粪污处理技术

1、粪污处理技术10万头猪场沼气发电的经济分析随着农村经济的发展，养猪业以较快的速度向集约化方向发展，但随之 产生了猪场的环境保护、猪粪尿及猪场污水处理的问题。猪场污水处理 的最好方法是采用生态学及生物学处理，在生物学处理过程中，需要经过厌氧发酵，厌氧发酵过程中污水中的有机物分解产生沼气及含氮、磷 等物质。沼气是极好的能源物质，其热值较高，燃烧后仅产生二氧化碳和水。如果猪场中沼气的产量充足， 就可以作为发电的能源。据我国的技术条 件，沼气发电仍需辅以15%的柴油，余者皆为沼气，因此可节省大量柴 油，这对解决我国能源缺乏，改变农村面貌，改善农民生活质量有重大 意义。为探讨利用猪场污水处理过程中产生沼

2、气进行发电的可行性，本文以深圳市农牧实业有限公司绿美特农业园 10万头养猪场（下称深绿园猪 场）已经实践了 6年利用沼气发电的实例，进行经济分析并探讨其可行 性。一、厌氧发酵及沼气发电的设备与装置1、发酵池污水厌氧装置有很多类型，可根据猪场规模、所要求的发酵效率及 投资能力等综合因素考虑。深绿园猪场的养猪规模大，污水处理量也大， 因此采用了 仃00立方米的钢筋混凝土卧式发酵池，日处理污水可达850立方米，产气量随气温变化，冬季产气少一些，但不低于500立方米，最高可产1500立方米以上。2、脱硫塔、贮气罐、输送装置除发酵池（包括固液分离池、调节池）外，沼气要经过脱硫塔入贮气 罐，再进入发电机系

3、统，为防腐蚀，输气管一般用塑料管比较好。3、发电设备发电设备为1台改装后的柴油发电机（现增为2台），每台功率为100KW二、设备投资设备投资包括：1、发酵装置、脱硫塔及管道共投资 71万元。2、贮气罐为18万元。3、100KW发电机（包括改装的二手55KW柴油机）万元。总计投资万元。此投资额包括污水处理及发电两个部分。 按年产10万头肥猪计算， 一次性投资每头猪仅占元；分 10年摊销，10年共生产100万头，则每 头猪年支出仅为元。三、运行情况及成本分析本项目运行至今已6年多，运行一直良好，运行成本较低。厌氧发 酵部分全部采用自流方式，只需1人操作，发电部分也只有3人，其中 包括发电机管理及维

4、修。沼气发电在启动时要用一部分柴油， 耗油量为柴油发电的15%,发 动机启动后，就不再需要柴油。根据 6年多的运行成本分析如下（按年 算）。1、 柴油成本 根据测算，每千瓦时电需耗用柴油升，按时价元/L 计算，其柴油成本为：元/升X升=元。2、 人工成本 按3人管理计算：技工1人，年工资1500元/月X 12= 18000元；管理人员1人，年工资1500元/月X 12 = 18000元；工 人1人，年工资800元/月X 12 = 9600元。合计：45600元，按年发电 量48万KWh十算，每千瓦时电人工成本为元。3、润滑油（机油）支出 据测算，每千瓦时电耗机油元。4、修理费每千瓦时电平均支出

5、修理费元。5、折旧摊销 总计投资万元，按10年期限摊销完毕，每年沼气发 电量48万KWh寸计算，每千瓦时电应承担折旧费用元。以上合计，每千瓦时电实际成本为元，其中折旧费占总费用的。如果将污水处理的费用也摊销一部分折旧费，则发电费用至少可减少 元，发电成本则为元/ KWh在折旧费用中，猪粪尿处理的全部费用都 计入沼气发电之内，实际上沼气发电仅是猪场污水处理的一种副产品， 因此发电成本还有很大的降低潜力，为了计算方便未将污水处理的费用分出。四、讨论1、本文主要讨论猪场污水处理过程中利用沼气发电的可行性，因 此不包括污水处理的效果。本文的分析结果认为，利用猪场污水厌氧发酵处理产生的沼气，可作为能源进

