目前规模猪场粪污处理主流模式有哪些？猪场废水梯度处理方式具体如何做？

2022-11-25 09:36 《猪业》2022年第4期

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规模化猪场粪污处理关键技术应用及前瞻

别又才

引言
国内规模化猪场粪污处理主要采用以达到废水和固废全量回收和再利用为目的的资源化利用模式和以达到环评批复要求为目的的工业化处理模式，现实中这两类模式并不是绝对分开的，一些猪场为了符合当地环保部门的要求也会在资源化利用的前提下适当选用达标处理的工业化技术。通过走访和调研我国众多规模化猪场，笔者发现在实践中顶层设计不合理、处理技术选择不到位、运营过程中技术环节把握不规范是导致粪污处理效果不佳的重要原因。为此，本文基于作者多年从事畜禽粪污处理研究的经验和实践，对我国规模化猪场粪污处理过程中应用的技术进行了系统梳理，并重点针对目前猪场环保处理中的难点和痛点特别是废水处理技术进行了阐述，同时对未来处理方式进行了前瞻性分析，希望对广大规模猪场的粪污处理有所启迪。

在目前规模猪场粪污处理主流模式

2017年7月7日农业农村部针对畜禽粪污综合利用提出了各地的区域差异化实施方案以后，规模猪场粪污处理主流模式主要归纳为两大类：一是资源化利用模式，二是工业化处理模式。

资源化利用模式主要有以下几种：一是全量还田模式，既可以有效地处置污染物，又将其中有用的养分再循环利用于土壤-植物生态系统中，是传统而经济有效的处置方法，具有投资省、能耗低、不需专人管理、运行费用少等优点，但是需要有足够的土地消纳；二是自然生物处理模式，主要包括水体净化和土壤净化等，前者主要利用氧化塘处理，后者包含土地处理和人工湿地处理等，以时间空间换效果，其净化机理为过滤、截留、沉淀、物理和化学吸附、化学分解、生物氧化以及生物吸收等，对于大型规模化猪场，长时间采用此模式会降低环境的自我修复能力；三是采用同位发酵床模式，可以一次性解决猪粪和猪尿的问题，同步生产有机肥，重点要防范发酵床死床风险；四是异位发酵床模式，堆垛高度为1.5～1.8 m，地面安装轨道式翻抛机，顶棚下方接驳喷淋管，每天喷淋后翻抛，由于占地面积大、投资成本高，故猪场目前使用比较少；五是混合厌氧发酵综合利用模式，将固废、废水混合发酵，TS浓度控制在6%～8%，包含混合厌氧发酵、沼气发电上网或压缩制天然气、余热回收、沼渣沼液施肥、全程自动化控制等模块,一般采用两步湿法发酵。

工业化处理方式主要有以下几种：一是猪场污水的厌氧处理，把污水处理和能源的回收利用相结合，具有投资省、能耗低、可回收利用沼气能源、负荷高、产泥少、耐冲击负荷等诸多优点而受到企业的重视，近几年来规模猪场主要采用盖泄湖式黑膜沼气池、UASB、CSTR等厌氧工艺。但是研究结果显示猪场污水经厌氧处理后出水CODcr仍有500ppm以上，难以从根本上解决环保问题；二是猪场污水的好氧处理，利用水体中的好氧微生物，采取人工强化供氧以提高好氧微生物活性来处理废水，主要有活性污泥法、生物滤法、生物转盘法、生物接触氧化法、序批式活性污泥法（SBR）、厌氧/好氧（A/O）法及氧化沟法等，我国猪场污水的好氧处理以SBR和A/O技术应用最为广泛；三是猪场污水混合处理工艺，采用自然处理法、厌氧法、好氧法等3种工艺组合或者以它们为主体并结合其他处理方法组合因地制宜处理废水，处理后的水易于达标排放，主要有厌氧+一级A/O（或两级）、厌氧+接触氧化、厌氧+SBR等工艺，有些企业在后端再追加生态处理工艺，出水指标达到或优于GB1978-1996的三级畜禽污水排放标准。

江苏盐城某猪场SBR工艺安装现场

规模化猪场粪污深度处理关键技术点

规模化猪场粪污深度处理包含固废和污水深度处理两个方面：一是将危废以外的固体废弃物进行资源化利用，二是将污水深度处理达到环评批复要求后排放或者循环利用。前者技术相对成熟，关键是企业要根据不同情况选择合适的技术模式，后者则是企业的难点和痛点，把握关键技术点，对关键技术的选择与应用至关重要。

猪场固废资源化利用本质上是将猪粪等废弃物腐殖质化以后制成有机肥，技术已经非常成熟，其中同位发酵和异位发酵的关键技术点是控制发酵物料的含水率不超过65%，确保微生物活性，防范死床风险发生；固废处理装备化技术如轨道式、塔式、滚筒式、层叠式、静态好氧式等装备已经应用于很多规模猪场，堆肥效率高、时间短，7～10天可以生产出有机肥产品，关键点在于保持设备稳定运行、控制能耗。

广州某猪场静态好氧堆肥有机肥半成品出库现场

随着环保监管日益严格，污水深度处理已经是很多规模化猪场的必然选择。传统工业污水处理技术已经在规模化猪场中得到较为广泛的应用，生态处理技术也得到了进一步的发展，总体而言，控制好活性污泥、确保微生物体系稳定、提升BOD5/CODcr的比值来加强可生化性是关键的技术环节。“厌氧+一级A/O”工艺适用于采用人工干清粪模式后固液分离的废水，关键技术节点是在调整微生物结构、C/N比、碱度后再进入好氧环节，调整微生物结构重点是关注指示生物，其中膜袋虫、尾丝虫是CODcr指示生物，肾形虫是pH和NH3-N指示生物，系统稳定运行后出水可以达到《农田灌溉水质标准》。“厌氧+SBR+生态处理”和“厌氧+两级A/O+生态处理”工艺可以承担水泡粪污水的污染物浓度负荷。该技术需要对活性污泥的耗氧速率（OUR）、脱氢酶的活性、BOD5/CODcr等参数时常监测，运行稳定出水可以达到《污水综合排放标准》一级标准。“厌氧+接触氧化”工艺适用于低浓度且排放指标要求不高的猪场废水，在运行过程中要特别注意活性污泥的回流，监测混合液悬浮固体浓度（MLSS）、观测SV30指标，出水水质可以接近《畜禽养殖污水排放标准》。

