高錦華

摘 要：該文主要介紹了規(guī)模化養(yǎng)殖場自循環(huán)式污染治理模式，包括設(shè)計依據(jù)、設(shè)計框架、工藝流程、前處理工藝、沼氣工程、集中供氣、廢棄物資源化利用等內(nèi)容。該治理模式具有投資省、無動力、效果好、操作性強的特點，有效地解決了畜牧業(yè)帶來的農(nóng)業(yè)面源污染問題，促進了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：養(yǎng)殖場；污染治理模式；設(shè)計

中圖分類號 X713 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）14-113-03

1 設(shè)計依據(jù)與應用領(lǐng)域

隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)集約化發(fā)展，養(yǎng)殖場產(chǎn)生的糞便污染成為了主要的農(nóng)業(yè)面源污染源之一，尤其是規(guī)模化養(yǎng)豬場污染問題引起了各級政府及相關(guān)部門的重視，并且陸續(xù)出臺了相關(guān)的治理管理辦法與實施意見。目前福建省仍有相當一部分養(yǎng)殖場污水的處理沒有達標排放，或是有些治理設(shè)施不合理、不完善，受到成本的制約未能充分發(fā)揮其應有的作用。福建省2015-2018年生豬養(yǎng)殖場標準化改造任務中，存欄量在250～1 500頭有7 903家，存欄量在1 500～5 000頭有734家。這些養(yǎng)殖場在全過程綜合治理方面中，應考慮降低治理成本，盡量避免動力設(shè)備資金投入，利用山勢落差實現(xiàn)進出料自流，實現(xiàn)養(yǎng)殖場內(nèi)自循環(huán)處理模式，最終達到區(qū)域內(nèi)養(yǎng)殖場糞污的“零排放”。

2 設(shè)計框架及工藝流程

設(shè)計采取能源生態(tài)型模式，要求廢水進入?yún)捬醴磻髦皯冗M行固液分離，固體糞渣出售制作有機肥，污水經(jīng)厭氧消化處理后不直接排入自然環(huán)境，而是作為農(nóng)作物的有機液體肥料。工程建設(shè)的目標是盡可能多生產(chǎn)沼氣，養(yǎng)殖場糞污經(jīng)厭氧消化后，剩余的沼渣、沼液可作為優(yōu)質(zhì)有機肥施用于農(nóng)作物，使糞便得到能源、肥料等多層次的資源化利用，最終達到污水減量化、無害化、資源化利用的目的。這是符合福建省養(yǎng)殖場現(xiàn)狀的一種有效污染治理模式[1]，其工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程

3 模式設(shè)計

模式設(shè)計選擇松羅王加養(yǎng)殖場，存欄生豬1 200頭，按生豬平均體重68kg，每頭豬每天排泄糞1.73kg，排泄尿為2.83kg[2]，養(yǎng)殖場全面實施雨污分離與干清糞工藝，日排放污水總量為24t。

3.1 前處理系統(tǒng)

3.1.1 漏縫地板 豬圈采取半漏縫地板按存欄豬每頭0.4m2鋪設(shè)，靠外墻鋪設(shè)漏縫地板與地面的垂直距離不小于60cm，地面按10%的坡度向外墻傾斜，并用水泥固化抹光，以便人工從外墻清糞。

3.1.2 雨污分離 雨水、生活洗滌用水走明溝，人畜糞污走暗溝，全面實現(xiàn)雨污分離，有效防止豬場污水隨著雨水直接排放。

3.1.3 格柵 設(shè)置2道固定格柵攔截畜禽廢水中較長纖維、毛等雜物，粗格柵柵條間隙為25mm，細格柵柵條間隙為15mm，設(shè)置傾角為45°。

3.1.4 沉砂池 沉淀畜禽廢水中較大顆粒砂粒，減輕后道工序的污泥量。規(guī)格為2m×1m，有效水深為0.8m，前部設(shè)一水流擋板達到降低流速、快速沉降懸浮物效果。

