Keywords: sewge tretment; Wste liquid fermenttion; Biogs utiliztion; mesures
XX： 1 引言
我国是生猪养殖大国，当前规模养猪场的排污管理已受到广 泛关注。猪场排放的粪尿污水中，有机污染物浓度极高，其中 COD 和 BOD 远远超过 GJ 标准规定。 如猪粪尿未经任何处理就 直接排入江河中，会造成水质不断恶化，使水体缺氧，导致鱼类 死亡，严峻威胁水产养殖业的发展。猪粪便污染物污染了地表水， 其有毒、 有害成份很容易进入到地下水中。 污水处理已成为养猪 业发展中亟待解决的问题。 近年来，各级政府对新建养猪场严格 控制，加大了对污水处理的监管力度， 同时对购买污水处理设备 的养猪场进行购机补贴，激发了养猪场的购机热情。
2 我市养猪场污水处理现状 2.1 我市养猪场废液处理的方式
我市养猪场对猪粪尿的处理主要采用两种方式，即水冲粪和
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干清粪工艺。 干清粪工艺与水冲式清粪工艺相比， 固态粪含水量 低，粪中营养成份损失小，肥料价值高，便于高温堆肥或者以其他 方式处理利用，有利于提高猪粪的利用效率。 同时，干清粪工艺 有利于减少冲洗废液中污染物的含量，减少冲洗用水。 果树较多 的区域，利用晒干后的干清粪作为果树肥料，该区域中小型养猪 场较多采用干清粪工艺；其它区域大型养猪场也部份采用干清粪 工艺，但小型养猪场由于干清粪无人收购，普遍采用水冲式清粪 工艺。采用水冲式清粪工艺的养猪场，产生的废液量多，废液处 理的工作量大。 近年来在市委市政府的高度重视和关心下，全市 养猪场普遍建立了沼气池，采用固液分离机对废液进行固形物和 污水的分离，大中型养猪场将固形物作为有机肥的原料，污水进 沼气池，其污水处理工艺流程如图 l。
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2.2 目前我市养猪场废液处理过程存在的问题
(1)厌氧罐容积不配套，普遍存在厌氧罐容积偏小形象，导 致废液发酵时间不足，发酵不充分。
(2)小型养猪场采用固液分离机对废液进行固形物和污水分 离后，固形物无处销售，随地堆放，最终随雨水流入江河。
(3)气温较低特殊是冬季时，厌氧罐内的沼液因温度低而难 以发酵，排放的污水中有机污染物未能得到有效处理， COD 和 BOD 严峻超标。
(4)部份小型养猪场未对沼液进行好氧发酵、爆气等后续处
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理就直接排入江河，严峻污染水质及环境。
3、影响废液发酵的主要因素及沼气利用情况 3.1 影响废液发酵的主要因素
厌氧发酵是养猪场废液处理的重要过程，影响发酵程度的主 要因素有：
3.1.1 温度
厌氧发酵是微生物繁衍的活动结果，微生物生存需要适当温 度。 沼气发生的厌氧菌的生存温度为 8℃~70℃，高温发酵的温 度为 48℃~60℃、 28℃~38℃为中温发酵， 12℃~28℃为常 温发酵， 10℃以下为低温发酵。福建省目前主要采用常温发酵 方式，发酵温度随气温变化而变化，沼气产气量不稳定。在温度 为 20℃条件下，每千克总固体(TS)产沼气量为 35℃时的 60％， 可见温度对发酵的影响程度。
3.1.2 原料
沼气菌需要靠 C、N、P、K 和其他元素来维持生命和活动， 并将 C 转化成甲烷 CH4(沼气中的主要成份)，所以在沼气发酵中 要有这些营养元素。猪粪尿中含有很丰富的 N、 P、 K 元素及作 为碳原料的饲草、谷糠纤维等。
3.1.3 发酵料液浓度
发酵料液的浓度是指发酵料液中发酵物质质量所占的比例。 冬季 10％~12％，夏天 6％~10％摆布。