6、行发电，费用仅为-元/KWh低于国家电纲的一元/ KWh而且这个费用包括了整个猪场的污水处理成本， 如充分发挥猪粪尿及污水产沼气的潜力，成本还可降低，因此经济上切 实可行。2、在建立污水厌氧消化池时，成本的降低空间也较大，万头以下的猪场及农村的小型猪场，完全可以用其它建筑材料代替，关键是厌氧池要耐一定压力，不漏气即可。3、利用柴油发动机改造成沼气发动机的技术已经过关，这是一项 专门的技术，据深绿园猪场6年的使用结果证明这项技术是完全可行的。4、深绿园猪场的经验证明，猪场污水完全可以利用厌氧发酵技术 处理，产生的沼气可进行发电，发电量很大程度上可满足猪场用电需要， 当然还取决于猪场规模及厌氧发酵

7、技术、原料及自然条件等。规模小于 100头的猪场产沼气量少，是否有适合的发电机与之配套， 需另行研讨， 但所产沼气可作为热源毫无异议。5、猪场污水采用厌氧发酵技术进行处理，既可控制污染，又可产生沼气供猪场和农户使用，同时降低污水处理及保护环境的成本，一举多得，这也是建立生态养猪业中的一个重要环节。从生产流程控制猪场的环境污染1头90公斤左右的商品猪日排粪量约公斤，尿量公斤，污水20 - 30公斤从生产流程控制猪场的环境污染背景：随着养猪行业低利润化，以户养为主的传统饲养方式在发达 的珠三角、长三角等养猪发达的地区已基本上被规模化、工厂化养殖所 替代。规模化猪场饲养规模大，集约化程度高，有利于提

8、高生猪的饲养 技术、防疫能力和管理水平；与传统方式相比，规模化饲养能大大提高 生长速度和饲料转换率，从而有利于降低猪场的饲养成本，增加企业的 经济效益。然而集约化养殖场却存在着诸多环境方面的隐患。它们每天要向外部环境排放大量粪尿等污染物， 已渐渐地成为重要的非工业污染 源。据测算，1头90公斤左右的商品猪日排粪量约公斤， 尿量公斤，污 水20-30公斤（约含-公斤的总固体）。这些粪尿污水若得不到及时处 理，任其随意排放就会污染周围环境，特别是猪场附近的土壤生态系统。 本文从生产流程角度谈谈控制猪场污染物的方法，供同行参考。从规划设计角度减少环境污染的途径过去许多集约化猪场过多考虑运输、销售等生

9、产成本而忽视其对环 境的潜在威胁，往往将场址选择在大中城市的城郊或靠近公路、河流水 库等环境敏感的区域，以致产生了严重的生态环境问题，现在不得不重 新面临搬迁。因此建场时一定要把猪场的环境污染问题作为优先考虑的 对象，将排污及配套设施规划在内，充分考虑周围环境对粪污的容纳能 力。在场址的选择上，应尽量选择在偏远地区、土地充裕、地势高燥、 背风、向阳、水源充足、水质良好、排水顺畅、治理污染方便的地方建 场；同时最好能与当地的立体农业相互促进，变废为宝，达到生态农业 综合、持续、稳定地增长。从营养角度减少环境污染的途径饲料安全是畜产品安全的前提和保障，在有条件的养殖场内最好采 用膨化和颗粒加工技术

10、，破坏或抑制饲料中的抗营养因子及有害物质和 微生物，以改善饲料卫生，提高养分的饲料转化率，减少粪尿排泄量。 如果加工工艺控制不当，饲料添加的各种化学物质在粉碎、输送、混合、 制粒、膨化等过程中会发生降解反应和氧化还原反应而生成一些有毒有 害物质，对饲料及环境极易造成二次污染。因此我们必须非常注意各类 添加剂在猪饲料中的合理应用。在猪日粮中近 2/3的磷是以植酸磷和 磷酸盐的形式存在的。由于猪体内缺乏能有效利用植酸磷的各种酶，所 以在加工时必须大量添加无机磷以满足猪的生长所需。如果在饲料中添加植酸酶就可以将植酸磷水解为游离的正磷酸和肌醇而被吸收，从而提高磷的利用率，间接缓解磷对环境可能造成的污染