3.1.5 酸化濾床 酸化濾床分為上下層，上層為人工濾床，用以過濾糞渣，實現(xiàn)無動力固液分離；下層為酸化調(diào)節(jié)池，利用糞污中固體物沉降性能好和有機物分解（水解、酸化）快的特點，降低糞污濃度，貯存、調(diào)節(jié)厭氧發(fā)酵處理的水質(zhì)、水量；上、下層之間用傾斜不小于30°的水泥漏縫板隔開，漏縫板上鋪濾網(wǎng)，濾床濾網(wǎng)上的糞渣自行瀝干后經(jīng)卸渣門收集、清掃、運到糞便堆場。利用養(yǎng)殖場地勢落差，糞污通過豬圈旁的污水管道自流引入人工濾床，濾床前方設(shè)置均勻布水槽，使集中、間歇性進水變成均衡、連續(xù)性出水；人工濾床采用3個并聯(lián)的獨立單體，在前方布水槽中安置活動PVC套管，通過撥插套管方式隨意控制3個濾床的進水，可以實現(xiàn)同一時間3個濾床分別進行過濾、瀝干、清糞、清洗等不同操作；濾床卸渣門高1m，寬6m，底部距地面1m，方便車輛收集干糞或裝袋，卸渣門設(shè)有活動檔板，底部設(shè)有料液回流槽，防止料液外溢。水解酸化池酸化采用半地下式磚混結(jié)構(gòu)，滯留時間為12h，有效儲水容積12m3，設(shè)計高度為1.8m，有效水深設(shè)計1.2m，平面尺寸為4.8m×2.1m，底部保持5%坡度，設(shè)有污泥排渣管。

3.2 沼氣厭氧發(fā)酵 采取厭氧發(fā)酵工藝為無動力、自流進料、常溫發(fā)酵、單元組合曲流布料水壓式沼氣裝置，池型選擇圓形（即短壁圓柱池墻+球冠拱頂+反拱池底），結(jié)構(gòu)為地下式磚混結(jié)構(gòu)。糞便污水經(jīng)前處理系統(tǒng)后，從進料口進入裝置，經(jīng)過“八”字形檔墻曲流布料，經(jīng)各發(fā)酵單位逐級厭氧發(fā)酵，使糞污得到無害化和減量化處理，同時產(chǎn)生沼氣。

3.2.1 厭氧發(fā)酵裝置 養(yǎng)殖場每天污水排放量為24t，按發(fā)酵液滯留期9d。確定厭氧發(fā)酵容積為216m3。在實施過程中，根據(jù)地形采取埋地下式，按3個單元底部連通組合，每個單元容積為72m3。按實際經(jīng)驗全年產(chǎn)氣率取0.2m3/m3·d，平均日產(chǎn)氣量為43.2m3，水壓池按停止用氣12h的最大產(chǎn)氣量計算，設(shè)計容積為21.6m3，尺寸為6m×3m，有效高度為1.2m。水壓池底部的標高與主池投料液面（即零壓液面）在一個水平線上，為池墻體頂部圈梁上部球冠拱頂開始處上方約20cm處。設(shè)計參數(shù)如表1。

表1 沼氣厭氧發(fā)酵裝置設(shè)計參數(shù)

3.2.2 壓力調(diào)節(jié) 水壓池有效高度設(shè)計為1.2m，意味著池內(nèi)最大工作壓力為12kPa。考慮到用氣高峰時沼氣供應問題，設(shè)計了一種簡易調(diào)節(jié)主池內(nèi)沼氣壓力，使貯存沼氣空間增加的方法。在水壓間有效高度向下40cm處增設(shè)一個閥門，作為可活動的泄流口，用以調(diào)節(jié)壓力，增加沼氣產(chǎn)生量。在夜間停止消耗沼氣的前提下，打開活動泄流口，實現(xiàn)主池內(nèi)壓力在8～12kPa間調(diào)節(jié)，料液回落，沼氣存貯空間增加。然后關(guān)閉活動溢流口，重新調(diào)整壓力平衡。這樣的設(shè)計靈活、可操作性強，節(jié)省了貯存沼氣裝置的資金投入。

