粪污处理技术

Preparedon22NovemberPreparedon22November粪污解决技术粪污解决技术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保、猪粪尿及猪场污水解决的问题。猪场污水解决的最佳办法是采用生态学及生物学解决，在生物学解决过程中，需要通过厌氧发酵，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，就能够作为发电的能源。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少，变化农村面貌，改善农民生活质量有重大意义。

为探讨运用猪场污水解决过程中产生沼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年运用沼气发电的实例，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

污水厌氧装置有诸多类型，可根据猪场规模、所规定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，污水解决量也大，因此采用了1700立方米的钢筋混凝土卧式发酵池，日解决污水可达850立方米，产气量随气温变化，冬季产气少某些，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(涉及固液分离池、调节池)外，沼气要通过脱硫塔入贮气罐，再进入发电机系统，为防腐蚀，输气管普通用塑料管比较好。

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

设备投资涉及：

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(涉及改装的二手55KW柴油机)万元。

总计投资万元。

此投资额涉及污水解决及发电两个部分。按年产10万头肥猪计算，一次性投资每头猪仅占元；分摊销，共生产100万头，则每头猪年支出仅为元。

三、运行状况及成本分析

本项目运行至今已6年多，运行始终良好，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，其中涉及发电机管理及维修。

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以下(按年算)。

1、柴油成本根据测算，每千瓦时电需耗用柴油升，准时价元／L计算，其柴油成本为：元／升×升＝元。

2、人工成本按3人管理计算：技工1人，年工资1500元／月×12＝18000元；管理人员1人，年工资1500元／月×12＝18000元；工人1人，年工资800元／月×12＝9600元。累计：45600元，按年发电量48万KWh计算，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修理费元。

5、折旧摊销总计投资万元，按期限摊销完毕，每年沼气发电量48万KWh时计算，每千瓦时电应承当折旧费用元。

以上累计，每千瓦时电实际成本为元，其中折旧费占总费用的％。如果将污水解决的费用也摊销一部分折旧费，则发电费用最少可减少元，发电成本则为元／KWh。在折旧费用中，猪粪尿解决的全部费用都计入沼气发电之内，事实上沼气发电仅是猪场污水解决的一种副产品，因此发电成本尚有很大的减少潜力，为了计算方便未将污水解决的费用分出。

四、讨论

1、本文重要讨论猪场污水解决过程中运用沼气发电的可行性，因此不涉及污水解决的效果。本文的分析成果认为，运用猪场污水厌氧发酵解决产生的沼气，可作为能源进行发电，费用仅为－元／KWh，低于国家电纲的－元／KWh，并且这个费用涉及了整个猪场的污水解决成本，如充足发挥猪粪尿及污水产沼气的潜力，成本还可减少，因此经济上切实可行。

2、在建立污水厌氧消化池时，成本的减少空间也较大，万头下列的猪场及农村的小型猪场，完全能够用其它建筑材料替代，核心是厌氧池要耐一定压力，不漏气即可。

3、运用柴油发动机改造成沼气发动机的技术已通过关，这是一项专门的技术，据深绿园猪场6年的使用成果证明这项技术是完全可行的。

4、深绿园猪场的经验证明，猪场污水完全能够运用厌氧发酵技术解决，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，固然还取决于猪场规模及厌氧发酵技术、原料及自然条件等。规模不大于100头的猪场产沼气量少，与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解决，既可控制污染，又可产生沼气供猪场和农户使用，同时减少污水解决及保护环境的成本，一举多得，这也是建立生态养猪业中的一种重要环节。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，以户养为主的传统喂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。规模化猪场喂养规模大，集约化程度高，有助于提高生猪的喂养技术、防疫能力和管理水平；与传统方式相比，规模化喂养能大大提高生长速度和饲料转换率，从而有助于减少猪场的喂养成本，增加公司的经济效益。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解决，任其随意排放就会污染周边环境，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办法，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、销售等生产成本而无视其对环境的潜在威胁，往往将场址选择在大中都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，充足考虑周边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；同时最佳能与本地的立体农业互相增进，变废为宝，达成生态农业综合、持续、稳定地增加。

