規模化豬場糞污處理關鍵技術應用及前瞻

别又才

引言國内規模化豬場糞污處理主要采用以達到廢水和固廢全量回收和再利用為目的的資源化利用模式和以達到環評批複要求為目的的工業化處理模式，現實中這兩類模式并不是絕對分開的，一些豬場為了符合當地環保部門的要求也會在資源化利用的前提下适當選用達标處理的工業化技術。通過走訪和調研我國衆多規模化豬場，筆者發現在實踐中頂層設計不合理、處理技術選擇不到位、運營過程中技術環節把握不規範是導緻糞污處理效果不佳的重要原因。為此，本文基于作者多年從事畜禽糞污處理研究的經驗和實踐，對我國規模化豬場糞污處理過程中應用的技術進行了系統梳理，并重點針對目前豬場環保處理中的難點和痛點特别是廢水處理技術進行了闡述，同時對未來處理方式進行了前瞻性分析，希望對廣大規模豬場的糞污處理有所啟迪。

在目前規模豬場糞污處理主流模式

2017年7月7日農業農村部針對畜禽糞污綜合利用提出了各地的區域差異化實施方案以後，規模豬場糞污處理主流模式主要歸納為兩大類：一是資源化利用模式，二是工業化處理模式。

資源化利用模式主要有以下幾種：一是全量還田模式，既可以有效地處置污染物，又将其中有用的養分再循環利用于土壤-植物生态系統中，是傳統而經濟有效的處置方法，具有投資省、能耗低、不需專人管理、運行費用少等優點，但是需要有足夠的土地消納；二是自然生物處理模式，主要包括水體淨化和土壤淨化等，前者主要利用氧化塘處理，後者包含土地處理和人工濕地處理等，以時間空間換效果，其淨化機理為過濾、截留、沉澱、物理和化學吸附、化學分解、生物氧化以及生物吸收等，對于大型規模化豬場，長時間采用此模式會降低環境的自我修複能力；三是采用同位發酵床模式，可以一次性解決豬糞和豬尿的問題，同步生産有機肥，重點要防範發酵床死床風險；四是異位發酵床模式，堆垛高度為1.5～1.8 m，地面安裝軌道式翻抛機，頂棚下方接駁噴淋管，每天噴淋後翻抛，由于占地面積大、投資成本高，故豬場目前使用比較少；五是混合厭氧發酵綜合利用模式，将固廢、廢水混合發酵，TS濃度控制在6%～8%，包含混合厭氧發酵、沼氣發電上網或壓縮制天然氣、餘熱回收、沼渣沼液施肥、全程自動化控制等模塊,一般采用兩步濕法發酵。

工業化處理方式主要有以下幾種：一是豬場污水的厭氧處理，把污水處理和能源的回收利用相結合，具有投資省、能耗低、可回收利用沼氣能源、負荷高、産泥少、耐沖擊負荷等諸多優點而受到企業的重視，近幾年來規模豬場主要采用蓋洩湖式黑膜沼氣池、UASB、CSTR等厭氧工藝。但是研究結果顯示豬場污水經厭氧處理後出水CODcr仍有500ppm以上，難以從根本上解決環保問題；二是豬場污水的好氧處理，利用水體中的好氧微生物，采取人工強化供氧以提高好氧微生物活性來處理廢水，主要有活性污泥法、生物濾法、生物轉盤法、生物接觸氧化法、序批式活性污泥法（SBR）、厭氧/好氧（A/O）法及氧化溝法等，我國豬場污水的好氧處理以SBR和A/O技術應用最為廣泛；三是豬場污水混合處理工藝，采用自然處理法、厭氧法、好氧法等3種工藝組合或者以它們為主體并結合其他處理方法組合因地制宜處理廢水，處理後的水易于達标排放，主要有厭氧 一級A/O（或兩級）、厭氧 接觸氧化、厭氧 SBR等工藝，有些企業在後端再追加生态處理工藝，出水指标達到或優于GB1978-1996的三級畜禽污水排放标準。

