規(guī)?；i場(chǎng)糞污處理關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用及前瞻

別又才

引言
國(guó)內(nèi)規(guī)模化豬場(chǎng)糞污處理主要采用以達(dá)到廢水和固廢全量回收和再利用為目的的資源化利用模式和以達(dá)到環(huán)評(píng)批復(fù)要求為目的的工業(yè)化處理模式，現(xiàn)實(shí)中這兩類模式并不是絕對(duì)分開的，一些豬場(chǎng)為了符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求也會(huì)在資源化利用的前提下適當(dāng)選用達(dá)標(biāo)處理的工業(yè)化技術(shù)。通過(guò)走訪和調(diào)研我國(guó)眾多規(guī)?；i場(chǎng)，筆者發(fā)現(xiàn)在實(shí)踐中頂層設(shè)計(jì)不合理、處理技術(shù)選擇不到位、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中技術(shù)環(huán)節(jié)把握不規(guī)范是導(dǎo)致糞污處理效果不佳的重要原因。為此，本文基于作者多年從事畜禽糞污處理研究的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐，對(duì)我國(guó)規(guī)模化豬場(chǎng)糞污處理過(guò)程中應(yīng)用的技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，并重點(diǎn)針對(duì)目前豬場(chǎng)環(huán)保處理中的難點(diǎn)和痛點(diǎn)特別是廢水處理技術(shù)進(jìn)行了闡述，同時(shí)對(duì)未來(lái)處理方式進(jìn)行了前瞻性分析，希望對(duì)廣大規(guī)模豬場(chǎng)的糞污處理有所啟迪。

在目前規(guī)模豬場(chǎng)糞污處理主流模式

2017年7月7日農(nóng)業(yè)農(nóng)村部針對(duì)畜禽糞污綜合利用提出了各地的區(qū)域差異化實(shí)施方案以后，規(guī)模豬場(chǎng)糞污處理主流模式主要?dú)w納為兩大類：一是資源化利用模式，二是工業(yè)化處理模式。

資源化利用模式主要有以下幾種：一是全量還田模式，既可以有效地處置污染物，又將其中有用的養(yǎng)分再循環(huán)利用于土壤-植物生態(tài)系統(tǒng)中，是傳統(tǒng)而經(jīng)濟(jì)有效的處置方法，具有投資省、能耗低、不需專人管理、運(yùn)行費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)，但是需要有足夠的土地消納；二是自然生物處理模式，主要包括水體凈化和土壤凈化等，前者主要利用氧化塘處理，后者包含土地處理和人工濕地處理等，以時(shí)間空間換效果，其凈化機(jī)理為過(guò)濾、截留、沉淀、物理和化學(xué)吸附、化學(xué)分解、生物氧化以及生物吸收等，對(duì)于大型規(guī)?；i場(chǎng)，長(zhǎng)時(shí)間采用此模式會(huì)降低環(huán)境的自我修復(fù)能力；三是采用同位發(fā)酵床模式，可以一次性解決豬糞和豬尿的問(wèn)題，同步生產(chǎn)有機(jī)肥，重點(diǎn)要防范發(fā)酵床死床風(fēng)險(xiǎn)；四是異位發(fā)酵床模式，堆垛高度為1.5～1.8 m，地面安裝軌道式翻拋機(jī)，頂棚下方接駁噴淋管，每天噴淋后翻拋，由于占地面積大、投資成本高，故豬場(chǎng)目前使用比較少；五是混合厭氧發(fā)酵綜合利用模式，將固廢、廢水混合發(fā)酵，TS濃度控制在6%～8%，包含混合厭氧發(fā)酵、沼氣發(fā)電上網(wǎng)或壓縮制天然氣、余熱回收、沼渣沼液施肥、全程自動(dòng)化控制等模塊,一般采用兩步濕法發(fā)酵。