3.2.3 曲流布料墻 在主池內(nèi)設(shè)置“八”字形檔墻，使原料進入池內(nèi)時，由檔墻進行布料，形成多路曲流，增加新料擴散面，充分發(fā)揮池容負載能力，提高池容產(chǎn)氣率?！鞍恕弊中螜n墻相距主池墻體為0.7m，窄邊相距0.2m，墻寬0.72m，高1.2m，兩墻夾角為130°，結(jié)構(gòu)為單磚砌體。主池最終出口下沿設(shè)置塞流墻，沿墻體建設(shè)，高度為0.35m，起到塞流固菌作用。

3.2.4 出渣裝置 經(jīng)過干清糞工藝進入?yún)捬跸氐募S污，固形物含量大大減少，沼氣發(fā)酵較完全，產(chǎn)生沼渣也相對少，利用山地落差，可以在主池外建3m×1.5m，深0.6m的出渣間，池子上方位于主池拱頂圈梁處。3個主池各在拱頂圈梁下方固定安放一根4m長110mm的PVC管，下端距池底中心最低300mm處，上端伸至拱頂圈梁上方200mm處。PVC管上端再接可活動1m長的PVC豎直管，外面套上直徑300mm，1m長的水泥套管，防止出渣時沼渣四溢。出渣時，撥掉豎直PVC內(nèi)套管，利用水壓間的壓力將沼渣壓出，然后再用管道自流引入出渣間，實現(xiàn)自動出渣。

3.3 后處理系統(tǒng)

3.3.1 穿孔過濾貯液 由于貯液池與穿孔池、過濾池成本造價一樣，所以在貯液池的前方增設(shè)穿孔池與過濾池，進一步起到沉淀、過濾和凈化作用。穿孔過濾貯液3個池緊挨串聯(lián)規(guī)劃，厭氧池出水依次經(jīng)過穿孔、過濾，最終到達貯液池。穿孔池共3個單池并聯(lián)，隔墻前后流通孔設(shè)置盡量遠些，污水在池中前后蛇行穿孔盡量延長停留時間，總?cè)莘e30m3，水深1.8m，單池有效尺寸6m×0.9m；過濾池共3個單池并聯(lián)，總?cè)莘e30m3，水深1.8m，單池有效尺寸3m×1.8m，池中輔上養(yǎng)殖場附近隨處可揀的干燥鐵芒箕，用兩端插入墻體中的多條竹片條壓住防止上浮，讓污水在過濾池中上行下行以凈化水質(zhì)；最后達到貯液池，液池設(shè)計容積為60m3。

3.3.2 沼肥田間消納 養(yǎng)殖場下方有集中連片的設(shè)施葡萄農(nóng)業(yè)示范園區(qū)和大片茶園，選擇在6.67hm2設(shè)施葡萄園里輔設(shè)輸送管道及簡易管網(wǎng)，利用山勢自然落差，將貯液池的沼液自然流灌至葡萄園。其余的沼液自然排放至設(shè)施葡萄園及茶園中。

3.3.3 沼氣輸配系統(tǒng) 厭氧發(fā)酵主池液面與水壓池液面差產(chǎn)生的自然壓力輸送沼氣，這種無動力低壓輸送，成本低，維護簡單。產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過脫硫凈化后供應給養(yǎng)殖場管理房及鄰近王加村30戶農(nóng)戶炊事、照明、沐浴。

4 模式效益分析

模式設(shè)計利用山勢自然落差，采取自動濾糞柜和貯液池自然流灌農(nóng)田，實現(xiàn)綜合治理全過程無動力、無耗能，保證了治污設(shè)施全年正常運行，不被擱置，從而實現(xiàn)“零排放”。