11、。另外在配制日粮时 可采用低蛋白质一氨基酸平衡的“理想蛋白质”模式，在饲料中辅助添 加益生素、酶制剂、酸化剂、氨化抑制剂、吸附剂、纤维素或寡糖以及 除臭剂等，可以大大减少猪粪尿中氮、磷和臭素的排出量。有资料表明， 添加一定量的益生素，能够调节猪胃肠道内的微生物群落，促进有益菌的生长繁殖，使饲料在猪消化道的降解率上升 15%,同时能提高氮的沉 积率，使排放到环境中的氮源减少15%-25%,从而减轻氮对环境可能 造成的污染。从饲养管理角度减少环境污染的途径幼龄猪在低温影响下磷的排泄量会提高，而且会使骨骼发育不全； 相反在超过C的高温环境中机体钾离子和碳酸盐的排泄量会增加而不利于猪的正常生长。因此我

12、们必须为猪生长发育提供适宜的环境，采取合理组群、及时处理猪场粪尿、定期消毒等措施；同时根据每日营养需 要提供定量的饲料，尽量做到不浪费，以减少猪对饲料的摄入量。这样 一来就可在一定程度上减少猪场粪污的排放量，减少蛆蝇蚊螨等害虫的繁殖，而且可以降低猪尤其是仔猪的发病率。此外，猪场内的老鼠、苍 蝇等都可造成饲料营养损失或在饲料中留下毒素，还会传播各种传染性疾病。在养殖场内我们应当尽可能消灭它们，以减少其对生产造成的损失。从生物净化角度综合治理环境污染为了控制猪场对周围环境造成的污染，我们应当采取经济有效、方 便可行的方法，遵循“无污化、资源化、低成本、高效率”的原则逐步 削减污染物，使猪场周围的土

13、壤、水体及大气自然生态系统免受污染。 但到目前为止，单一处理方法如好氧生物处理、厌氧生物处理等远没有 达到人们所追求的理想效果。 杭州灯塔养殖总场的综合生物处理法处理 猪粪污水，已取得了良好的效果，其污水处理工艺基本流程为：猪粪污 水格栅浓污水集水池固液分离机沉淀池调节池UASB厌氧池-配水池-SBR好氧池混凝沉淀池达标排放。几点建议1、由于近年来人们普遍担心动物体内细菌对抗生素的耐药性会通过食物链转移给人体，美国几乎冻结了对新型抗生素的审批。我国抗生素的使用虽然有法可依，但执行和执法力度还有待改善。笔者认为我国应该对目前中国养殖场的耐药性和抗药性展开全方位的调查，制止非法和滥用抗生素的不良行

14、为，逐渐停止或部分停止在饲料中使用人用抗生 素，鼓励开发如氟苯尼考、杆菌肽锌等畜禽专用的药物和饲料添加剂， 同时利用一些天然的途径如酶制剂、酸化剂、中草药、甘露寡糖以及先 进的管理技术来减轻养殖场特别是猪场对土壤和水体生态系统的环境 压力。2、为了从根本上缓解猪场对环境造成的污染，建议对猪场生产的 全过程包括设计、修建、饲料加工、饲养、粪污处理等环节进行周密跟 踪监测，以便及时发现和排除新污染物对生态系统可能造成的危害。在 修建时按照粪水分离工艺进行合理规划，在饲料加工中添加环保型饲料 添加剂与畜用防臭剂，在饲养上采用先进的饲养管理技术，将猪粪便单独收集，尽量减少冲洗用水，在污染治理上因地制宜

15、充分利用当地自然 条件选择不同的工艺流程，以减少排泄物及其气味的污染，全面统筹兼顾经济效益、社会效益以及生态效益，实现畜牧业的可持续发展。牛粪处理新工艺研制成功南京航空航天大学材料科学和技术学院的崔益华教授，近年来同合作伙伴研制了牛粪气化前置处理工艺和装备，完成了牛粪气化系统工艺流程 的设计并申请了专利。日前，已在江苏省南京市郊禄口镇一村成功安装 应用了这种设备。随着奶牛养殖规模的不断发展， 一头牛一天会产生40至50公斤的 粪便，越来越多的牛粪成为困扰奶牛养殖的一大问题。据了解，江苏省一天会产生至万吨的牛粪。大量牛粪不仅破坏了土壤结构，还污染大气和地下水源，造成严重的环境问题。崔益华教授说，