江蘇鹽城某豬場SBR工藝安裝現場

規模化豬場糞污深度處理關鍵技術點

規模化豬場糞污深度處理包含固廢和污水深度處理兩個方面：一是将危廢以外的固體廢棄物進行資源化利用，二是将污水深度處理達到環評批複要求後排放或者循環利用。前者技術相對成熟，關鍵是企業要根據不同情況選擇合适的技術模式，後者則是企業的難點和痛點，把握關鍵技術點，對關鍵技術的選擇與應用至關重要。

豬場固廢資源化利用本質上是将豬糞等廢棄物腐殖質化以後制成有機肥，技術已經非常成熟，其中同位發酵和異位發酵的關鍵技術點是控制發酵物料的含水率不超過65%，确保微生物活性，防範死床風險發生；固廢處理裝備化技術如軌道式、塔式、滾筒式、層疊式、靜态好氧式等裝備已經應用于很多規模豬場，堆肥效率高、時間短，7～10天可以生産出有機肥産品，關鍵點在于保持設備穩定運行、控制能耗。

廣州某豬場靜态好氧堆肥有機肥半成品出庫現場

随着環保監管日益嚴格，污水深度處理已經是很多規模化豬場的必然選擇。傳統工業污水處理技術已經在規模化豬場中得到較為廣泛的應用，生态處理技術也得到了進一步的發展，總體而言，控制好活性污泥、确保微生物體系穩定、提升BOD5/CODcr的比值來加強可生化性是關鍵的技術環節。“厭氧 一級A/O”工藝适用于采用人工幹清糞模式後固液分離的廢水，關鍵技術節點是在調整微生物結構、C/N比、堿度後再進入好氧環節，調整微生物結構重點是關注指示生物，其中膜袋蟲、尾絲蟲是CODcr指示生物，腎形蟲是pH和NH3-N指示生物，系統穩定運行後出水可以達到《農田灌溉水質标準》。“厭氧 SBR 生态處理”和“厭氧 兩級A/O 生态處理”工藝可以承擔水泡糞污水的污染物濃度負荷。該技術需要對活性污泥的耗氧速率（OUR）、脫氫酶的活性、BOD5/CODcr等參數時常監測，運行穩定出水可以達到《污水綜合排放标準》一級标準。“厭氧 接觸氧化”工藝适用于低濃度且排放指标要求不高的豬場廢水，在運行過程中要特别注意活性污泥的回流，監測混合液懸浮固體濃度（MLSS）、觀測SV30指标，出水水質可以接近《畜禽養殖污水排放标準》。

綜上所述，在選擇深度處理關鍵技術時，首先要提前做好頂層設計，一是要認真研究環評批複要求，合理選擇處理技術，二是要摸清企業實際家底，通過資源化利用和深度處理組合方式降低投資與運行成本，三是出水用于還田的，還要針對不同作物對營養和水量需求做消納平衡計算，防止地表徑流産生，确保對周邊環境不産生二次污染。

梯度處理與介循環利用技術初探

随着豬場規模不斷擴大，單個規模豬場排污量成倍增加，超大型規模化豬場日污水産生量甚至超過2000m³，這就導緻很多豬企配套的糞污處理設施以及還田消納的土地面積不能适應豬場規模擴張的需求。因此，未來我國規模化豬場需要尋找新的技術和模式來解決糞污出路問題。實踐證明，豬場廢水單獨厭氧處理後還田或者一刀切達标排放都不是最優選擇，而結合每個豬場的特點以及所處的周邊環境，采用梯度處理的方式逐步解決環保問題是一個不錯的選擇，其核心理念是根據不同介質對水體營養濃度的不同需求分段資源化利用，具體而言，以原水為起點進行梯度處理，采用合适的技術逐步消減污染物濃度，邊處理邊利用，使合适濃度的廢水在适當的條件下回歸到合适的介質，減少豬場在環保上的投入的同時減輕豬場周邊的環境壓力，既可以規避土地消納面積不足、沼液全量還田導緻的二次污染，又可以避免一刀切、走回2016年以前必須全部達标排放的老路子，達到養殖廢水處理和介循環的動态平衡。