工業(yè)化處理方式主要有以下幾種：一是豬場(chǎng)污水的厭氧處理，把污水處理和能源的回收利用相結(jié)合，具有投資省、能耗低、可回收利用沼氣能源、負(fù)荷高、產(chǎn)泥少、耐沖擊負(fù)荷等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到企業(yè)的重視，近幾年來(lái)規(guī)模豬場(chǎng)主要采用蓋泄湖式黑膜沼氣池、UASB、CSTR等厭氧工藝。但是研究結(jié)果顯示豬場(chǎng)污水經(jīng)厭氧處理后出水CODcr仍有500ppm以上，難以從根本上解決環(huán)保問(wèn)題；二是豬場(chǎng)污水的好氧處理，利用水體中的好氧微生物，采取人工強(qiáng)化供氧以提高好氧微生物活性來(lái)處理廢水，主要有活性污泥法、生物濾法、生物轉(zhuǎn)盤法、生物接觸氧化法、序批式活性污泥法（SBR）、厭氧/好氧（A/O）法及氧化溝法等，我國(guó)豬場(chǎng)污水的好氧處理以SBR和A/O技術(shù)應(yīng)用最為廣泛；三是豬場(chǎng)污水混合處理工藝，采用自然處理法、厭氧法、好氧法等3種工藝組合或者以它們?yōu)橹黧w并結(jié)合其他處理方法組合因地制宜處理廢水，處理后的水易于達(dá)標(biāo)排放，主要有厭氧+一級(jí)A/O（或兩級(jí)）、厭氧+接觸氧化、厭氧+SBR等工藝，有些企業(yè)在后端再追加生態(tài)處理工藝，出水指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于GB1978-1996的三級(jí)畜禽污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

江蘇鹽城某豬場(chǎng)SBR工藝安裝現(xiàn)場(chǎng)

規(guī)模化豬場(chǎng)糞污深度處理關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

規(guī)?；i場(chǎng)糞污深度處理包含固廢和污水深度處理兩個(gè)方面：一是將危廢以外的固體廢棄物進(jìn)行資源化利用，二是將污水深度處理達(dá)到環(huán)評(píng)批復(fù)要求后排放或者循環(huán)利用。前者技術(shù)相對(duì)成熟，關(guān)鍵是企業(yè)要根據(jù)不同情況選擇合適的技術(shù)模式，后者則是企業(yè)的難點(diǎn)和痛點(diǎn)，把握關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的選擇與應(yīng)用至關(guān)重要。

豬場(chǎng)固廢資源化利用本質(zhì)上是將豬糞等廢棄物腐殖質(zhì)化以后制成有機(jī)肥，技術(shù)已經(jīng)非常成熟，其中同位發(fā)酵和異位發(fā)酵的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)是控制發(fā)酵物料的含水率不超過(guò)65%，確保微生物活性，防范死床風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生；固廢處理裝備化技術(shù)如軌道式、塔式、滾筒式、層疊式、靜態(tài)好氧式等裝備已經(jīng)應(yīng)用于很多規(guī)模豬場(chǎng)，堆肥效率高、時(shí)間短，7～10天可以生產(chǎn)出有機(jī)肥產(chǎn)品，關(guān)鍵點(diǎn)在于保持設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行、控制能耗。

廣州某豬場(chǎng)靜態(tài)好氧堆肥有機(jī)肥半成品出庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)

隨著環(huán)保監(jiān)管日益嚴(yán)格，污水深度處理已經(jīng)是很多規(guī)?；i場(chǎng)的必然選擇。傳統(tǒng)工業(yè)污水處理技術(shù)已經(jīng)在規(guī)?；i場(chǎng)中得到較為廣泛的應(yīng)用，生態(tài)處理技術(shù)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展，總體而言，控制好活性污泥、確保微生物體系穩(wěn)定、提升BOD5/CODcr的比值來(lái)加強(qiáng)可生化性是關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)?！皡捬?一級(jí)A/O”工藝適用于采用人工干清糞模式后固液分離的廢水，關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)是在調(diào)整微生物結(jié)構(gòu)、C/N比、堿度后再進(jìn)入好氧環(huán)節(jié)，調(diào)整微生物結(jié)構(gòu)重點(diǎn)是關(guān)注指示生物，其中膜袋蟲、尾絲蟲是CODcr指示生物，腎形蟲是pH和NH3-N指示生物，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后出水可以達(dá)到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》?！皡捬?SBR+生態(tài)處理”和“厭氧+兩級(jí)A/O+生態(tài)處理”工藝可以承擔(dān)水泡糞污水的污染物濃度負(fù)荷。該技術(shù)需要對(duì)活性污泥的耗氧速率（OUR）、脫氫酶的活性、BOD5/CODcr等參數(shù)時(shí)常監(jiān)測(cè)，運(yùn)行穩(wěn)定出水可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?！皡捬?接觸氧化”工藝適用于低濃度且排放指標(biāo)要求不高的豬場(chǎng)廢水，在運(yùn)行過(guò)程中要特別注意活性污泥的回流，監(jiān)測(cè)混合液懸浮固體濃度（MLSS）、觀測(cè)SV30指標(biāo)，出水水質(zhì)可以接近《畜禽養(yǎng)殖污水排放標(biāo)準(zhǔn)》。