3.1.4 酸碱度
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沼气池中的 pH 值在 6.8~7.6 之间，pH 值过高过低都不太 合适。 猪粪尿发酵 pH 值偏低时，可加入适量的石灰水或者草木灰 以调整 pH 值。
3.2 小型养猪场沼气产量
沼池容积的设计依据是废液的日处理量及发酵时间，但小型 养猪场建设沼池主要是根据地理位置及面积，普遍存在沼池容积 偏小现象。下面以年产商品肉猪 1000 头的养猪场作为分析依据。 据了解：年产商品肉猪 1000 头的养猪场其沼池容积大部份在 70m3 ~80m3。
年产商品肉猪 1000 头的养猪场猪群结构及猪粪尿及干物质 排放(见表 1)。
年产商品肉猪 1000 头的养猪场不同废液处理方式的沼气产 量(见表 2)。
3.3 小型养猪场沼气的利用 3.3.1 员工生活
目前养猪场沼气主要用于员工生活，少数大中型养猪场利用 沼气发电，小型养猪场沼气只用于员工生活等。年产商品肉猪 1000 头的养猪场，主要以家庭式经营为主。据资料介绍 5 口之 家每天生活用沼气约 2m3。由表 2 可以看出，采用干清粪、冲 洗猪舍的废液经固液分离后污水进沼池的方式，其在常温下产气 量是养猪场员工生活用气的 4 倍。目前大部份养猪场采用的水冲 清粪、 固液分离后液体进沼池的方式，其在常温下产气量是养猪
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场员工生活用气的近 9 倍。
3.3.2 仔猪保温
目前冬季仔猪保温主要用电热保温，每头母猪每天约需用电 2kW ・ h ~3kW ・ h ，仔猪保温每天约需用电 10kw ・ h ~ 15kW ・ h ，若采用沼气燃烧加热水，通过散热器为仔猪保温，锅炉热 效率以 50％计算，至保温室热利用率 50％，沼气燃烧时热值取 22.154MJ ／ m3(沼气热值为 22.154MJ ／ m3 ~24.244Mj ／ m3)，仔猪保温每天需耗沼气 6.5m3~9.8m3。由表 2 可以看出， 采用干清粪、冲洗猪舍的废液经固液分离后污水进沼池的方式， 其在常温下产气量可满足养猪场员工生活、 仔猪保温用气，冬季 时其产气量将无法满足仔猪保温。 水冲清粪、 固液分离后液体进 沼池的方式，其在常温下产气量可满足养猪场员工生活、 仔猪保 温用气，尚有沼气剩余。
3.3.3 发电
目前，各级政府在管理水源污染方面加大了执法力度，普遍 要求养猪场搬离溪、河沿岸，养猪场大部份不在居民区，其剩余 沼气难以利用，因此需要配置沼气或者双燃料发机电组，以利用剩 余沼气。小型养猪场用电设备有饲料混合、照明、水泵、固液分 离机、猪舍消毒机、员工生活用电设施等，总容量 5kW 摆布。 因此，养猪场可购置 5kN 沼气发机电组，全负荷发电时每小时 耗沼气量约 3m3，可发电 3kW 以上， 目前大部份养猪场采用的 水冲清粪、固液分离后液体进沼池的方式，夏季时可发电 6 小时，
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满足养猪场生产和员工的部份生活用电。
4 提高小型养猪场污水能源化的措施 4.1 提高厌氧罐的保温性能
沼气厌氧罐大部份为地下布置，施工时应做好厌氧罐的保温 处理，如在厌氧罐的周围包裹保温材料等，以提高厌氧罐的保温 性能，保证冬季时厌氧罐内的料液温度。
4.2 设置搅拌设备
发酵过程适当搅拌料液，使得污液发酵均匀。 搅拌的沼气池 与不搅拌的相比，产气量可提高 15％以上。因此，在小型养猪 场的污水处理过程中要增设搅拌设备。
4.3 改进猪粪清理方式
