摘要：介紹我市養(yǎng)豬場污水處理現(xiàn)狀，并分析影響廢液發(fā)酵的主要因素及沼氣利用情況，最后提高養(yǎng)豬場污水能源化的措施和建議。本文選自：《豬業(yè)觀察》專注于豬業(yè)市場經(jīng)營策略及豬場高效管理理念的傳播，服務(wù)于安全、高效生豬生產(chǎn)，成為提升豬業(yè)國際競爭力的思想性謀略陣地，進(jìn)而成為影響豬業(yè)精英商業(yè)生活的高端讀物。雜志通過紙媒與新媒體相結(jié)合的方式從經(jīng)營者、管理者的角度切切實(shí)實(shí)地幫助企業(yè)解決生產(chǎn)及管理中的實(shí)際問題，用理念震撼心靈，指導(dǎo)、引領(lǐng)管理者，提升管理者的倡議決策能力，進(jìn)一步提升中國豬業(yè)的國際競爭力。
　　關(guān)鍵詞：污水處理;廢液發(fā)酵;沼氣利用;措施建議
　　Abstract: the article introduces the pig farm wastewater treatment situation, and analyzes the main factors of influence waste liquid fermentation and biogas using situation, finally improve energy of the pig farm wastewater measures and Suggestions.
　　Keywords: sewage treatment; Waste liquid fermentation; Biogas utilization; measures
　　中圖分類號：S216.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
　　1 引言
　　我國是生豬養(yǎng)殖大國，當(dāng)前規(guī)模養(yǎng)豬場的排污治理已受到廣泛關(guān)注。豬場排放的糞尿污水中，有機(jī)污染物濃度極高，其中COD和BOD遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。如豬糞尿未經(jīng)任何處理就直接排入江河中，會造成水質(zhì)不斷惡化，使水體缺氧，導(dǎo)致魚類死亡，嚴(yán)重威脅水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。豬糞便污染物污染了地表水，其有毒、有害成分很容易進(jìn)入到地下水中。污水處理已成為養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展中亟待解決的問題。近年來，各級政府對新建養(yǎng)豬場嚴(yán)格控制，加大了對污水處理的監(jiān)管力度，同時(shí)對購買污水處理設(shè)備的養(yǎng)豬場進(jìn)行購機(jī)補(bǔ)貼，激發(fā)了養(yǎng)豬場的購機(jī)熱情。
　　2我市養(yǎng)豬場污水處理現(xiàn)狀
　　2.1 我市養(yǎng)豬場廢液處理的方式
　　我市養(yǎng)豬場對豬糞尿的處理主要采用兩種方式，即水沖糞和干清糞工藝。干清糞工藝與水沖式清糞工藝相比，固態(tài)糞含水量低，糞中營養(yǎng)成分損失小，肥料價(jià)值高，便于高溫堆肥或以其他方式處理利用，有利于提高豬糞的利用效率。同時(shí)，干清糞工藝有利于減少沖洗廢液中污染物的含量，減少沖洗用水。果樹較多的區(qū)域，利用曬干后的干清糞作為果樹肥料，該區(qū)域中小型養(yǎng)豬場較多采用干清糞工藝;其它區(qū)域大型養(yǎng)豬場也部分采用干清糞工藝，但小型養(yǎng)豬場由于干清糞無人收購，普遍采用水沖式清糞工藝。采用水沖式清糞工藝的養(yǎng)豬場，產(chǎn)生的廢液量多，廢液處理的工作量大。近年來在市委市政府的高度重視和關(guān)心下，全市養(yǎng)豬場普遍建立了沼氣池，采用固液分離機(jī)對廢液進(jìn)行固形物和污水的分離，大中型養(yǎng)豬場將固形物作為有機(jī)肥的原料，污水進(jìn)沼氣池，其污水處理工藝流程如圖l。
　　2.2 目前我市養(yǎng)豬場廢液處理過程存在的問題
　　(1)厭氧罐容積不配套，普遍存在厭氧罐容積偏小形象，導(dǎo)致廢液發(fā)酵時(shí)間不足，發(fā)酵不充分。
