规模化猪场废水、污泥和臭气处理措施

李有建

温氏食品集团股份有限公司

摘 要：针对当前困扰规模化猪场的废水、污泥和臭气处理问题，本文结合实际应用和行业现状简要归纳了相对应的处理措施，并提出了选择建议，以供从事经营、生产和管理工作的人员参考。
关键词：规模化猪场；废水；污泥；臭气；处理措施

规模化猪场废水处理仍然是近十年养猪业环保最受关注、投入最大的领域（廖新俤，2021）。随着生产模式和清粪工艺的改变，废水深度处理模式污泥处置问题日益凸显。猪场臭气问题越来越引发社会的关注，可能引起猪场与附近居民之间的矛盾，严重影响了猪场的正常运营管理（李婉等，2013；魏波，2011）。本文结合实际应用和行业现状对当前规模化猪场的废水、污泥和臭气处理措施进行了简要的归纳和分析，以供从事猪场经营、生产和管理工作的人员参考。

1 废水处理

目前，猪场废水的处理模式主要有两种：一种是废水深度处理（达标排放）模式，主要应用于土地配套较少的南方猪场，养殖废水经过固液分离、厌氧/好氧处理和深度处理后，达标排放或者回收利用；另一种是资源化利用（肥料化、 能源化）处理模式，主要应用于土地配套较多的北方猪场，废水经过沉淀、厌氧发酵等无害化处理后，沼气进行能源化利用，沼液进行农田资源化利用（廖新俤，2021）。

结合行业现状，废水深度处理（达标排放）模式可采用“固液分离（含二次隔渣）+UASB+两级AO”主体工艺，根据废水处理系统的出水标准（《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596）、《农田灌溉水质标准》（GB5084）或《污水综合排放标准》一级标准（GB8978）等）确定主要设计参数，总体来讲，厌氧处理的水力停留时间不宜少于5天，两级AO处理的水力停留时间不宜少于6天。资源化利用（肥料化、 能源化）处理模式可采用“固液分离+厌氧处理+沼液贮存”工艺，其中液态粪水宜采用厌氧发酵进行无害化处理，常温厌氧发酵处理的水力停留时间不应少于30天，中温厌氧发酵的水力停留时间不应少于7天；固体粪便宜采用好氧堆肥技术进行无害化处理，其堆体温度维持50℃以上的时间不少于7天；粪污经无害化处理后还田利用具体要求及限量应符合《畜禽粪便无害化处理技术规范》（GB/T36195）和《畜禽粪便还田技术规范》（GB/T25246）。

规模化猪场要从周边环境条件、土地资源和工艺经济性等因素综合分析选择最适宜的处理模式。尤其是选择资源化利用（肥料化、能源化）处理模式时，需要在经济有效的半径范围内拥有足够的土地资源配套（符合就地就近利用原则），配置种植管理队伍或管理机制，通过收获物实现产业链后端的价值增加，资源化利用模式才能真正落地。

2 污泥处理

按工艺顺序，污泥主要来源于五个环节，分别为厌氧反应池、初沉池、中间沉淀池、生化沉淀池和物化沉淀池。污泥产生量及特性与清粪工艺、前处理方式、加药情况、废水达标标准和压滤机选型等多个影响因素相关。笔者团队曾对200余个种猪场（生产商品猪苗场）污泥产量及影响因素进行分析：其中，按清粪工艺，V型刮粪的平均污泥量<干清粪<平板刮粪；从前处理方式来看，“固液分离机+二次隔渣”的平均污泥量＜固液分离机；按加药环节情况，后端除磷的平均污泥量＜前+后端除磷＜前+后端除磷+芬顿-微电解；根据废水出水标准，畜禽标准的平均污泥量＜畜禽+农灌＜综合一级。同时对种猪场污泥成分特性和污染物含量进行检测，结果表明，种猪场污泥含水率高（77-90%）、C/N比低（约10）、高粘稠度，且孔隙度小；其Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As和Hg等主要污染物含量均低于《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）和农用污泥污染物控制标准（GB4284-2018）相关限值。