4.1 經(jīng)濟效益 采取干清糞工藝，比傳統(tǒng)水沖糞每頭豬每天節(jié)約用水10kg，年可節(jié)約用水4 380t，按福安市水費、污水處理費合計2.3元/t，年可節(jié)省水費、污水處理費1萬元；通過干清糞與自動濾糞柜出來的糞便，瀝干后每天可裝袋20袋（每袋35～40kg），每袋用于銷售可獲利6.5元，養(yǎng)殖場年可獲利4.7萬元；糞便可及時、有效地清除畜舍內(nèi)的糞便、尿液，保持畜舍環(huán)境衛(wèi)生，豬的發(fā)病率和死亡率明顯減少，節(jié)省了醫(yī)藥費開支，按每頭豬減少13元醫(yī)藥費計算，年可減少醫(yī)藥費1.6萬元；沼氣池年產(chǎn)氣量1.6萬m3，按1.5元/m3計，年可獲得沼氣直接經(jīng)濟效益2.4萬元；沼液沼渣施用于葡萄園，可節(jié)省化肥、農(nóng)藥，并使便葡萄品質(zhì)提升、產(chǎn)量增加，年可節(jié)支增收2.2萬元。以上5項共計年可節(jié)支增收11.9萬元。

4.2 生態(tài)效益 養(yǎng)殖場每天排放24t糞污水，如得不到有效處理，囤積場內(nèi)，必然影響到周圍的環(huán)境衛(wèi)生，通過污染治理，干糞制作有機肥，剩余糞污進入沼氣池，經(jīng)正常厭氧發(fā)酵，能夠有效殺滅病毒、病菌和寄生蟲卵，減少病病傳播；沼液沼渣是一種高效的優(yōu)質(zhì)肥料，農(nóng)田長期施用，土壤有機質(zhì)含量提高，理化性狀得以改善，有利于農(nóng)作物的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)；通過干清糞、厭氧發(fā)酵、貯液、農(nóng)田消納方式進行污染整治，能夠有效減少COD、氨氮的排放量，減排效果明顯，能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域內(nèi)養(yǎng)殖場糞污的“零排放”；模式生產(chǎn)的沼氣作為生活燃料，可以防止薪炭林的亂砍亂伐，對于保護植被，防止水土流失和山體滑坡具有現(xiàn)實意義。

4.3 社會效益 生態(tài)養(yǎng)豬使當?shù)厝罕姷酿B(yǎng)殖觀念和養(yǎng)殖方式得到了轉(zhuǎn)變，增強了群眾環(huán)保意識，減少了各種疾病的發(fā)生和傳播，對周邊養(yǎng)殖場起到了輻射帶動作用。養(yǎng)殖與農(nóng)村的經(jīng)濟發(fā)展息息相關(guān)，生態(tài)養(yǎng)殖必將成為農(nóng)村經(jīng)濟的一大增長點，有利于增加就業(yè)，增加農(nóng)民收入，美化農(nóng)村，實現(xiàn)社會與企業(yè)的共贏。推廣以沼氣為紐帶的生態(tài)茶果園技術(shù)，不僅有效地解決了剩余勞動力的轉(zhuǎn)移和消化，而且激發(fā)了農(nóng)民學科學，用科學，將實用技術(shù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的積極性，增強了農(nóng)民的科技意識，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高效化、無害化。

參考文獻

[1]包武，李元欽，錢午巧，等.福建省生豬養(yǎng)殖污染現(xiàn)狀及治理對策[J].安徽農(nóng)學通報，2013，19（18）：90-94，105.

[2]董紅敏，朱志平，黃宏坤，等.畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)污系數(shù)和排污系數(shù)計算方法[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2011，27（1）：303-308.

（責編：張宏民）