奶牛牧场污水治理工程实例

奶牛牧场污水治理工程实例

近年来，福建水产养殖快速发展。据2007年统计,福建省牛存栏约100.21万头,猪存栏约1279.12万头,羊存栏约132.34万只,家禽年末存栏数11637.07万只。随着畜禽养殖业的快速发展,带来了严重的污染问题,据不完全统计,福建省每年畜禽污水产生量为6亿t,排放的主要污染物氨氮、COD分别为15.4万t和115.8万t。而目前的治理率不到1/3,导致畜禽养殖业污染物排放已取代工业废水成为福建江河水体污染的祸首,成为全社会关注的热点问题,因此治理畜禽养殖业污染是建设新农村和保持畜牧业可持续发展面临的迫切问题。本文介绍南平市长富第二十六牧场利用沼气工程和人工湿地的办法治理奶牛场污水,实现废弃物无害化处理和循环利用的目的,以期为畜牧业可持续发展提供借鉴和模式。1奶牛场与奶牛场概况南平市长富第二十六牧场位于建瓯市南雅镇,牧场存栏奶牛约1000头,奶牛场采用干清粪方法,每日污水排放量为80～100t,奶牛场离闽江上游建溪的支流约500m,周边有3.5hm2左右农田和约1hm2的柑桔园。沉淀后污水的污染物含量见表1。2工艺设计2.1流程图奶牛场污水处理工艺流程见图1。2.2流程描述2.2.1厌氧发酵池的干燥处理奶牛场里的粪渣采用人工收集后进行日晒等干燥处理,这样可降低厌氧发酵池的建造体积和建造成本;同时晒干的牛粪又是很好的食用菌原料,出售可增加一定的经济效益。2.2.2厌氧发酵池、贮气柜沉沙池前入口处用钢筋焊制格栅,主要用于拦截不易降解的垃圾和沉降泥沙,沉沙池建造10m3,对牛粪尿及冲拦污水进行初步的沉积,再经过集污池的沉淀,上清液流入厌氧发酵池;厌氧发酵池共1000m3,采用半地下式,内由5个200m3的池串联而成,池侧壁采用玻璃钢材料作保温层,为防止冬季热量散失,发酵池中安装填料,提高发酵效率;贮气柜用于收集发酵池产生的沼气,保障生产、生活用气的稳定性;贮液池建造300m3,主要用于收集厌氧发酵后的沼液,并对收集的沼液中的固体及悬浮物再次沉降。2.2.3玉米、黑麦草、啤的分分区栽植人工湿地系统的目的是进一步对发酵后的沼液起到净化作用,在对人工湿地系统建造和栽种植物选择时,既考虑到有净化污水的作用,又要考虑经济性和适用性。为此,选择适宜当地栽种的需肥量大、根系发达、生物量大的玉米、黑麦草和芋头进行分时分区栽种;玉米和黑麦草作为夏冬轮作的植物,满足牛场对青饲料的需求,沼液经过玉米(或黑麦草)地出来后流入芋头地,玉米地和芋头地全部畦沟,沼液在畦沟中间歇性地流动,芋头地畦沟相对挖深一点,约40cm深,放养适量的泥鳅。人工湿地面积设计:将3.5hm2田地中的3hm2分成3块,每块地1hm2,用于栽种玉米或黑麦草,余下的0.5hm2用于栽种芋头,设计沼液在人工湿地的水力滞留期基本上保持在3d左右。3结果与分析3.1玉米地和啤草地排放污水从奶牛场出来的污水经厌氧发酵和贮液池沉淀后,取上层沼液检测,污水的水质指标与集污池出水水质相比(见表1和表2),除TP下降幅度较小外,其他各项指标明显下降。这主要是在厌氧发酵过程中,微生物产生水解酶对污水中的有机物等有害物质进行降解,形成可溶性的较小分子化合物,最后通过甲烷菌在厌氧的情况下转化为CH4和CO2,实现污水中有毒有害物质的去除。污水厌氧发酵受碳氮比和温度影响较大,一般认为碳氮比在25∶1发酵效果最好,在常温情况下,温度越高发酵效果越好,冬季要适当采取保温措施,经测试,污水厌氧发酵生成的CH4产气率冬季最低为0.16m3·m-3·d-1,夏季达到0.25m3·m-3·d-1。沉淀后的沼液,流经田间小沟进入玉米地(或黑麦草地),每块田地连续进水2d,水在畦沟中流动,水力滞留期保持3d,沼液经玉米(或黑麦草)地吸收净化后,排水间歇1d再进污水;将玉米(或黑麦草)地出来的污水汇流入芋头地,并将芋头地的畦沟挖深,长年保持一定的水位,在畦沟中放养泥鳅,经试养,泥鳅在水中生长良好,芋头也生长旺盛,水质进一步得到净化。在不同季节和时段对污水进行检测,从各出水口取水分析结果见表2;从表2中可知,从玉米地出水的水质指标都降低了50%以上,到芋头地出水的COD、BOD5、TP的去除率都达到90%以上,SS和NH3-N也有80%左右被去除。由于大量的SS被土壤和植物根系阻挡截留,不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用,可以很快从废水中截留下来,被微生物加以利用;可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及微生物的代谢过程而被分解去除。到最终出水的COD、BOD5、SS均达到GB18596—2001《畜禽养殖业污染物排放标准》中规定的要求。人工湿地对BOD,COD,SS及污染细菌的去除率超过90%,但对氮磷的去除率较低且不稳定,一般接近50%,有的为60%～86%,在有预处理设施和处理面积足够大(>50m2·m-3·d-1)的条件下,其总氮和总磷的去除可达90%以上。人工湿地系统因构成方式和水流途径不同,对氮磷的去除效果也存在一定的差异。一般认为,间歇负荷有助于提高氮磷的去除效果。如果维持人工湿地周期性的干湿状态,氮磷的去除效率可以提高1倍。由于我们采取畦沟挖深,并尽量延长畦沟长度,保证水流与土壤和植物根系的接触比较充分,同时采用间歇性进水,所以整个系统对TN、NH3-N、TP的去除效果较好达到90%以上。3.2玉米与黑麦草生长从田间的试验表明,玉米能很好适应沼液间歇灌溉地,生长旺盛,秸秆粗壮,高大;有的玉米1节结2个穗,与未用沼液的常规栽培相比,每667m2产量增长30%以上,每年5—10月可种植两季玉米;冬春两季种植的黑麦草生长良好,可收割5～6次,每公顷产量在120t以上;芋头从2月份栽种到次年的1月份收获,每667m2产量超过3000kg。3.3效率分析3.3.1小体积、小生活用气通过厌氧发酵,每日回收沼气160～250m3,不但满足奶牛场的生产、生活用气,还能满足奶牛场附近十几户农户的生活用气;通过沼液种植饲用玉米和黑麦草,既节省了肥料开支,又为牛场提供大量的青饲料和青贮饲料,降低牛场的经营成本,据粗略统计,牛场每年仅能源和肥料节省就超过5万元。3.3.2企业发展的有利条件通过对污水的高效治理和综合利用,减少了养殖企业对环境的影响,缓和了企业与周边农民由于污染问题带来的对立情绪,为企业的良性发展创造有利条件。4多因子处理的脱硫废水回收技术南平市长富第二十六牧场应用沼气工程和人工湿地综合技术治理奶牛场污水,从2年多的运行效果来看,对TN、TP、BOD、COD、SS去除效果显著,