　　(2)小型養(yǎng)豬場采用固液分離機(jī)對廢液進(jìn)行固形物和污水分離后，固形物無處銷售，隨地堆放，最終隨雨水流入江河。
　　(3)氣溫較低特別是冬季時(shí)，厭氧罐內(nèi)的沼液因溫度低而難以發(fā)酵，排放的污水中有機(jī)污染物未能得到有效處理，COD和BOD嚴(yán)重超標(biāo)。
　　(4)部分小型養(yǎng)豬場未對沼液進(jìn)行好氧發(fā)酵、爆氣等后續(xù)處理就直接排入江河，嚴(yán)重污染水質(zhì)及環(huán)境。
　　3、影響廢液發(fā)酵的主要因素及沼氣利用情況
　　3.1 影響廢液發(fā)酵的主要因素
　　厭氧發(fā)酵是養(yǎng)豬場廢液處理的重要過程，影響發(fā)酵程度的主要因素有：
　　3.1.1 溫度
　　厭氧發(fā)酵是微生物繁衍的活動結(jié)果，微生物生存需要適當(dāng)溫度。沼氣發(fā)生的厭氧菌的生存溫度為8℃～70℃，高溫發(fā)酵的溫度為48℃～60℃、28℃～38℃為中溫發(fā)酵，12℃～28℃為常溫發(fā)酵，10℃以下為低溫發(fā)酵。福建省目前主要采用常溫發(fā)酵方式，發(fā)酵溫度隨氣溫變化而變化，沼氣產(chǎn)氣量不穩(wěn)定。在溫度為20℃條件下，每千克總固體(TS)產(chǎn)沼氣量為35℃時(shí)的60%，可見溫度對發(fā)酵的影響程度。
　　3.1.2原料
　　沼氣菌需要靠C、N、P、K和其他元素來維持生命和活動，并將C轉(zhuǎn)化成甲烷CH4(沼氣中的主要成分)，所以在沼氣發(fā)酵中要有這些營養(yǎng)元素。豬糞尿中含有很豐富的N、P、K元素及作為碳原料的飼草、谷糠纖維等。
　　3.1.3發(fā)酵料液濃度
　　發(fā)酵料液的濃度是指發(fā)酵料液中發(fā)酵物質(zhì)質(zhì)量所占的比例。冬季10%～12%，夏天6%～10%左右。
　　3.1.4酸堿度
　　沼氣池中的pH值在6.8～7.6之間，pH值過高過低都不太合適。豬糞尿發(fā)酵pH值偏低時(shí)，可加入適量的石灰水或草木灰以調(diào)整pH值。
　　3.2小型養(yǎng)豬場沼氣產(chǎn)量
　　沼池容積的設(shè)計(jì)依據(jù)是廢液的日處理量及發(fā)酵時(shí)間，但小型養(yǎng)豬場建設(shè)沼池主要是根據(jù)地理位置及面積，普遍存在沼池容積偏小現(xiàn)象。下面以年產(chǎn)商品肉豬1000頭的養(yǎng)豬場作為分析依據(jù)。據(jù)了解：年產(chǎn)商品肉豬1000頭的養(yǎng)豬場其沼池容積大部分在70m3～80m3。
　　年產(chǎn)商品肉豬1000頭的養(yǎng)豬場豬群結(jié)構(gòu)及豬糞尿及干物質(zhì)排放(見表1)。
　　年產(chǎn)商品肉豬1000頭的養(yǎng)豬場不同廢液處理方式的沼氣產(chǎn)量(見表2)。
　　表1 年產(chǎn)商品肉豬1000頭的養(yǎng)豬場豬群結(jié)構(gòu)及豬糞及干物質(zhì)排放

項(xiàng)目	單位	水沖清糞		干清糞
		未經(jīng)固液分離進(jìn)沼池	固液分離后液體進(jìn)沼池	全部進(jìn)沼池	沖洗廢液全部進(jìn)沼池	固液分離后液體進(jìn)沼池
干物質(zhì)排放總量	kg			220
沖洗總水量	kg	9190			4600
進(jìn)沼池的干物質(zhì)總量	kg	220	88	220	72	28.8
沼池容積	m3			80
發(fā)酵時(shí)間(約)	d	10		20
常溫下單位干物質(zhì)產(chǎn)氣量	m3/kgTS	0.2		0.3
常溫下產(chǎn)氣量	m3	44	17.6	66	21.6

　　表2 年產(chǎn)商品肉豬1000頭的養(yǎng)豬場不同廢液處理方式的沼氣產(chǎn)量

項(xiàng)目	單位	生產(chǎn)母豬	后備母豬	哺乳仔豬	保育豬	育肥豬
數(shù)量	頭	56～60	17～20	100以上	100以上	300以上
糞	k/頭·天	5.0（0.925）	2.2（0.407）	0.5（0.093）	1.0（0.185）	1.74（0.322）
尿便排放量（干物質(zhì)）	k/頭·天	5.5（0.138）	3.5（0.088）	0.8（0.020）	1.35（0.034）	2.75（0.069）