种猪场污泥的控制措施主要有：一是提升废水前处理效果，通过最大程度把固体颗粒物从废水中分离出来，降低系统进水浓度，减少污泥产生量；二是提升厌氧处理效果，包括根据不同区域设计厌氧停留时间和厌氧罐体保温，如在冬季月均气温低于15℃的区域，厌氧罐体顶部采用储气膜覆盖、外壁增加保温层及进出水管道采用保温棉包裹，以及采用沼气热水锅炉+厌氧罐加热盘管等方式；三是合理选择污泥压滤机，降低污泥含水率。猪场常用污泥压滤机类型及其选择条件见表1。

表1 猪场常用污泥压滤机类型及其选择条件

压滤机类型	优点	缺点	选择条件
高压板框压滤机	压滤后污泥含水率低（60%），便于后续处理	处理效率较低，造价偏高	无充足的污泥发酵和储存场地
叠螺压滤机	处理效率较高，自动化程度较高（应配合自动泡药机使用）	压滤后污泥含水率高（80%），不利于后续处理	有充足的污泥发酵和储存场地

种猪场污泥为废水处理环节中产生的副产物，不属于危险废弃物，不应纳入危险废弃物监管范畴，应通过无害化处理和资源化途径解决。从综合污泥性质、成本控制、工艺可行性、臭气防控等方面分析，好氧发酵、污泥干化等方式更适用于种猪场污泥处理处置。污泥好氧发酵处理应达到还田利用标准，最终实现减量化、稳定化、无害化和资源化。目前，猪场常用的好氧发酵工艺有立式发酵罐处理、槽式堆肥、条垛式堆肥和分子膜堆肥等，各类堆肥处理工艺对比分析见表2。

表2 猪场常用好氧发酵工艺对比分析

处理工艺	立式发酵罐处理	槽式堆肥	条垛式堆肥	分子膜堆肥
适用范围	场地不足	场地充足，周边环境敏感点少	场地充足，周边环境敏感点少	场地充足
生产工艺	持续性搅拌翻抛，强力曝气	翻抛机定时翻抛、间歇性曝气	翻抛机定时翻抛、间歇性曝气	间歇性曝氧、不翻堆
发酵时间	7-10天	15-30天	30天以上	25-30天
优点	占地面积少，发酵周期短，设置除臭塔，可以连续进出料， 操作人员劳动强度小	可以连续进出料， 操作人员劳动强度小	设施、设备较简单	结构简单维护少，能耗低
缺点	投资高、维保费用高	占地面积大，发酵臭气难收集、除臭投资和运行成本高	占地面积最大，发酵臭气难收集、除臭投资和运行成本高，操作人员劳动强度大	占地面积大（与槽式堆肥占比面积相当），操作人员劳动强度大

3 猪舍臭气处理

猪场的养殖臭气复杂多样，据报道多达331种（Schiffman et al., 2001），臭气成分按化学性质可分为挥发性含氮化合物、挥发性含硫化合物、挥发性脂肪酸和芳香族化合物（Le et al., 2009），臭气的强弱取决于形成臭气的各种成分在空气中的浓度及其嗅阈值高低，可用臭气中某成分的浓度与其嗅阈值的比值来计算阈稀释倍数（表示将该浓度臭气成分稀释至人刚可嗅知的所需的无臭气体体积数），以衡量该成分在混合臭气中的贡献程度，嗅阈值越高表示贡献值越大（王元刚等，2009）。粪污的存储和处理阶段约占猪场总臭气的65%，猪舍内产生的臭气（包括动物体产生及未清除的粪尿所产生的臭气）占的比例约为25%（魏波，2011）。此外，粉尘和细菌在臭气的产生和传播方面起到重要的作用，细菌使猪粪分解产生臭气的速度加快；而大量挥发性恶臭气体附着在粉尘颗粒物上，使恶臭物质富集（Bottcher et al., 2000）。根据臭气的来源，猪舍臭气减排的方式主要分为三种：源头控制、过程管理、末端减排。

3.1 源头控制

源头控制主要通过调节饲粮来减少臭气的产生，调节饲粮主要有降低蛋白质含量，提高纤维含量和使用添加剂等方法。降低日粮中蛋白质含量是通过调节猪所需要的蛋白质种类与数量，使其在营养上达到平衡，从而使饲料消化更充分、显著减少臭气的排放。例如在氨基酸平衡的前提下，通过降低饲粮中蛋白质水平、提高饲粮中纤维含量等方法来减少臭气的排放。有学者研究证明，降低日粮中1%的粗蛋白含量，能减少9.5%的NH3排放量（Le et al., 2009）。另外，在饲粮中使用添加剂如微生态制剂、酶制剂、酸化剂和可发酵碳水化合物等也有非常好的减排效果（张信宜等，2017）。