綜上所述，在選擇深度處理關(guān)鍵技術(shù)時(shí)，首先要提前做好頂層設(shè)計(jì)，一是要認(rèn)真研究環(huán)評(píng)批復(fù)要求，合理選擇處理技術(shù)，二是要摸清企業(yè)實(shí)際家底，通過(guò)資源化利用和深度處理組合方式降低投資與運(yùn)行成本，三是出水用于還田的，還要針對(duì)不同作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)和水量需求做消納平衡計(jì)算，防止地表徑流產(chǎn)生，確保對(duì)周邊環(huán)境不產(chǎn)生二次污染。

梯度處理與介循環(huán)利用技術(shù)初探

隨著豬場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，單個(gè)規(guī)模豬場(chǎng)排污量成倍增加，超大型規(guī)?；i場(chǎng)日污水產(chǎn)生量甚至超過(guò)2000m3，這就導(dǎo)致很多豬企配套的糞污處理設(shè)施以及還田消納的土地面積不能適應(yīng)豬場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)張的需求。因此，未來(lái)我國(guó)規(guī)?；i場(chǎng)需要尋找新的技術(shù)和模式來(lái)解決糞污出路問(wèn)題。實(shí)踐證明，豬場(chǎng)廢水單獨(dú)厭氧處理后還田或者一刀切達(dá)標(biāo)排放都不是最優(yōu)選擇，而結(jié)合每個(gè)豬場(chǎng)的特點(diǎn)以及所處的周邊環(huán)境，采用梯度處理的方式逐步解決環(huán)保問(wèn)題是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，其核心理念是根據(jù)不同介質(zhì)對(duì)水體營(yíng)養(yǎng)濃度的不同需求分段資源化利用，具體而言，以原水為起點(diǎn)進(jìn)行梯度處理，采用合適的技術(shù)逐步消減污染物濃度，邊處理邊利用，使合適濃度的廢水在適當(dāng)?shù)臈l件下回歸到合適的介質(zhì)，減少豬場(chǎng)在環(huán)保上的投入的同時(shí)減輕豬場(chǎng)周邊的環(huán)境壓力，既可以規(guī)避土地消納面積不足、沼液全量還田導(dǎo)致的二次污染，又可以避免一刀切、走回2016年以前必須全部達(dá)標(biāo)排放的老路子，達(dá)到養(yǎng)殖廢水處理和介循環(huán)的動(dòng)態(tài)平衡。