平均干物質(zhì)排放量	kgTS/頭·天	1.06	0.495	0.113	0.219	0.399
干物質(zhì)排放總量	kg	220（數(shù)量以下限計(jì)算）
平均沖洗水量	kg/頭·天	30			10	20
沖洗總水量	kg	9190（數(shù)量以下限計(jì)算）

　　3.3小型養(yǎng)豬場沼氣的利用
　　3.3.1 員工生活
　　目前養(yǎng)豬場沼氣主要用于員工生活，少數(shù)大中型養(yǎng)豬場利用沼氣發(fā)電，小型養(yǎng)豬場沼氣只用于員工生活等。年產(chǎn)商品肉豬1000頭的養(yǎng)豬場，主要以家庭式經(jīng)營為主。據(jù)資料介紹5口之家每天生活用沼氣約2m3。由表2可以看出，采用干清糞、沖洗豬舍的廢液經(jīng)固液分離后污水進(jìn)沼池的方式，其在常溫下產(chǎn)氣量是養(yǎng)豬場員工生活用氣的4倍。目前大部分養(yǎng)豬場采用的水沖清糞、固液分離后液體進(jìn)沼池的方式，其在常溫下產(chǎn)氣量是養(yǎng)豬場員工生活用氣的近9倍。
　　3.3.2 仔豬保溫
　　目前冬季仔豬保溫主要用電熱保溫，每頭母豬每天約需用電2kW·h～3kW·h，仔豬保溫每天約需用電10kw·h～15kW·h，若采用沼氣燃燒加熱水，通過散熱器為仔豬保溫，鍋爐熱效率以50%計(jì)算，至保溫室熱利用率50%，沼氣燃燒時(shí)熱值取22.154MJ/m3(沼氣熱值為22.154MJ/m3～24.244Mj/m3)，仔豬保溫每天需耗沼氣6.5m3～9.8m3。由表2可以看出，采用干清糞、沖洗豬舍的廢液經(jīng)固液分離后污水進(jìn)沼池的方式，其在常溫下產(chǎn)氣量可滿足養(yǎng)豬場員工生活、仔豬保溫用氣，冬季時(shí)其產(chǎn)氣量將無法滿足仔豬保溫。水沖清糞、固液分離后液體進(jìn)沼池的方式，其在常溫下產(chǎn)氣量可滿足養(yǎng)豬場員工生活、仔豬保溫用氣，尚有沼氣剩余。
　　3.3.3發(fā)電
　　目前，各級政府在治理水源污染方面加大了執(zhí)法力度，普遍要求養(yǎng)豬場搬離溪、河沿岸，養(yǎng)豬場大部分不在居民區(qū)，其剩余沼氣難以利用，因此需要配置沼氣或雙燃料發(fā)電機(jī)組，以利用剩余沼氣。小型養(yǎng)豬場用電設(shè)備有飼料混合、照明、水泵、固液分離機(jī)、豬舍消毒機(jī)、員工生活用電設(shè)施等，總?cè)萘?kW左右。因此，養(yǎng)豬場可購置5kN沼氣發(fā)電機(jī)組，全負(fù)荷發(fā)電時(shí)每小時(shí)耗沼氣量約3m3，可發(fā)電3kW以上，目前大部分養(yǎng)豬場采用的水沖清糞、固液分離后液體進(jìn)沼池的方式，夏季時(shí)可發(fā)電6小時(shí)，滿足養(yǎng)豬場生產(chǎn)和員工的部分生活用電。
　　4提高小型養(yǎng)豬場污水能源化的措施
　　4.1提高厭氧罐的保溫性能
　　沼氣厭氧罐大部分為地下布置，施工時(shí)應(yīng)做好厭氧罐的保溫處理，如在厭氧罐的周圍包裹保溫材料等，以提高厭氧罐的保溫性能，保證冬季時(shí)厭氧罐內(nèi)的料液溫度。
　　4.2設(shè)置攪拌設(shè)備
　　發(fā)酵過程適當(dāng)攪拌料液，使得污液發(fā)酵均勻。攪拌的沼氣池與不攪拌的相比，產(chǎn)氣量可提高15%以上。因此，在小型養(yǎng)豬場的污水處理過程中要增設(shè)攪拌設(shè)備。
　　4.3改進(jìn)豬糞清理方式
　　由目前水沖糞方式改為干清糞工藝，可減少污水量50%左右，在現(xiàn)有厭氧罐容積下，可使污水的發(fā)酵滯留時(shí)間由10天延長至20天，產(chǎn)氣量可增加44%左右。
　　4.4加熱料液。提高料液溫度