3.2 过程管理

过程管理主要是通过加强日常管理和添加除臭剂等方法进行除臭。加强日常管理的措施有及时清理猪舍的粪尿，保持舍内清洁，控制圈养密度等。添加除臭剂主要是将微生物除臭菌剂加入到栏舍或粪沟中，以降低粪尿pH、抑制有害细菌生长，改善粪便中微生物群落结构等，从而减少臭气的产生。一般来说添加复合菌剂比单一菌剂的除臭效果好，但也比较容易受到添加环境的影响。

3.3 末端减排

猪舍末端减排是将猪舍产生的臭气收集起来，经过一系列方法除臭后将气体排出，目前在生产中常用的有除臭挡网（或挡墙）+喷雾和过滤墙淋洗等方式。

除臭挡网（或挡墙）+喷雾方式是一种在猪舍风机端安装挡网（或挡墙）和喷雾来进行除臭的装置（图1），其主要原理是通过雾滴与粉尘颗粒的碰撞捕集和凝结沉降去除附着在粉尘的臭气，同时利用雾滴吸收部分其他臭气，从而减少对外界环境的臭气排放（Bottcher et al., 2000）。喷雾对粉尘沉降量影响较大的因素主要有以下几个：雾滴与粉尘的相对速度，孤立液滴的捕尘效率，粉尘浓度，捕集区截面积，空间体积含水量，雾滴截面积，雾滴体积（黄俊，1993）。因此，雾化喷头选型和适配压力非常重要。添加除臭剂可提升臭气减排效果，Zhou等（2021）研究表明，在除臭挡网（或挡墙）+喷雾方式中添加微生物除臭液，氨气去除率达73%，微生物除臭液连续两次循环使用时，氨气去除率仍有71%。此方式有一定的除臭效果，且建造使用成本较低。

图1 除臭挡网（或挡墙）+喷雾方式

图2 过滤墙淋洗方式

过滤墙淋洗方式是通过在猪舍风机端加装过滤墙（过滤水帘）进行过滤除臭（图2）。过滤墙由滤料、水循环装置和控制装置组成（余德勇等，2021）。滤料一般为多孔填料或由PP 塑料注塑成型的球形材料，堆积于长方体金属框中形成过滤墙。循环水中加入一定比例的生物菌剂（枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌等），利用水吸附臭气中的NH3，用生物降解消除臭气中的H2S、挥发性脂肪酸、醇类等，可以有效降低猪舍排出气体中的臭味（朱望武等，2020）。此方式除臭效果较佳，但建造使用成本较高。

猪舍末端减排方式的选择要综合考虑环评批复要求和周边环境条件，包括环境敏感点距离猪场的距离、地形地貌和常年主导风向等。

4 小结与展望

规模化猪场要从周边环境条件、土地资源和工艺经济性等因素综合分析合理选择废水深度处理（达标排放）或资源化利用（肥料化、 能源化）处理模式；加强固液分离、提升厌氧处理效果和合理选择污泥压滤机等措施可有效减少猪场污泥产量，降低含水率，好氧发酵、污泥干化等方式更适用于猪场污泥处理处置；猪舍臭气复杂多样，要通过源头控制、过程管理、末端减排等综合措施处理。

生态是红线，环保是底线，解决环保问题是养猪企业求生存所需要的；猪场环保治理既要满足地方政府和环评批复要求，又要使周边居民满意。猪场设计饲养规模和选址往往决定了环保治理方案和代价，因此，猪场建设前顶层规划设计尤为重要，适度规模、选址合理更有助于环保问题的解决。

李有建

1987年出生，硕士，中级畜牧师，现任温氏食品集团股份有限公司研究院环境生态技术中心研发专员。2012年毕业于华南农业大学，2012-2017年在东瑞食品集团股份有限公司工作，2018年至今在温氏食品集团股份有限公司从事环保技术研发与推广。长期扎根生产第一线，具有丰富的养殖废弃物处理和利用经验，侧重臭气防控、固废处理和畜禽粪污资源化利用等技术研发与推广应用。在国内外发表学术论文10多篇，授权国家专利10多项。

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来源：2023年《猪业》第3期

编辑：毛洪

注：本文仅供参考，不构成任何投资建议。