规模化猪场立页增氧污水处理配套关键技术

2021-06-23董高华

畜牧业环境 2021年8期

董高华

（重庆市开州区农业农村委员会，重庆 405400）

1 前言

当前，随着人们环保意识的提高、《畜禽规模养殖污染防治条例》和《中华人民共和国环境保护法》的相继出台，养殖废弃物及其产生的环境污染已成为规模化猪场亟待解决的问题。在养殖废弃物中，固态猪粪便于运输，肥力高，适合制作有机肥，是一种生态资源，一般不构成污染问题；而液态污水运输困难，处理难度大，容易对环境造成极大污染。当前虽然有较多的猪场污水处理方法，如好氧曝气法、电化学法、生物膜法、反渗透法等，但均存在投资巨大，能耗高，管理难度大，处理效果不稳定等缺陷。为此，开州区以实施畜禽粪污资源化利用项目为契机，引进立页增氧污水处理系统，配合源头减排、粪尿分离等措施，开展立页增氧污水处理技术试点与示范，取得了良好效果。现将规模化猪场立页增氧污水处理配套关键技术总结如下，供读者参考。

2 立页增氧污水处理技术

2.1 技术原理和工艺流程

立页增氧污水处理系统是湖南农业大学与湖南大湘农环境科技股份有限公司共同开发的新一代污水处理系统，其技术原理可概括为：生物吸附，层滤扩散，有氧发酵，增效蒸发，即：养殖场液态污水经过收集并多层过滤、扩散后，将液态污水中的不溶物沉淀下来，然后把污水中泵入含有益生菌的发酵体，污水中的营养物质被益生菌吸附、消化分解，达到净化水质的目的，随后污水通过缓存池、水泵和布水管进入蒸发膜，因蒸发膜具有巨大的表面积，能够保证污水溶氧量显著增加，有助于膜表面的益生菌大量增殖，吸附消纳污水中的营养物质；同时蒸发膜巨大的表面积有助于污水在蒸发膜表面蒸发。多余的污水沿蒸发膜下流到发酵体内，营养物质进一步被发酵体垫料中的微生物快速分解消纳，剩余的污水则通过发酵体底的缝隙流入储液池内。储液池内多余的污水通过管道进入缓存池，再通过水泵和布液系统定期喷洒到蒸发布上，如此循环（见图1）。

图1 立页增氧污水处理技术路线图

2.2 立页增氧污水处理系统构成

立页增氧污水处理系统由发酵体（生物吸附体）、蒸发体、布水系统、固定支架、缓存池等部分组成[1]。立页增氧发酵污水处理系统分为板式立页增氧污水处理系统和膜式立页增氧污水处理系统两种。从各地示范推广的情况看，多数为膜式立页增氧污水处理系统，结构示意图见图2，本文以膜式立页增氧污水处理系统为例作详细介绍。

图2 膜式立页增氧发酵污水处理系统

2.2.1 生物吸附体（发酵体）。即发酵池，由稻壳和专用益生菌剂组成，用于生物吸附、发酵分解，为防止稻壳散落、漂浮。可用网纱袋将其装起来，放在发酵池中。膜式立页增氧污水处理系统的发酵池位于蒸发膜下方。

2.2.2 固定支架及蒸发体。固定支架是由镀锌钢管拼接（焊接）而成的长方体形的钢架，用来悬挂安装蒸发增氧膜和布水管，钢架长21～30m，宽约2m，高约4m。固定支架顶端安装透明阳光板遮雨棚，可采用拱形或单坡，有利于排水即可。遮雨棚长约21.7～30.7m，宽约2.7m，遮雨棚四周边缘均比固定支架四周宽0.3m以上，遮阳棚檐口比蒸发增氧膜上沿高0.2m。蒸发增氧膜是一种特制的布帘，单块长3m、宽1.8m，两端用钢管固定在固定支架上，布帘长轴与地面垂直，每隔0.1m安装1块，可安装210～300块。含有益生菌的污水通过布水管被喷洒在蒸发增氧膜上，便于有氧发酵和增效蒸发，从而达到污水减量的目的。钢架长度、蒸发膜数量、布水管长度与立页增氧污水处理系统型号有关，钢架越长，可安装的蒸发膜数量越多，污水蒸发量越大，处理污水能力越大。

2.2.3 布水系统。布水系统包括储液池、布水管、水泵等。储液池位于发酵池下方，长21 m、宽2 m，深约1 m，砖砌、水泥抹面、防水处理，用于收集、储存蒸发体上未蒸发而淋下来的污水。

2.2.4 缓存池。体积有1～2m3即可，主要用来储存生物吸附体（发酵体）、储液池内溢出的发酵污水，并向蒸发体提供蒸发污水来源。缓存池中多余的污水则回流至猪场污水贮存池中。

2.3 选址

立页增氧污水处理系统的建设场地要求地质坚实、地势高燥、通风良好、向阳，最好是东西走向、坐北朝南。蒸发膜短轴方向与风向方向平行，有利于提高蒸发量，提高处理污水的能力。场地长度为22～33m，宽度要求2.5m以上。污水设备地势位置高于污水收集池（多级沉降池），利于污水蒸发。

3 规模化猪场配套建设技术

规模化猪场采用立页增氧污水处理技术处理养殖污水，需要从养殖各环节提高水的利用率，尽量减少养殖污水的产生，为此，需要对新建猪场进行配套规划建设或对已建猪场进行配套改建，具体包括以下方面：