　　冬季，料液溫度低于15℃時(shí)，產(chǎn)氣量明顯減少，影響料液的發(fā)酵，污水中的COD和BOD明顯增加，排放后增加對環(huán)境的污染。加熱料液，提高料液溫度是促進(jìn)發(fā)酵、減少污水中COD和BOD的有效途徑。沼池容積為80m3時(shí)，料液溫度每升高l℃需耗熱量373MJ，若料液溫度由8℃提高到20℃，需耗熱量4476MJ。若采用沼氣燃燒加熱水，通過散熱器為料液加熱、熱水循環(huán)加熱，鍋爐熱效率以50%計(jì)算，散熱器熱效率80%(鍋爐可直接在沼池旁，散熱器浸于料液中進(jìn)行)，沼氣燃燒時(shí)熱值取22.154MJ/m3，料液溫度每升高1℃需耗沼氣42m3，保持料液溫度提高l℃需耗沼氣4.2m3，當(dāng)料液需升溫較多時(shí)，可經(jīng)過多日的連續(xù)升溫而實(shí)現(xiàn)，保持溫差12℃需耗沼氣50m3。對固液分離后固形物無法處理最終隨雨水流入江河的養(yǎng)豬場，可采用干清糞且豬糞全部進(jìn)沼池的處理方式。該處理方式常溫時(shí)可產(chǎn)沼氣66m3，可供5kW沼氣發(fā)電機(jī)組全負(fù)荷發(fā)電22小時(shí)，冬季時(shí)扣除保溫耗氣量50m3，尚可供5kW沼氣發(fā)電機(jī)組全負(fù)荷發(fā)電5小時(shí)，以滿足生產(chǎn)用電需要。全年可發(fā)電1萬kW·h以上，節(jié)省電費(fèi)約5千元以上。加熱料液可常年進(jìn)行，其產(chǎn)氣量將大于表2所列值。4.5充分利用溜液、沼渣
　　沼液、沼渣是極好的肥料，養(yǎng)豬場應(yīng)合理規(guī)劃茶、果、林、飼草面積，使得養(yǎng)殖規(guī)模與
　　灌的茶園、果園、林木、飼草面積相適應(yīng)，沼液可用于茶樹、果園;林木、豬飼草的灌溉，沼渣可制成有機(jī)肥。
　　5、生態(tài)效益
　　中小型養(yǎng)豬場污水沼氣處理后多余廢水經(jīng)沉淀，再經(jīng)過一定容積的氧化塘、人工濕地凈化處理后，可達(dá)到國家《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18596—2001標(biāo)準(zhǔn))中所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，即：CODcr濃度 ≤400mg/l、 BOD5濃度≤150mg/l、SS濃度≤200mg/l、氨氮≤80mg/l、總磷(以P計(jì)) ≤8.0mg/l。
　　總之，沼氣利用使畜禽養(yǎng)殖廢棄物能得到充分利用，大大降低了面源污染，保護(hù)了土壤和地表水的水質(zhì)，切斷了疾病傳播的途徑，改善了農(nóng)村衛(wèi)生環(huán)境條件，緩解了農(nóng)村能源短缺問題，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)和永續(xù)利用起到了重大作用，以沼氣工程為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)真正達(dá)到社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益的高度統(tǒng)一。
　　6、結(jié)論和建議
　　6.1 采用合適的措施，減少污水的污染程度
　　通過提高沼池的保溫性能、沼池中增設(shè)攪拌裝置、改水沖糞為干清糞工藝、對料液進(jìn)行加熱可有效提高特別是冬季料液的發(fā)酵程度，保證污水中的COD和BOD常年保持在較低水平，減少污水的污染程度。地域內(nèi)，冬季對沼池料液進(jìn)行加熱，可實(shí)現(xiàn)沼氣產(chǎn)氣量大于料液加熱的耗氣量。
　　6.2增加購機(jī)補(bǔ)貼比例。以實(shí)現(xiàn)污水能源化比率的提高
　　政府可通過提高對小型沼氣發(fā)電機(jī)組的購置補(bǔ)貼，料液加熱裝置的購置補(bǔ)貼，增加料液加熱裝置改造的補(bǔ)貼比例等，使養(yǎng)豬場可在短期內(nèi)(如1年內(nèi))收回購機(jī)投資。鼓勵小型養(yǎng)豬場購買沼氣或雙燃料發(fā)電機(jī)組;進(jìn)行料液加熱裝置改造;對養(yǎng)豬場進(jìn)行合理規(guī)劃，充分利用沼液進(jìn)行茶、果、林、飼草澆灌。這樣既扶持了小型養(yǎng)豬場的發(fā)展，又可有效控制養(yǎng)豬場污水的排放，實(shí)現(xiàn)污水能源化比率的提高。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]張全國.沼氣技術(shù)及其應(yīng)用(第二版)[H].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.