综上所述，在选择深度处理关键技术时，首先要提前做好顶层设计，一是要认真研究环评批复要求，合理选择处理技术，二是要摸清企业实际家底，通过资源化利用和深度处理组合方式降低投资与运行成本，三是出水用于还田的，还要针对不同作物对营养和水量需求做消纳平衡计算，防止地表径流产生，确保对周边环境不产生二次污染。

梯度处理与介循环利用技术初探

随着猪场规模不断扩大，单个规模猪场排污量成倍增加，超大型规模化猪场日污水产生量甚至超过2000m³，这就导致很多猪企配套的粪污处理设施以及还田消纳的土地面积不能适应猪场规模扩张的需求。因此，未来我国规模化猪场需要寻找新的技术和模式来解决粪污出路问题。实践证明，猪场废水单独厌氧处理后还田或者一刀切达标排放都不是最优选择，而结合每个猪场的特点以及所处的周边环境，采用梯度处理的方式逐步解决环保问题是一个不错的选择，其核心理念是根据不同介质对水体营养浓度的不同需求分段资源化利用，具体而言，以原水为起点进行梯度处理，采用合适的技术逐步消减污染物浓度，边处理边利用，使合适浓度的废水在适当的条件下回归到合适的介质，减少猪场在环保上的投入的同时减轻猪场周边的环境压力，既可以规避土地消纳面积不足、沼液全量还田导致的二次污染，又可以避免一刀切、走回2016年以前必须全部达标排放的老路子，达到养殖废水处理和介循环的动态平衡。

四川绵阳某养殖集团沼液直接还田种植麦冬

按照梯度处理理论，原水是起点，没有无害化处理则无介质可以接受，否则违法；第一梯度是原水通过厌氧发酵处理后的产物即沼液，是猪场废水无害化处理的必经阶段，同时转化为沼气作为能源再利用，实现水体中的碳减排，实测粤北某猪场每天产生废水300m3，进水CODcr浓度为6800ppm，日均产沼气885.9m3，年发电经济效益为28.5万元（未计算发电机保养与维修），而且沼液中有机质含量为34.2%～45.0%，含有13种氨基酸，对立枯丝核菌、雪腐镰刀菌等30种植物病原菌有抑制作用，在土地面积足够的情况下将沼液完全还田是最优模式；而沼液通过一体化生态生化技术继续消解属于第二梯度处理，其CODcr和氨氮浓度可以进一步消减，按照一个存栏3000头母猪的自繁自养场年出栏75000头商品猪计算，将沼液采用一体化生态生化技术技术处理后还田种植牧草，土地可以承载的生猪出栏水平为2330头/hm2，大幅提高单位土地的承载力；第三梯度处理需要采用工业化生化技术方可实现，CODcr可以下降到200 ppm以下，达到农田灌溉水质标准，水体中的碳进一步减排，最近国家对农灌做出了明确规定，特别强调应当保证其下游最近的灌溉取水点的水质符合农灌水质标准，而且养殖企业必须和周边农户签订灌溉合同方可外排；第四梯度处理主要针对要求更加严格的出水指标的企业，局部地区如浙江、福建、湖南、湖北等地已经开始执行综合一级排放标准，尽管目前技术上可行，但是对企业在投资与运营成本上造成了极大的困扰，环保投资达到2万元/m³水以上；企业将猪场废水处理后回用于非带猪冲栏，则是将第五梯度的处理与介循环结合的最高阶段，猪场废水处理到此阶段，完全做到循环利用，前提是做好回用水消毒工作，消除生物安全风险隐患，防止病原体再次进入生产区。

结论与展望

规模化猪场粪污处理中固废处理技术还在不断创新，比如猪粪碳化后用于污水处理以及磷酸铵镁复合肥的生产、黑水虻蛋白转化技术的装备化与自动化、全量猪粪多级发酵技术的研究、猪舍粪沟内淘洗技术与厌氧一体化技术应用、纳米膜就地堆肥技术的发展等，不同企业可以因地制宜采用不同的技术进行处理，将有机肥生产与大型种植户使用无缝对接。

而猪场废水处理却是目前企业的痛点和难点，污水处理技术的合理选择以及介循环利用在规模化猪场环保处理中的权重越来越大，随着技术不断进步，比如厌氧氨氧化技术、短程消化反硝化技术、生化生态耦合技术的发展与逐步应用，让规模猪场有了更多的选择，采用合理的技术组合进行设计、强化运营管理以及规划好处理后水的出路是当前多数企业解决问题的良好途径，伴随猪场废水梯度处理技术的不断完善以及沼液还田利用的技术和手段的多样化发展，未来畜禽粪污的处理模式还会更加的多元化。

作者简介

别又才，博士，特聘教授。主要研究方向为畜禽养殖环保问题并转化为落地应用方案，建立养殖场全天候、全方位、全系统的达标治理和资源化利用模式。近几年走访国内猪场超过500家，为多家养殖（集团）公司提供技术服务，为政府、企业、协会讲授猪场环保治理技术公开课或者培训超过60堂。

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