四川綿陽(yáng)某養(yǎng)殖集團(tuán)沼液直接還田種植麥冬

按照梯度處理理論，原水是起點(diǎn)，沒(méi)有無(wú)害化處理則無(wú)介質(zhì)可以接受，否則違法；第一梯度是原水通過(guò)厭氧發(fā)酵處理后的產(chǎn)物即沼液，是豬場(chǎng)廢水無(wú)害化處理的必經(jīng)階段，同時(shí)轉(zhuǎn)化為沼氣作為能源再利用，實(shí)現(xiàn)水體中的碳減排，實(shí)測(cè)粵北某豬場(chǎng)每天產(chǎn)生廢水300m3，進(jìn)水CODcr濃度為6800ppm，日均產(chǎn)沼氣885.9m3，年發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益為28.5萬(wàn)元（未計(jì)算發(fā)電機(jī)保養(yǎng)與維修），而且沼液中有機(jī)質(zhì)含量為34.2%～45.0%，含有13種氨基酸，對(duì)立枯絲核菌、雪腐鐮刀菌等30種植物病原菌有抑制作用，在土地面積足夠的情況下將沼液完全還田是最優(yōu)模式；而沼液通過(guò)一體化生態(tài)生化技術(shù)繼續(xù)消解屬于第二梯度處理，其CODcr和氨氮濃度可以進(jìn)一步消減，按照一個(gè)存欄3000頭母豬的自繁自養(yǎng)場(chǎng)年出欄75000頭商品豬計(jì)算，將沼液采用一體化生態(tài)生化技術(shù)技術(shù)處理后還田種植牧草，土地可以承載的生豬出欄水平為2330頭/hm2，大幅提高單位土地的承載力；第三梯度處理需要采用工業(yè)化生化技術(shù)方可實(shí)現(xiàn)，CODcr可以下降到200 ppm以下，達(dá)到農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水體中的碳進(jìn)一步減排，最近國(guó)家對(duì)農(nóng)灌做出了明確規(guī)定，特別強(qiáng)調(diào)應(yīng)當(dāng)保證其下游最近的灌溉取水點(diǎn)的水質(zhì)符合農(nóng)灌水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而且養(yǎng)殖企業(yè)必須和周邊農(nóng)戶簽訂灌溉合同方可外排；第四梯度處理主要針對(duì)要求更加嚴(yán)格的出水指標(biāo)的企業(yè)，局部地區(qū)如浙江、福建、湖南、湖北等地已經(jīng)開始執(zhí)行綜合一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，盡管目前技術(shù)上可行，但是對(duì)企業(yè)在投資與運(yùn)營(yíng)成本上造成了極大的困擾，環(huán)保投資達(dá)到2萬(wàn)元/m3水以上；企業(yè)將豬場(chǎng)廢水處理后回用于非帶豬沖欄，則是將第五梯度的處理與介循環(huán)結(jié)合的最高階段，豬場(chǎng)廢水處理到此階段，完全做到循環(huán)利用，前提是做好回用水消毒工作，消除生物安全風(fēng)險(xiǎn)隱患，防止病原體再次進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)。

結(jié)論與展望

規(guī)?；i場(chǎng)糞污處理中固廢處理技術(shù)還在不斷創(chuàng)新，比如豬糞碳化后用于污水處理以及磷酸銨鎂復(fù)合肥的生產(chǎn)、黑水虻蛋白轉(zhuǎn)化技術(shù)的裝備化與自動(dòng)化、全量豬糞多級(jí)發(fā)酵技術(shù)的研究、豬舍糞溝內(nèi)淘洗技術(shù)與厭氧一體化技術(shù)應(yīng)用、納米膜就地堆肥技術(shù)的發(fā)展等，不同企業(yè)可以因地制宜采用不同的技術(shù)進(jìn)行處理，將有機(jī)肥生產(chǎn)與大型種植戶使用無(wú)縫對(duì)接。

而豬場(chǎng)廢水處理卻是目前企業(yè)的痛點(diǎn)和難點(diǎn)，污水處理技術(shù)的合理選擇以及介循環(huán)利用在規(guī)?；i場(chǎng)環(huán)保處理中的權(quán)重越來(lái)越大，隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，比如厭氧氨氧化技術(shù)、短程消化反硝化技術(shù)、生化生態(tài)耦合技術(shù)的發(fā)展與逐步應(yīng)用，讓規(guī)模豬場(chǎng)有了更多的選擇，采用合理的技術(shù)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)、強(qiáng)化運(yùn)營(yíng)管理以及規(guī)劃好處理后水的出路是當(dāng)前多數(shù)企業(yè)解決問(wèn)題的良好途徑，伴隨豬場(chǎng)廢水梯度處理技術(shù)的不斷完善以及沼液還田利用的技術(shù)和手段的多樣化發(fā)展，未來(lái)畜禽糞污的處理模式還會(huì)更加的多元化。

作者簡(jiǎn)介

別又才，博士，特聘教授。主要研究方向?yàn)樾笄蒺B(yǎng)殖環(huán)保問(wèn)題并轉(zhuǎn)化為落地應(yīng)用方案，建立養(yǎng)殖場(chǎng)全天候、全方位、全系統(tǒng)的達(dá)標(biāo)治理和資源化利用模式。近幾年走訪國(guó)內(nèi)豬場(chǎng)超過(guò)500家，為多家養(yǎng)殖（集團(tuán)）公司提供技術(shù)服務(wù)，為政府、企業(yè)、協(xié)會(huì)講授豬場(chǎng)環(huán)保治理技術(shù)公開課或者培訓(xùn)超過(guò)60堂。