畜禽养殖污染物控制系统设计与处理

2022-02-18邓开美姚兰四川省宁南县生产力促进和学生资助服务中心

中国畜牧业 2022年1期

文│邓开美姚兰（四川省宁南县生产力促进和学生资助服务中心）

在农村国民经济和社会发展中，畜禽养殖业是促进农民收入稳定增长的重要经济来源。然而，随着我国畜禽养殖业经营规模的不断扩大，畜禽粪便、污水等污物的综合治理受到社会广泛关注。畜禽生产过程中产生的动物粪便、有毒气体以及畜禽污水等，对农村环境造成了严重污染。因此，提高农村畜禽生产养殖环境污染资源的综合利用水平是十分必要的。

一、畜禽养殖污染物控制系统的概述

1.现有条件。经过笔者前期的调查和分析研究，现代畜牧业养殖废水越来越多，但由于养殖业畜禽废弃物和畜禽废水处理一直未能得到有效的改善，因此借助刮板式废弃物厌氧发酵处理技术更好地服务畜禽产业，减少畜禽环境污染，可取得经济效益、自然生态效益及社会效益“双赢”，本研究以推进大型畜禽废水处理厂建设为主要研究重点，加快畜禽废水处理关键技术的研究与应用推广。

2.预计目标。随着农业产业组织结构的调整，畜禽养殖规模化已成为当前农村畜禽生产的趋势。虽然集约化畜禽生产方式有利于提高农村田间畜禽养殖管理技术、防疫管理和饲料综合利用以及污染管理，但是由于畜禽养殖场处理的粪便和废水是集中利用的，通过施肥直接进入农村农田，没有经过高温分解，导致农田环境遭受有害物质的污染。采用新型刮板夹板畜禽厌氧发酵加工技术，对农村现有大型畜禽养殖生产车间的废弃物进行厌氧处理，不仅能有效地开发出新一代能源，而且能有效减少农村环境污染，使农村生态和社会效益实现“双赢”。

二、畜禽养殖污染物控制系统的设计

1.选取反应装置。双氧水厌氧生物废弃物处理单元通常由厌氧生物反应器、沼气废弃物收集及净化处置处理系统、沼液等沼气渣收集处置处理系统组成。在选择正确的厌氧生物反应器时，应根据厌氧发酵原料的物理特性和工艺单元，综合选择合适的厌氧反应消化池。一般情况下应尽量选用溶解性好的有机化工废水，如UASB、AF、UBF；对于固废含量高或其他难以降解的有机化工废水，尽量使用CSTR、AC和USR。养殖场沼气生产项目主要包括采用全混合厌氧臭氧沼气反应器、推流式厌氧反应器或其他组合生产工艺。通过对UASB、CSTR和USR三种常用反应器的比较和选择，进而选择示范项目所需的厌氧生物反应器。

2.设计控制系统。根据具体生产工艺规模、工艺技术特点、产品质量及沼气过程控制装置的技术要求，以及国内外同类工艺装置的技术指南，进行集中过程监控，大型沼气设备制造厂的工艺装置应实施控制和监督管理。设置中央控制室管理，主要负责完成厌氧处理控制系统的集中管理、调度、运行、监控、内部功能、系统配置、控制参数信息在线实时变化及自动设置、记录、报表自动生成、故障检测报警等功能。在中央控制室可以直接显示全厂当前的动态生产流程，生产过程各阶段的生产实时运行情况，以及各生产工艺参数的运行趋势变化曲线，使生产操作人员和技术人员能够及时、准确地掌握全厂的生产运行状况。

配备整套远程控制管理系统和监控仪表，并具有与其他相关设备实时通信的控制能力。整套系统提供的岗控管理系统原则上应直接安装在企业中央控制室的控制装置内。在监控过程中装置的主要功能是将电力设备的正常运行和工作状态直接导入系统的中央控制室进行全程监控。该监控装置显示要求不经常观察非关键过程变量，使用现场监控显示和现场控制；显示要求不需要监控或不需要现场观察的关键工艺变量由现场监控显示。对于必须现场操作的监控设备，可安装在现场附近的移动仪表盘或控制箱远程监控其操作。设置必要的专用计量精密仪器，对能耗、原材料、中间部件和其他最终产品进行计量。计量精度必须满足能源行业相关国家标准的计量要求。对整个设备的控制可以在管理室内进行远程控制，也可以在现场进行控制。

三、畜禽养殖污染物控制系统的处理

1.自然处理技术。自然生态污水处理方法主要是对污水的净化。其净水机理主要包括水的过滤、封闭、沉淀、物理和其他化学物质的吸附、化学或物理分解、氧化和其他生化吸收等。自然处理方法主要用于氧化池、土地污水处理系统、人工湿地污水处理系统中畜禽养殖废水资源的自然处理。目前，国外对自然湿地处理人类畜禽养殖废水的研究主要集中在三个方面：技术数据库和工程设计技术指南的研究与开发，机理的分析与研究，以及采用改良的人工湿地处理废水技术。

2.肥料处理技术。该技术是将畜禽粪便集体与农作物秸秆等肥料进行堆肥，将其变废为宝。以牛废物处理为例，可以将牛粪、稻草和污泥组合，然后将其作为污水生物处理，利用蚯蚓堆肥，肥料的pH值、总磷、氮和有机质在平均值中均降低，而速效磷和氮、速效氮和磷、速效氮和钾、全氮含磷、全钾含氮量和可溶性磷的浓度在平均值中所占比例显著增加。在养猪业的发展中，可以考虑生物发酵和临床育种模式。发酵和临床育种模式是将动物粪便回收利用，实现综合利用。在生猪有机养殖中，可采用生化肥料进行利用，将猪的粪便收集起来，将猪粪回收利用整合到有机堆肥再运用到作物种植中。猪用发酵温床的生产方法也有许多新的优点，不仅可以充分利用污染物，还可以节省养殖地和新建养殖场的成本，提高猪肉的营养质量，采用这种方法的当地农民应特别注意不断提高农业技术水平，加强污染物的排放管理。

3.还田处理技术。该技术是比较传统的处理方法，在我国应用已有很长的时间。该技术不仅能有效实现对各类畜禽工业污染物的高效利用，而且在一定程度上也减少化学和生物肥料的大规模使用，对于促进我国土壤结构的改善具有十分重要的作用。目前，农村大型零售企业畜禽生产环境污染物的综合治理多采用这种方式，具有技术投资低、能耗低等一系列优势。然而，在利用废水的过程中，一些畜禽养殖场的废水中仍然存在大量的致病菌和微生物，无法得到有效的处理，因此存在潜在的危害。此外，由于当地畜禽养殖废水可能含有高浓度的氮、磷以及重金属硒等化学污染物，在长期使用过程中容易造成地表水和地下水的污染。

4.生物处理技术。厌氧生物处理技术主要是指利用多种厌氧微生物处理活动将厌氧有机物和水分解成氯仿、二氧化碳和浓氨水。一般来说，大型畜禽废水养殖生产企业会投资建设厌氧臭氧废水消化处理工艺，集中处理高浓度污水和废气，这种处理方法一般不需要额外的能源消耗，而且处理的废水不仅可以满足排放标准，也可以有效地实现效率和综合利用，从而避免浪费。此外，该技术每年可去除大量含磷有机物，同时获得一定量的清洁沼气，沼液磷肥也是一种优质磷肥，可广泛应用到各种绿色食品农场专用有机肥中。