全封闭式厌氧塘工艺在畜牧场制取沼气的研究及应用

1、60沼气Biogas 2015，33( 5)全封闭式厌氧塘工艺在畜牧场沼气的研究及应用1 ，1 ，清1 ，吴烨1 ，1 ，2 ，1 ，1( 1 浙江省金华市农村能源办公室，浙江 金华321000;2 金华市区农村能源办公室，浙江 金华321000)摘 要: 为了使畜牧场污染治理设施得到长效发挥，金华市在畜牧场推广地埋式钢混结构沼气工程的同时，因地制宜地引进、消化、吸收适合该市畜牧场污水处理的新技术、新工艺。文章了全封闭厌氧塘工艺在该市部分畜牧场处理养殖污水的示范应用，取得了较效果。:养殖污水; 厌氧塘; 沼气池; 研究及应用号:S216 4; X713文献标志码:文章编号: 1000 1166

2、( 2015) 05 0060 03B近几年，我国农村规模化畜禽养殖场发展迅速，畜禽粪尿、冲洗水量也大幅度增加，给养殖小区( 猪场将粪工艺改建成“水泡粪”工艺) 。2012 年 8 月，该公司自筹资金，在原有的一口氧化塘基础上，利用 HDPE 防渗膜材料和封闭式厌氧塘工艺，改建了一座 1 5 万 m3 的黑膜沼气池，并配备干湿分离机及 75 千瓦、200 千瓦二台沼气发电机组，分别于当年 9 月、12 月投入使用。自投入运行二年来，已处理猪粪便污水约 15 万吨; 利用沼气发电近 200 万千瓦时，节省能源成本达 130 余万元。产生的沼液用于猪场周边的 300 亩苗木基地、60 亩水果基地、

3、40 亩牧草基地以及 1020 亩珍珠、鱼塘等。该黑膜沼气池的建造，既达到有效处理养殖排 泄物，又回收了大量的沼气能源和沼液肥料，实现了养殖废弃物的资源化利用。( 场)环境造成了极大的，特别是近年来，畜禽养殖场因饲养员用工紧缺，许多猪场将干清粪工艺改建成“水泡粪”工艺，使得猪粪、尿液混合，排放的养殖污水量大、浓度高，从而造成前些年建造的 沼气工程严重超负荷运行，甚至有的已经瘫痪。急于寻找解决畜禽养殖污染的途径，已成为环保工作者的一项重要的任务。目前，我国畜牧场的粪污处理采用厌氧消化处理为技术。随着对厌氧消化理论的深入研究，人们相继开发了多种高效厌氧生物反应器，厌氧 塘以其具有沉降固体颗粒和去除

4、有机物的双重作 用，低成本处理含有高浓度可生物降解固体颗粒的 污水等而被列入其中。厌氧塘的原理与其他厌氧生 物处理过程一样，依靠厌氧菌的代谢功能，使有机底 物得到降解。全封闭厌氧塘就是利用黑色的 HDPE 防渗透膜将氧化塘底部、顶部密封成一体的大型厌 氧反应器，俗称黑膜沼气池，它集发酵、贮气于一体。 由于它运行费用低、工程造价低、污水处理效率高、沼气产量多等特点，深受金华市畜牧养殖户的青睐。 截止到目前，金华市已有 10 多家大型畜牧养殖场建造了约 10 万立方米的黑膜沼气池。1畜牧场黑膜沼气池粪污处理工艺参数的研究1 1黑膜沼气池粪污处理工艺1 1 1黑膜沼气池的材料黑膜沼气池是用黑色的 H

5、DPE 防渗膜材料将氧化塘底部、顶部密封成一体的超大型的污水厌氧反 应器。HDPE 防渗膜材料具有耐高、低温，耐沥青、油及焦油，耐酸、碱、盐等强酸强碱化学介质腐蚀，抗老化性能好，抗紫外线、抗分解能力强，防渗系数高，抗拉伸机械性强，可露使用，材料使用长等优项目试验点设在金华市泰来农牧点，尤其是成本低、性能好。目前广泛应用于污水处猪场( 以下为泰来养猪场) ，该养猪场位于理、化学反应池填埋场等。区曹宅镇横塘水库尾端，占地 463 亩，建有猪舍 136黑膜沼气池的粪污处理工艺1 1 2幢，年出栏生猪 3 5，日排放养殖污水 200 多吨黑膜沼气池的粪污处理原理与其它常温发酵的收稿日期:作者简介:修回

6、日期: 2014-12-022014-11-06( 1962 ) ，女，浙江金，高级工程师 ，主要从事农村能源技术推广工作，E-mail: jhzhfh 163 com61沼气Biogas 2015，33( 5)水压式沼气池处理原理一样，只是将原水压式沼气扩大建造，养殖污水在黑膜沼气池内，有足够的时间让有机物在微生物作用下逐渐降解转化生成 沼气。泰来养猪场污水处理工艺流程见图 1。图 1 污水处理工艺流程图面上。在铺设边坡时，要将进料管、出料管、自动排泥管、沼气收集管、温度测试孔等预埋件预埋。边坡 铺设好后，再铺设底部。当池底及池四周施工完成1 1 3黑膜沼气池的施工泰来养猪场黑膜沼气池地下部

