作物品质和产量。

7 小结

该工程投入使用后现运行稳定。公司污水处理中心设计处理污水为360 m3/d，实际日污水约为200 t，处理工艺流程为：“预处理+UASB+A/O+A2/O+接触氧化+BAF+消毒→达标循环利用”，工艺技术可靠合理、操作方便、投资较低、运行成本较低，产水在水质抽样检测中，经过处理后粪污水的水质已完全达到《污水综合排放标准 》(GB8978-1996)中的排放标准(如表1所示)。该工程不仅解决了规模化猪场的粪污水的处理问题，保护了生态环境，还产生了一定的经济效益。

在生猪产业发展面临疫情与市场双重风险，资源与环境双重瓶颈下，必须在经济效益、环境效益和社会效益中谋求平衡，寻找一条和谐发展，可持续发展的长远道路。增加科技投入，不仅仅是为了提高规模化猪场的生产水平，更使有限的资源高效、循环利用，在保护环境的前提下，创造出经济效益，同时也为周边的农户节约成本，增加经济收入，为企业树立了良好的形象。