16、经过甩干、脱水的牛粪，完全可以取代秸秆，并且 比秸秆燃料更干净，气体燃烧原照样烧菜做饭。如利用牛粪和污水进行 沼气发电，初步估计，处理1万头牛的粪便大约能产生100万瓦电力。 拥有3万多头奶牛的南京奶业集团，已看中了这项技术，准备在国家科 技部的主项支持下，在南京养殖基地建设“牛粪综合处理中心”，并在 全省进行示范。天津：畜禽粪便90%无害化处理由天津市农业局、宁河原种猪场联合国家农业部、 中国科学院等部门兴 建的宁河原种猪场大型养殖场综合环保项目，已经基本完成。该项目通过引进、综合利用达到国际一流水平的绿色生态型循环工艺技术中德项 目，成功地将种猪的排泄物进行干湿分离，粪便被制成有机肥料，脏

17、水 将进入沼气厌氧发酵池，通过多级过滤达标排放，从而使占地2000亩的饲养场污染物排放为零。据市农业主管部门介绍，本市防治农业污染规划出台，通过实施沼气发酵干湿分离、推广畜禽粪便处理机等多种措施，确保到2010年，全市农业畜禽粪便90%实现无害化处理和综合利用。据农业专家介绍，近年来，本市畜禽生产发展迅速，每年产生粪便 约600多万吨。由于畜禽粪便得不到及时处理，会对地表水、地下水、 土壤和空气造成严重污染。为此，本市农业环保、能源等部门采取多种措施开展畜禽粪便的无害化处理。 目前投入使用的生猪饲养生态环保项目，通过采用沼气厌氧发酵池将粪便干湿分离，粪便脏水被贮存用来发酵生成沼气用来发电，干粪

18、便通过分离等措施形成有机肥料。宁河原种猪场目前日处理脏水能力超过 200吨，在国内大型饲养场中堪称典范。 市农业局能源处还在全市农村建立了家庭式的猪一沼一菜三位一体环 保新方式，把防治畜禽粪便污染落实到了基层，变害为宝，取得了非常 好的效果。有关部门还开发了方便、快捷、投资少的移动式畜禽粪便处 理机，每台机械年处理猪、牛、鸡等各种粪便6000吨，处理后的粪便干湿分离，形成新的有机肥料，年增加经济效益18万元，投资回报率高达300%据了解，本市还将采取多种措施，大力发展生态循环农业，特别是 在全市各生猪、牛等畜禽饲养基地，普及推广各种新型环保措施，使畜 禽粪便经过处理后再施肥于农田。规模化猪场猪

19、粪尿的综合利用技术规模化养猪基于先进的生产设备， 科学的饲料配方及饲养技术，猪舍多 采用缝隙地板，用水冲洗清理粪尿，每天要向外排放大量的粪尿污水。对这些粪尿污水若不积极开发利用， 将会导致环境污染，破坏生态平衡， 也必将带来企业的经济损失。一、规模化猪场猪粪尿对环境的污染传统养猪是以分散饲养，户营为主的饲养方式，饲养数量少，一般 几头，多的也只有十余头，因而产生的粪污较少，完全可以还田作为肥 料利用，基本上不存在环境污染问题。而规模化猪场饲养规模大，集约化程度高，虽然有利于提高生猪的饲养技术、防疫能力和管理水平，生 产成本低，经济效益高，但是这种封闭式的集中饲养方式造成了猪粪尿 过度集中和冲洗