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佳采用膨化和颗粒加工技术，破坏或克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，饲料添加的多个化学物质在粉碎、输送、混合、制粒、膨化等过程中会发生降解反映和氧化还原反映而生成某些有毒有害物质，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。由于猪体内缺少能有效运用植酸磷的多个酶，因此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能够将植酸磷水解为游离的正磷酸和肌醇而被吸取，从而提高磷的运用率，间接缓和磷对环境可能造成的污染。另外在配制日粮时可采用低蛋白质—氨基酸平衡的“抱负蛋白质”模式，在饲料中辅助添加益生素、酶制剂、酸化剂、氨化克制剂、吸附剂、纤维素或寡糖以及除臭剂等，能够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，增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。

从喂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，并且会使骨骼发育不全；相反在超出℃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。因此我们必须为猪生长发育提供适宜的环境，采用合理组群、及时解决猪场粪尿、定时消毒等方法；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，并且能够减少猪特别是仔猪的发病率。另外，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，还会传输多个传染性疾病。在养殖场内我们应当尽量消亡它们，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

为了控制猪场对周边环境造成的污染，我们应当采用经济有效、方便可行的办法，遵照“无污化、资源化、低成本、高效率”的原则逐步削减污染物，使猪场周边的土壤、水体及大气自然生态系统免受污染。但到现在为止，单一解决办法如好氧生物解决、厌氧生物解决等远没有达成人们所追求的抱负效果。杭州灯塔养殖总场的综合生物解决法解决猪粪污水，已获得了良好的效果，其污水解决工艺基本流程为：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紧张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。我国抗生素的使用即使有法可依，但执行和执法力度尚有待改善。笔者认为我国应当对现在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为，逐步停止或部分停止在饲料中使用人用抗生素，激励开发如氟苯尼考、杆菌肽锌等畜禽专用的药品和饲料添加剂，同时运用某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、为了从根本上缓和猪场对环境造成的污染，建议对猪场生产的全过程涉及设计、修建、饲料加工、喂养、粪污解决等环节进行周密跟踪监测，方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，在喂养上采用先进的喂养管理技术，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充足运用本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，全方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。牛粪解决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专家，近年来同合作伙伴研制了牛粪气化前置解决工艺和装备，完毕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停发展，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。据理解，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构造，还污染大气和地下水源，造成严重的环境问题。

崔益华专家说，通过甩干、脱水的牛粪，完全能够取代秸秆，并且比秸秆燃料更干净，气体燃烧原照样烧菜做饭。如运用牛粪和污水进行沼气发电，初步预计，解决1万头牛的粪便大概能产生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“牛粪综合解决中心”，并在全省进行示范。天津：畜禽粪便90%无害化解决由天津市农业局、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，已经基本完毕。该项目通过引进、综合运用达成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，从而使占地亩的喂养场污染物排放为零。据市农业主管部门介绍，我市防治农业污染规划出台，通过实施沼气发酵干湿分离、推广畜禽粪便解决机等多个方法，确保到，全市农业畜禽粪便90%实现无害化解决和综合运用。据农业专家介绍，近年来，我市畜禽生产发展快速，每年产生粪便约600多万吨。由于畜禽粪便得不到及时解决，会对地表水、地下水、土壤和空气造成严重污染。为此，我市农业环保、能源等部门采用多个方法开展畜禽粪便的无害化解决。现在投入使用的生猪喂养生态环保项目，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，干粪便通过分离等方法形成有机肥料。宁河原种猪场现在日解决脏水能力超出200吨，在国内大型喂养场中堪称典范。市农业局能源处还在全市农村建立了家庭式的猪—沼—菜三位一体环保新方式，把防治畜禽粪便污染贯彻到了基层，变害为宝，获得了非常好的效果。有关部门还开发了方便、快捷、投资少的移动式畜禽粪便解决机，每台机械年解决猪、牛、鸡等多个粪便6000吨，解决后的粪便干湿分离，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%。据理解，我市还将采用多个方法，大力发展生态循环农业，特别是在全市各生猪、牛等畜禽喂养基地，普及推广多个新型环保方法，使畜禽粪便通过解决后再施肥于农田。规模化猪场猪粪尿的综合运用技术规模化养猪基于先进的生产设备，科学的饲料配方及喂养技术，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主动开发运用，将会造成环境污染，破坏生态平衡，也必将带来公司的经济损失。

一、规模化猪场猪粪尿对环境的污染

传统养猪是以分散喂养，户营为主的喂养方式，喂养数量少，普通几头，多的也只有十余头，因而产生的粪污较少，完全能够还田作为肥料运用，基本上不存在环境污染问题。而规模化猪场喂养规模大，集约化程度高，即使有助于提高生猪的喂养技术、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喂养方式造成了猪粪尿过分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都市郊区，周边无足够的农田消纳数量众多的粪污；或因人为因素不加以运用，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，引发呼吸道疾病，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，最后将会造成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，有助于生态平衡，一定要变化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解决与运用，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，增进农牧业全方面发展。