3.1 猪舍

为给猪提供冬暖夏凉的生长环境，提高生产水平，减少猪场运行过程中能源消耗，在猪场设计建设或改造时，要选用具有隔热保温效果的材料。比如，圈舍顶棚外层使用彩钢瓦或树脂瓦，内层使用PVC板提高抗腐蚀性，中间用泡沫填充，达到保温、隔热作用；圈舍安装推拉式玻璃窗，通过开关窗户，结合温控系统的使用，也可以达到一定的降温或保暖效果；改围墙猪栏为钢管围栏，提高通风效果，利于热量散发。

3.2 饮水系统

目前，我国规模化养猪场使用的饮水器多为鸭嘴式饮水器、乳头式饮水器。猪在使用这类饮水器饮水时，嘴巴无法合拢，容易导致水从猪嘴角流出来，不仅易造成水资源大量浪费，导致猪舍地面潮湿，而且也加大了污水量和污水处理难度。因此，应采用带水位阀的饮水碗，不仅避免了猪喝水时的浪费，保持猪舍干燥，而且也减少污水量。同时，在养殖过程中，应将净水和养殖污水分开收集，既可实现净水循环利用，又可减少养殖污水处理的压力。

3.3 温控系统

猪舍温度过高或过低均会影响猪只的生长，良好的温控设备是保证猪舍室温相对稳定的必要条件。降温系统方面，可以在猪舍一端山墙上安装湿帘，另一端山墙上安装噪音低、风量大的轴流风机，采用负压、纵向通风，可以达到降温4～10℃的效果。供暖系统方面，可以在猪只睡觉的混凝土层下边预先铺2～3cm厚的挤塑板保温层，在保温层上铺设耐热聚乙烯水暖管（间隔25～30cm）或电热丝（间隔10～15cm），通过热水循环或电热丝发热可为猪提供温暖的生活环境。

3.4 漏缝地板和清粪工艺

目前，我国规模化猪场的主要清粪工艺有：水冲式、水泡粪清粪工艺和干清粪、发酵床养猪工艺。为避免水冲圈舍及人工劳动强度，地板应采用半漏缝地板，靠走道栏侧为实心混凝土地面，约占总栏舍面积的40%，为猪的休息和采食区，其余为漏缝地板，为猪的饮水和排泄区。漏缝宽度约为2.3cm。漏缝地板的总长度与舍内猪栏总长度相等，漏缝地板宽度约为猪栏宽度的60%，漏缝地板面积约占总栏舍面积的60%。漏缝地板下为粪沟，采用粪尿自动分离的刮粪板清粪工艺（如图3所示），猪的粪便通过漏缝地板进入粪沟，尿液通过自动清粪机的导尿管道直接进入集尿沟，固态粪便通过自动清粪机定期刮出猪舍。

图3 粪尿自动分离的刮粪板

3.5 通风系统

为改善猪舍内空气质量，有效降低猪舍内有害气体的浓度，除了安装温控系统的风机外，还需要再安装粪沟风机。粪沟风机一般选择风压大、尺寸较小、转速高的轴流风机，每隔5～10m安装一个，以便均匀通风。同时，应根据气温变化和舍内空气质量情况，采用自然通风、屋顶通风囱通风、屋顶动力通风、山墙负压通风、粪沟通风等不同通风方式，及时排出舍内的有害气体。

3.6 污水贮存

根据《畜禽规模养殖场粪污资源化利用设施建设规范（试行）》规定，养殖场污水贮存池容积≥单位畜禽日粪污产生量（m3）×贮存周期（天）×设计存栏量（头）。以规模化猪场为例，若污水贮存周期为60d，则其每存栏一头猪，应配套设计建设污水贮存池0.6m3以上。养殖场的尿、污水等经集尿沟收集后，流入污水贮存池进行贮存、氧化、沉淀，污水贮存池根据其总体积分为6格，以便进行6级沉淀。相邻两级沉淀池的格预留30～50cm高的过滤墙，过滤墙以砖砌后，用水泥砂浆抹面，其余部分再用水泥浆抹面，做防渗处理。出水口位于过滤墙上沿10cm以上，以便污水流入量过大时，及时排入下一级沉淀池，防止溢出。过滤墙距池底的高度，随着沉淀级数的增加而逐级下降，以便达到过滤污水中杂质的目的。猪场污水经过多级过滤、沉淀后，已除去水中大部分杂质，即可通过水泵将污水泵入生物吸附体（发酵体），进行生物吸附、发酵。

4 立页增氧污水处理系统能耗及污水处理效果

立页增氧污水处理系统一次性投入后，后期运行费用较低，据开州区立页增氧污水处理技术试点猪场—开州区伍氏生猪养殖场业主介绍，该场建设并投入使用的W-30型立页增氧污水处理系统每小时抽2次污水，一次约11min，全天运行约9h，两台水泵总功率约为4.5kw，全天耗电量约40度，每天需电费22.8元。这与唐希等人的报道虽有差异，但对于一个年存栏2 500头的规模化猪场来说，采用这种方式处理养殖污水，运行成本相对较低。立页增氧污水处理系统处理污水的能力与当地气温、空气湿度、风速有直接关系，气温越高、空气湿度越小、风速越大，水分蒸发量越大，即系统处理污水能力越大、效果越好。据伍氏生猪养殖场业主观察记录，2020年7月，平均每天处理污水可达10.71t，2020年11月平均每天的污水处理量8.09t。