7、分的形状是一个倒置的菱台，其底部土方开挖后的为 30m × 40m，上部土方开挖后的为 43 m × 68 m，厌氧塘总后，在确保不漏水的前提下，养殖污水流入黑膜深度约 11 5 m( 其中池顶部高 4 m、池底部水深约沼气池，待池内注满污水后，再进行顶部膜施工。m) ，水上面“浮”着的沼气。7 51 5 mm2畜牧场粪污处理效果分析的黑膜像一个锅盖，罩住里面的沼气不外泄。当菱 台四周及底部的土方夯实并修整完后，先在菱台四 周边坡上铺设 HDPE 防渗膜材料，并按从上到下的铺设顺序进行。在铺设 HDPE 膜时，要力求焊缝最少，在保证施工质量的前提下，尽量节约原材料。HDPE

8、 膜之间接缝的搭接宽度不小于 10 cm，纵向接缝应距离坝脚、弯脚处 1 50 m 以上，并设在平2 1畜牧场污水处理效果为了探索黑膜沼气池处理养殖污水效果，笔者在泰来养猪场的污水进出水口，进行了 10 次取样化验，经送样至金华市环保监测站检测，其污水处理效 果较为理想。污水检测情况见表 1。表 1泰来养猪场黑膜沼气池污水处理情况汇总表化学需氧量氨氮采样时间进水口出水口去除率进水口出水口去除率年月日mg·L 1mg·L 1mg·L 1mg·L 1%2012 10 22972086291 112013 197 642013 1 2858600165097

9、182013 2 152800175096 683010245018 602013 3 521500208090 324110283031 142013 5 766400145097 819951340+ 34 672013 9 311100126088 6415413214 282013 9 1012900126090 2310009940 602013 9 2610400137086 829451090+ 15 342013 1092 61369449+ 21 68从表 1 可以看出，进入黑膜沼气池的污水化学 97 18% ，基本去除率达 86 82%在 90% 以需氧量为 9720mg&

10、#183;L 1 66400mg·L 1 ( 冬季用膜沼气池处理后上; 其进水浓度越高( 52800 mg·L 1 ) ，化学需氧量去除效果越好，去除率均在 96 68% 以上。进水口污水中氨氮含量为154 mg·L 1 4800 mg·L 1，经水量少，污水浓度相对较高)的化学需氧量为 862 2080 mg·L 1 ，化学需氧量62沼气Biogas 2015，33( 5)黑膜沼气池处理后的氨氮含量为水温度与室外温度差为 3 7 18 9 。当室外气温高于 30 时，出水温度要比室外温度低; 室外气温越低，出水温度与室外温度差越大; 相反，室

11、外气温越高，出水温度与室外温度差越小，甚至低于室 外温度。132 2830mg·L 1 ，氨氮去除率为 34 67% 90 64% ，出水中的氨氮含量有增有减，氨氮处理效果不2 2温度影响情况分析为了探索黑膜沼气池处理养殖污水效果与温度。的，笔者在泰来养猪场跟踪了黑膜沼气池3结论的进出水口的污水温度、室外气温等数据，详见下表2。从泰来养猪场的黑膜沼气池运行两年来的情况分析，黑膜沼气池具有厌氧发酵容积大、污水滞留期 长、沼气产生量大、运行处理费 优点，很适用于大型养殖场与“水泡粪”工艺养殖场的养殖排泄物的处理。( 1) 工程造价低。目前，在金华市区采用钢筋表 2 泰来养猪场黑膜沼气池进

12、出水温度变化情况( )黑膜沼气池温度日期室外温度出水温度与室外温度差进出水温差年月日进水温度 出水温度2012 10 2221 520 525 34 83 8混凝土建造的沼气工程，包工包料的造价为2012 11 123 521 726 24 52 7500 700 元·m 3 ，而黑膜沼气池包工包料的造价为 50 60 元·m 3 ，其单价是钢混结构的十分之一，且可以省去建造沼气贮气柜的费用。另外，选 用 HDPE 膜作建池材料，其密封性能要比钢混结构的密封性能好。( 2) 池内水温受外界影响小。黑膜沼气池容积大( 1 5 万 m3 ) 、深度较深( 7 5 m) ，污水进

13、入池内后，因每天进水量相对较少，加之黑膜沼气池顶部的 沼气隔温和地埋式沼气池具有冬季相对恒温的特点，因此池内污水温度受外界影响较小，且耐污水的 冲击负荷强。( 3) 沼气产生量大。污水在池内的滞留期长( 60 天以上) ，厌氧发酵充分，可收集的沼气量多，常年每天可用 200 千瓦的发电机组连续发电 10 小时以上。( 4) 污水处理效果好。进水口养殖污水化学需氧量为 9720 66400 mg·L 1 ，而出水的化学需氧2012 11 521 320 726 05 34 72012 11 813 019 025 76 712 72012 11 1318 018 524 86 36 8

14、2012 12 202 015 819 03 217 02012 12 278 015 318 53 210 52013 1 4 1 013 617 94 318 92013 1 157 513 917 83 910 32013 1 288 014 117 23 17 32013 2 114 514 518 64 14 12013 3 512 014 816 82 04 82013 3 2011 516 819 93 18 42013 5 72117 321 54 20 52013 9 326 522 926 72 80 22013 9 103123 127 33 2 3 72013 9 262120 423 32 92 32013 10 1615 519 222 23 06 72014 7 122822 525 93 4 2 1量为 862 2080 mg·L 1 ，处理率基本以上。( 5) 运行处理费用低。黑膜沼气池的进出污水是自流的，出渣又是采用自动出渣装置。由于该池在 90%2014 9 527 123 126 02 9 1 12014 9 1126 922 826 13 3 0 82014 9 2321 3