二、猪粪尿的综合运用技术

现在，国内外猪粪尿的综合运用工程技术重要有两大类：即物质循环运用型生态工程和健康与能源型综合系统。

(一)物质循环运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足的循环运用，从而提高资源的运用率，防止废弃污物等对环境的污染。

惯用的物质循环运用型生态系统重要有种植业—养殖业—沼气工程三结合、养殖业—渔业—种植业三结合及养殖业—渔业—林业三结合的生态工程等类型。其中种植业—养殖业—沼气工程三结合的物质循环运用型生态工程应用最为普遍，效果最佳。下面以此为例作简要叙述。

种植业—养殖业—沼气工程三结合的物质循环运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，还能够用来浸种、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，解决喂养畜禽蛋白质饲料局限性的问题，剩余的废渣还能够返田增加肥力，改良土壤，避免土地板结。此系统事实上是一种以生猪养殖为中心，沼气工程为纽带，集种、养、鱼、副、加工业为一体的生态系统，它含有与传统养殖业不同的经营模式。在这个系统中，生猪得到科学的喂养，物质和能量获得充足的运用，环境得到良好的保护，因此生产成本低，产品质量优，资源运用率高，收到了经济效益与生态效益同时增加的效果。

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、液体和固体三种成分，然后运用气体分离装置把沼气中甲烷和二氧化碳分离出来，分离出来的甲烷能够作为燃料照明，也可进行沼气发电，获得再生能源；二氧化碳可用于培养螺旋藻等经济藻类。沼气池中的上层液体通过一系列的沼气能源加热管消毒解决后，可作为培养藻类的矿质营养成分。沼气池下层的泥浆与其它肥料混合后，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，也能够给蓄电池充电。过滤后的螺旋藻等藻体含有丰富、齐全的营养元素，即能够直接加入鱼池中喂鱼、拌入猪饲料中喂猪，也能够经烘干、灭菌后作为便宜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。该系统的其它重要环节还涉及一整套的净水系统和植树方法。这一系统的实施、运用，能够有效地改善猪场周边的卫生和生态环境，提高人们的健康和营养水平。同时，猪场还能够从混合肥料、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、不同猪场的具体状况而加以调节。

三、结语

随着规模化养猪的快速发展，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，避免猪粪尿污水的污染，保持生态环境平衡，已刻不容缓。因此，要加大对猪粪尿污水解决和开发运用的研究力度。规模大的养猪公司，有较强的经济实力，有条件购置废物加工及解决的设备设施，可按照物质循环运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解决与开发运用，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，为人类和动物提供一种良好的生存和生活环境，以确保养猪业生产持续稳定的发展。规模化猪场猪粪尿的综合运用技术规模化养猪基于先进的生产设备，科学的饲料配方及喂养技术，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主动开发运用，将会造成环境污染，破坏生态平衡，也必将带来公司的经济损失。

一、规模化猪场猪粪尿对环境的污染

传统养猪是以分散喂养，户营为主的喂养方式，喂养数量少，普通几头，多的也只有十余头，因而产生的粪污较少，完全能够还田作为肥料运用，基本上不存在环境污染问题。而规模化猪场喂养规模大，集约化程度高，即使有助于提高生猪的喂养技术、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喂养方式造成了猪粪尿过分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都市郊区，周边无足够的农田消纳数量众多的粪污；或因人为因素不加以运用，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，引发呼吸道疾病，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，最后将会造成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，有助于生态平衡，一定要变化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解决与运用，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，增进农牧业全方面发展。

二、猪粪尿的综合运用技术

现在，国内外猪粪尿的综合运用工程技术重要有两大类：即物质循环运用型生态工程和健康与能源型综合系统。

(一)物质循环运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足的循环运用，从而提高资源的运用率，防止废弃污物等对环境的污染。

惯用的物质循环运用型生态系统重要有种植业—养殖业—沼气工程三结合、养殖业—渔业—种植业三结合及养殖业—渔业—林业三结合的生态工程等类型。其中种植业—养殖业—沼气工程三结合的物质循环运用型生态工程应用最为普遍，效果最佳。下面以此为例作简要叙述。

种植业—养殖业—沼气工程三结合的物质循环运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