规模化养殖场污水处理工程实例分析

吴晓梅， 叶美锋， 吴飞龙， 林代炎

(福建省农业科学院农业工程技术研究所， 福建 福州 350003)

1 工程概况

1.1 养殖场情况

福建省九龙江流域龙岩漳平某规模化猪场目前存栏母猪550头，年出栏商品猪5000头。

1.2 废水水量和水质

养殖场采用干清粪和水冲洗方式进行猪舍卫生清洁，每天运行20小时全场每日产生污水量(含养殖场工人生活污水)为200 m3。结合养殖场猪舍集中冲洗情况，设计平均流量为10 m3·h-1。

表1 养殖场污水水质 (mg·L-1)

1.3 监测指标及方法

2 处理工艺

2.1 工艺流程及说明

图1 工艺流程图

(1)前处理：利用粗格栅拦截大颗粒杂物，为后续处理降低负荷同时维护设备设施。污水经管道输送至集污池，通过集污池将污水储存起来并使其均质均量，以保证污水处理设备和设施的正常运行。

(2)固液分离：固液分离是养殖污水处理必不可少的环节，废水经固液分离后可以减轻后续的处理环节负担，防止设备堵塞损坏。本项目选用60目振动筛挤压式固液分离机[15]，其处理能力达15 m3·h-1，将粪污减量至少50%。该固液分离机具有污水处理效果稳定、分离出的粪渣含水率为50%左右，可直接装袋，集中运输过程中不产生渗漏水，而且更有利于直接堆肥利用。

(3)完全混合式厌氧消化：养殖污水经固液分离后进入厌氧生物发酵系统，本项目采用完全混合式工艺进行厌氧消化，在一个密闭罐体内完成料液的发酵，产生沼气。在消化器内安装有搅拌装置，使发酵原料与微生物处于完全混合状态，提高池内发酵效率和产气率。该工艺一方面可去除废水中大部分有机污染；另一方面产生的沼气也是一种清洁能源，可用于发电，产生的沼液也可作为肥料还田利用。

(4)A/O曝气池：采用两级A/O曝气处理，对有机物浓度高的废水，去除率高。A段是厌氧段，主要用于脱氮除磷；O段是好氧段，主要用于去除水中的有机物。它除了可去除污水中的有机污染物外，还可同时去除氮、磷，对于高浓度有机废水及难降解废水，在好氧段前设置水解酸化段，可显著提高废水可生化性。

(5)氧化塘：在塘中种植水生植物狐尾藻，同时进行鱼类养殖，形成人工生态系统，在太阳能(日光辐射提供能量)作为初始能量的推动下，通过塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化，最后不仅去除了污染物，而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收，净化的污水也可作为再生资源予以回收再用，使污水处理与利用结合起来，实现污水处理资源化[16]。狐尾藻根系具有较强的泌氧作用，可以改善水体环境，狐尾藻净化水体的同时促进自身生长量的增加，收获时可以作为青饲料供养殖场生猪、塘中鱼类食用[17]。

(6)猪粪渣堆肥：采用本团队研制的堆肥发酵塔进行猪粪渣堆肥发酵。堆肥物料由塔顶进入塔内，在塔内堆肥物通过翻转隔层板，使堆料一层一层自上而下每天降一层，起到翻料供氧作用。一个发酵塔可根据需要，分5～6层。一般经过5～8天的好氧发酵，堆肥物即由塔顶移动至塔底而完成一次发酵。立式堆肥发酵塔为半密闭结构，塔边留有通气管，塔内温度分布从上层到下层逐渐升高。

2.2 主要构筑物及设计参数

该处理工艺设计的主要构筑物及设计参数如表2所示。

表2 主要构筑物及设计参数

3 运行效果

3.1 粪便污水处理结果

表3 监测点水质 (mg·L-1)

3.2 猪粪渣堆肥结果

对猪粪渣进入堆肥发酵塔堆肥前后的理化性质进行测定，具体结果见表4。检测结果表明，堆肥后猪粪渣的含水率下降了5.9%，全氮含量增加了0.79%，全磷含量增加了1.19%，全钾含量增加了0.20%，而pH值则下降了0.5，有机质增加了4.4%。通过发酵塔发酵后，除水分含量外，总养分、有机质和pH值等指标均达到了《有机肥标准》(NY525-2012)[19]。

表4 发酵塔猪粪渣堆肥前后理化性质变化表 (%)

4 效益分析

该猪场日产粪便污水200 m3，项目设施设备投资100万元，该工艺日处理耗电量60度，按每度1元计，则所需电费60元；另外，运行过程还需1个人看管，工人工资以100元·d-1计，则日总运行费用为160元，每吨污水处理需0.8元·d-1。

因猪场周边没有果园田地，沼液主要通过沉淀池,A/O曝气池，氧化塘等工艺处理实现达标排放，对于处理后的污水也可以将中水回用部分用于猪舍清洗、周边绿地浇灌等，以每日中水回用率40%计算，每日回用80吨，每吨按照2元 (商业用水)计，则每日可节约水费160元。产生的沼气可用于发电，满足养殖场日常的生产生活用电，日可节约电费60元，则日可共节约费用220元，每吨污水处理可节约费用1.1元。与养殖场粪污处理系统改造前相比，年可节约运行支出10万元。

经粪便废水经固液分离后的猪粪渣堆肥发酵年可产有机肥900吨，按照每吨有机肥500元计，则可为养殖场增收45万元·年-1，扣除人工、生产等费用，每年有机肥净收入为30万元。本项目实施后，年可节约环保处理费用10万元、年新增产值30万元，新增利税40万元，并有效解决猪场生产过程中的粪污排放问题，降低了环境污染风险，因此具有显著的经济环境效益。

5 结论