四川綿陽某養殖集團沼液直接還田種植麥冬

按照梯度處理理論，原水是起點，沒有無害化處理則無介質可以接受，否則違法；第一梯度是原水通過厭氧發酵處理後的産物即沼液，是豬場廢水無害化處理的必經階段，同時轉化為沼氣作為能源再利用，實現水體中的碳減排，實測粵北某豬場每天産生廢水300m3，進水CODcr濃度為6800ppm，日均産沼氣885.9m3，年發電經濟效益為28.5萬元（未計算發電機保養與維修），而且沼液中有機質含量為34.2%～45.0%，含有13種氨基酸，對立枯絲核菌、雪腐鐮刀菌等30種植物病原菌有抑制作用，在土地面積足夠的情況下将沼液完全還田是最優模式；而沼液通過一體化生态生化技術繼續消解屬于第二梯度處理，其CODcr和氨氮濃度可以進一步消減，按照一個存欄3000頭母豬的自繁自養場年出欄75000頭商品豬計算，将沼液采用一體化生态生化技術技術處理後還田種植牧草，土地可以承載的生豬出欄水平為2330頭/hm2，大幅提高單位土地的承載力；第三梯度處理需要采用工業化生化技術方可實現，CODcr可以下降到200 ppm以下，達到農田灌溉水質标準，水體中的碳進一步減排，最近國家對農灌做出了明确規定，特别強調應當保證其下遊最近的灌溉取水點的水質符合農灌水質标準，而且養殖企業必須和周邊農戶簽訂灌溉合同方可外排；第四梯度處理主要針對要求更加嚴格的出水指标的企業，局部地區如浙江、福建、湖南、湖北等地已經開始執行綜合一級排放标準，盡管目前技術上可行，但是對企業在投資與運營成本上造成了極大的困擾，環保投資達到2萬元/m³水以上；企業将豬場廢水處理後回用于非帶豬沖欄，則是将第五梯度的處理與介循環結合的最高階段，豬場廢水處理到此階段，完全做到循環利用，前提是做好回用水消毒工作，消除生物安全風險隐患，防止病原體再次進入生産區。

結論與展望

規模化豬場糞污處理中固廢處理技術還在不斷創新，比如豬糞碳化後用于污水處理以及磷酸铵鎂複合肥的生産、黑水虻蛋白轉化技術的裝備化與自動化、全量豬糞多級發酵技術的研究、豬舍糞溝内淘洗技術與厭氧一體化技術應用、納米膜就地堆肥技術的發展等，不同企業可以因地制宜采用不同的技術進行處理，将有機肥生産與大型種植戶使用無縫對接。

而豬場廢水處理卻是目前企業的痛點和難點，污水處理技術的合理選擇以及介循環利用在規模化豬場環保處理中的權重越來越大，随着技術不斷進步，比如厭氧氨氧化技術、短程消化反硝化技術、生化生态耦合技術的發展與逐步應用，讓規模豬場有了更多的選擇，采用合理的技術組合進行設計、強化運營管理以及規劃好處理後水的出路是當前多數企業解決問題的良好途徑，伴随豬場廢水梯度處理技術的不斷完善以及沼液還田利用的技術和手段的多樣化發展，未來畜禽糞污的處理模式還會更加的多元化。

作者簡介

别又才，博士，特聘教授。主要研究方向為畜禽養殖環保問題并轉化為落地應用方案，建立養殖場全天候、全方位、全系統的達标治理和資源化利用模式。近幾年走訪國内豬場超過500家，為多家養殖（集團）公司提供技術服務，為政府、企業、協會講授豬場環保治理技術公開課或者培訓超過60堂。

文章來源：《豬業》2022年第4期

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