20、水大量增加。为了运输方便，规模化猪场大多建在城市 郊区，周围无足够的农田消纳数量众多的粪污；或因人为因素不加以利 用，粪污任意堆放和排放，有害气体及生产中的大量尘埃、微生物排入 大气，散布于猪场及附近居民区上空，刺激人畜呼吸道，引起呼吸道疾 病，影响人畜健康。另外，粪尿中含有大量碳水化合物、含氮化合物等 腐败性有机物，进入天然水体后，能使水体浑浊，水色变黄、变黑、水 质恶化，不能饲用。大量的猪粪尿污水及其所污染的水体、 饲料和空气, 最终将会导致猪病和寄生虫卵的蔓延与发展，直接影响养猪生产水平， 严重时将成为威胁养猪业发展的重要因素。因此，为了保护环境，有利于生态平衡，一定要改变规模化养殖业

21、的这种“自我封闭”的方向，从建设生态农牧业和保护生态环境的原则 出发，运用生物工程技术对猪粪尿进行综合处理与利用，合理地将养殖 业与种植业紧密结合起来，农牧并举，形成物质的良性循环模式，促进 农牧业全面发展。二、猪粪尿的综合利用技术目前，国内外猪粪尿的综合利用工程技术主要有两大类：即物质循环利用型生态工程和健康与能源型综合系统。（一）物质循环利用型生态工程该工程技术是一种按照生态系统内能量流和物质流的循环规律而设计的一种生态工程系统。其原理是某一生产环节的产出（如粪尿及废水）可作为另一生产环节的投入（如圈舍的 冲洗），使系统中的物质在生产过程中得到充分的循环利用，从而提高 资源的利用率，预防废

22、弃污物等对环境的污染。常用的物质循环利用型生态系统主要有种植业一养殖业一沼气工 程三结合、养殖业一渔业一种植业三结合及养殖业一渔业一林业三结合 的生态工程等类型。其中种植业一养殖业一沼气工程三结合的物质循环 利用型生态工程应用最为普遍，效果最好。下面以此为例作简要阐述。种植业一养殖业一沼气工程三结合的物质循环利用型生态工程的基本内容：规模化猪场排出的粪便污水进入沼气池，经厌氧发酵产生沼 气，供民用炊事、照明、采暖（如温室大棚等）乃至发电。沼液不仅作为 优质饵料，用以喂鸡、喂猪、养鱼、养虾等，还可以用来浸种、浸根、 浇花，并对作物、果蔬叶面、根部施肥；沼气渣可用作培养食用菌、蚯 蚓，解决饲养畜禽

23、蛋白质饲料不足的问题，剩余的废渣还可以返田增加 肥力，改良土壤，防止土地板结。此系统实际上是一个以生猪养殖为中 心，沼气工程为纽带，集种、养、鱼、畐I、加工业为一体的生态系统， 它具有与传统养殖业不同的经营模式。在这个系统中，生猪得到科学的饲养，物质和能量获得充分的利用，环境得到良好的保护，因此生产成 本低，产品质量优，资源利用率高，收到了经济效益与生态效益同步增 长的效果。健康和能源型综合系统的运作方式是：将猪粪尿先进行厌氧发酵， 形成气体、液体和固体三种成份， 然后利用气体分离装置把沼气中甲烷 和二氧化碳分离出来，分离出来的甲烷可以作为燃料照明，也可进行沼气发电，获得再生能源；二氧化碳可用

24、于培养螺旋藻等经济藻类。沼气池中的上层液体经过一系列的沼气能源加热管消毒处理后，可作为培养藻类的矿质营养成份。沼气池下层的泥浆与其他肥料混合后，作为有机肥料可改良土壤；用沼气发电产生的电能，可用来照明，还可带动藻类 养殖池的搅拌设备，也可以给蓄电池充电。过滤后的螺旋藻等藻体含有 丰富、齐全的营养元素，即可以直接加入鱼池中喂鱼、拌入猪饲料中喂 猪，也可以经烘干、灭菌后作为廉价的蛋白质和维生素源， 供人们食用， 补充人体所需的必需氨基酸、 稀有维生素等营养要素。该系统的其他重 要环节还包括一整套的净水系统和植树措施。这一系统的实施、运用， 可以有效地改善猪场周围的卫生和生态环境， 提高人们的健康和