由目前水冲粪方式改为干清粪工艺，可减少污水量 50％左 右，在现有厌氧罐容积下，可使污水的发酵滞留时间由 10 天延 长至 20 天，产气量可增加 44％摆布。
4.4 加热料液。提高料液温度
冬季，料液温度低于 15℃时，产气量明显减少，影响料液 的发酵，污水中的 COD 和 BOD 明显增加，排放后增加对环境 的污染。 加热料液，提高料液温度是促进发酵、 减少污水中 COD 和 BOD 的有效途径。沼池容积为 80m3 时，料液温度每升高 l℃ 需耗热量 373MJ ，若料液温度由 8℃提高到 20℃，需耗热量 4476MJ。若采用沼气燃烧加热水，通过散热器为料液加热、热 水循环加热，锅炉热效率以 50％计算，散热器热效率 80％(锅
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炉可直接在沼池旁，散热器浸于料液中进行 ) ，沼气燃烧时热值 取 22.154MJ／m3，料液温度每升高 1℃需耗沼气 42m3，保持 料液温度提高 l℃需耗沼气 4.2m3 ，当料液需升温较多时，可经 过多日的连续升温而实现，保持温差 12℃需耗沼气 50m3。对 固液分离后固形物无法处理最终随雨水流入江河的养猪场，可采 纳干清粪且猪粪全部进沼池的处理方式。该处理方式常温时可产 沼气 66m3 ，可供 5kW 沼气发机电组全负荷发电 22 小时，冬 季时扣除保温耗气量 50m3 ，尚可供 5kW 沼气发机电组全负荷 发电 5 小时，以满足生产用电需要。全年可发电1 万 kW ・ h 以 上，节省电费约 5 千元以上。 加热料液可常年进行，其产气量将 大于表 2 所列值。
4.5 充分利用溜液、沼渣
沼液、沼渣是极好的肥料，养猪场应合理规划茶、果、林、 饲草面积，使得养殖规模与
灌的茶园、果园、林木、饲草面积相适应，沼液可用于茶树、 果园；林木、猪饲草的灌溉，沼渣可制成有机肥。
5、生态效益
中小型养猪场污水沼气处理后多余废水经沉淀，再经过一定 容积的氧化塘、人工湿地净化处理后，可达到 GJ 《畜禽养殖业 污染物排放标准》(GB18596―20XX 标准)中所规定的标准，即： CODcr 浓度 ≤400mg/l、 BOD5 浓度≤150mg/l、 SS 浓度≤ 200mg/l、氨氮≤80mg/l、总磷(以 P 计) ≤8.0mg/l。
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总之，沼气利用使畜禽养殖废弃物能得到充分利用，大大降 低了面源污染，保护了土壤和地表水的水质，切断了疾病传播的 途径，改善了农村卫生环境条件，缓解了农村能源短缺问题，促 进农业生态环境良性循环和永续利用起到了重大作用，以沼气工 程为纽带的生态农业真正达到社会、经济、生态效益的高度统一。
6、结论和建议
6.1 采用合适的措施，减少污水的污染程度
通过提高沼池的保温性能、 沼池中增设搅拌装置、 改水冲粪 为干清粪工艺、对料液进行加热可有效提高特殊是冬季料液的发 酵程度，保证污水中的 COD 和 BOD 常年保持在较低水平，减 少污水的污染程度。地域内，冬季对沼池料液进行加热，可实现 沼气产气量大于料液加热的耗气量。
6.2 增加购机补贴比例。以实现污水能源化比率的提高 政府可通过提高对小型沼气发机电组的购置补贴，料液加热 装置的购置补贴，增加料液加热装置改造的补贴比例等，使养猪 场可在短期内(如 1 年内)收回购机投资。鼓励小型养猪场购买沼 气或者双燃料发机电组；进行料液加热装置改造；对养猪场进行合 理规划，充分利用沼液进行茶、果、林、饲草浇灌。这样既扶持 了小型养猪场的发展，又可有效控制养猪场污水的排放，实现污 水能源化比率的提高。
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