25、营养水 平。同时，猪场还可以从混合肥料、沼气燃料、沼气发电、鱼虾和螺旋 藻体中获得经济收入。该系统的操作非常灵活，可随不同地区、不同猪 场的具体情况而加以调整。三、结语随着规模化养猪的迅速发展，猪粪尿污水对环境的污染和影响已成 为世界各国面临的共同问题， 防止猪粪尿污水的污染，保持生态环境平 衡，已刻不容缓。因此，要加大对猪粪尿污水处理和开发利用的研究力 度。规模大的养猪企业，有较强的经济实力，有条件购置废物加工及处 理的设备设施，可按照物质循环利用这种生态农业模式进行规划和改造 养猪场，对猪粪污水进行综合处理与开发利用，从而减少污染，保护生 态环境，提高经济效益、社会效益和生态效益，为人类和

26、动物提供一个 良好的生存和生活环境，以保证养猪业生产持续稳定的发展。规模化猪场猪粪尿的综合利用技术规模化养猪基于先进的生产设备， 科学的饲料配方及饲养技术，猪舍多 采用缝隙地板，用水冲洗清理粪尿，每天要向外排放大量的粪尿污水。 对这些粪尿污水若不积极开发利用， 将会导致环境污染，破坏生态平衡, 也必将带来企业的经济损失。一、规模化猪场猪粪尿对环境的污染传统养猪是以分散饲养，户营为主的饲养方式，饲养数量少，一般 几头，多的也只有十余头，因而产生的粪污较少，完全可以还田作为肥 料利用，基本上不存在环境污染问题。而规模化猪场饲养规模大，集约 化程度高，虽然有利于提高生猪的饲养技术、防疫能力和管理水平

27、，生 产成本低，经济效益高，但是这种封闭式的集中饲养方式造成了猪粪尿 过度集中和冲洗水大量增加。为了运输方便，规模化猪场大多建在城市 郊区，周围无足够的农田消纳数量众多的粪污；或因人为因素不加以利 用，粪污任意堆放和排放，有害气体及生产中的大量尘埃、微生物排入 大气，散布于猪场及附近居民区上空，刺激人畜呼吸道，引起呼吸道疾 病，影响人畜健康。另外，粪尿中含有大量碳水化合物、含氮化合物等 腐败性有机物，进入天然水体后，能使水体浑浊，水色变黄、变黑、水 质恶化，不能饲用。大量的猪粪尿污水及其所污染的水体、 饲料和空气, 最终将会导致猪病和寄生虫卵的蔓延与发展，直接影响养猪生产水平， 严重时将成为威

28、胁养猪业发展的重要因素。因此，为了保护环境，有利于生态平衡，一定要改变规模化养殖业 的这种“自我封闭”的方向，从建设生态农牧业和保护生态环境的原则 出发，运用生物工程技术对猪粪尿进行综合处理与利用，合理地将养殖 业与种植业紧密结合起来，农牧并举，形成物质的良性循环模式，促进 农牧业全面发展。二、猪粪尿的综合利用技术目前，国内外猪粪尿的综合利用工程技术主要有两大类：即物质循环利用型生态工程和健康与能源型综合系统。（一）物质循环利用型生态工程该工程技术是一种按照生态系统内 能量流和物质流的循环规律而设计的一种生态工程系统。其原理是某一生产环节的产出（如粪尿及废水）可作为另一生产环节的投入（如圈舍的

29、 冲洗），使系统中的物质在生产过程中得到充分的循环利用，从而提高 资源的利用率，预防废弃污物等对环境的污染。常用的物质循环利用型生态系统主要有种植业一养殖业一沼气工 程三结合、养殖业一渔业一种植业三结合及养殖业一渔业一林业三结合 的生态工程等类型。其中种植业一养殖业一沼气工程三结合的物质循环 利用型生态工程应用最为普遍，效果最好。下面以此为例作简要阐述。种植业一养殖业一沼气工程三结合的物质循环利用型生态工程的 基本内容：规模化猪场排出的粪便污水进入沼气池，经厌氧发酵产生沼 气，供民用炊事、照明、采暖（如温室大棚等）乃至发电。沼液不仅作为 优质饵料，用以喂鸡、喂猪、养鱼、养虾等，还可以用来浸种、浸根、 浇花，并对作物、