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粪污处理关键技术问答
发布时间:2015-05-12 浏览次数:1697
    1.鸡场粪污有什么特点?
    由于鸡自身生理结构、消化道短和对饲料蛋白需求较高以及饲养方式等特点,养鸡场粪污具有如下特点:
    (1)鸡粪氮含量高,新鲜鸡粪含氮量1.5%~1.8%。
    (2)通常无污水产生和排放,多在家禽转栏、出栏或淘汰时有少量栏舍清洗污水产生。
    (3)肉鸡饲养过程中常使用垫料,固体废弃物出栏时一次性清理出圈舍。
 
    2.猪场粪污有什么特点?
    (1)水冲式猪舍粪便、尿液和水混合,COD(化学需氧量)约20000毫克/升,TS(总固体含量)大于10%,对后续的污水处理产生较大的压力。
    (2)干清粪工艺相对于传统水冲工艺,能节约用水30%以上,清理出的固体粪便含水率70%左右,可用于好氧堆肥处理,排出的污水COD为8000~10000毫克/升,TS大于5%。
    (3)发酵床养殖模式无污水排放,猪粪尿与垫料通过猪拱食和人工翻动混匀,在发酵菌剂的作用下,实现无害化和腐熟,2~3年全部清理出可以作为有机肥料还田。
 
    3.牛场粪污有什么特点?
    牛属于草食性动物,养殖过程中需要配置一定面积的沙土运动场,奶牛多在运动场上走动、饮水和休息,牛场粪污具有以下特点:
    (1)大量粪便直接排泄在运动场,其中水分受雨水影响较大。
    (2)肉牛养殖场几乎无污水排出,尿液多蒸发或渗入地下。
    (3)配备有挤奶厅(设施)的奶牛养殖场,有少量的地面冲洗和挤奶罐清洗水排出,其COD多在1000毫克/升以下,TS含量低于1%。
 
    4.如何选择清粪方式?
    目前畜禽养殖过程中的主要清粪方式有干清粪、水冲清粪和水泡粪3大类,清粪方式选择应遵循以下原则:
    首先,清粪方式应与粪污后期处理环节相互参照。清粪只是粪污管理过程的一个环节,它必须与粪污管理过程的其他环节相连接形成完整的管理系统,才能实现粪污的有效管理。也就是说,我们可以根据选定的清粪方式,确定后续的粪污处理技术;也可以根据选定的粪污处理技术,确定相匹配的清粪方式。例如,如果某猪场打算采取沼气工程处理粪污,该猪场的清粪方式最好选择为水泡粪清粪方式;同样,如果某猪场采用水泡粪方式,粪污的后期处理确定为达标排放处理就不合适,因为水泡粪的粪污中有机物浓度很高,对这样的粪污进行净化处理,显然要付出很高的代价,得不偿失。
    其次,选择清粪方式还应综合考虑畜禽种类、饲养方式、劳动成本、养殖场经济状况等多方面因素。由于畜禽种类不同,其生物习性和生产工艺不同,对清粪方式的选择也有影响。例如,蛋鸡主要采用叠层笼养,由于鸡的尿液在泄殖腔与粪便混合后排出体外,生产过程中几乎只产生固体粪便,因而采用干清粪方式。
 
    5.鸡场主要清粪工艺有哪些?
    鸡场主要清粪工艺为干清粪,包括机械干清粪和人工干清粪。其中机械干清粪工艺适用于养殖规模大、养殖环境要求严格、机械化程度高的鸡场,主要清粪方式为刮粪板、粪便输送带等;人工清粪工艺主要适用于养殖规模中等,养殖环境相对较宽松和人力较多的鸡场。
 
    6.猪场主要清粪工艺有哪些?
    大型猪场通常选择机械干清粪(刮粪板)、水冲粪和水泡粪清粪工艺,主要依据为该类型猪场投资较充足,管理正规,配备有较为完善的粪污处理设施和设备,对人工需求较小;中小型猪场宜选择人工干清粪工艺,主要依据为该类型养殖场投资额不高,且主要用于猪舍和配套设施等基础性工程建造,无力承担机械清粪设备的购置和维护。
 
    7.牛场主要清粪工艺有哪些?
    我国牛场的清粪方式正处于人工清粪向机械清粪转变的过渡阶段。但是国外漏粪工艺的牛舍投资成本太大,且配套的土地资源不够;机器人清粪工艺的设备投资为25万元/台,且只适用于牛舍地面为漏缝地板的情况,因此在我国应用推广难度较大。
    刮粪板清粪工艺是我国未来大型牛场发展的清粪方向,当牛舍保温良好时,其凭先进性、实用性、可靠性及性价比高终将被我国的牛场接受。
 
    8.常用的粪便堆肥方式有哪些?
    粪便堆肥是一个好氧过程,堆体中必须有足够的氧气才能使好氧微生物正常活动。根据堆肥过程中供氧方法不同以及是否有专用设备,可将堆肥分成以下4种方式:
    (1)条垛堆肥。通过定期对条垛进行翻堆实现供氧。
    (2)静态通气堆肥。在堆体底部或中间安装带空隙的管道,通过与管道相连的风机运行实现供氧。
    (3)槽式好氧堆肥。搅拌机器沿着堆肥槽往复运动搅拌给堆体供氧。
    (4)容器堆肥。其供氧方式与静态通气堆肥相似,但堆肥是在专用的设备(容器)中进行,目前国内外有多种商品化的堆肥产品,如各种堆肥箱(仓)和生物发酵塔等。
 
    9.什么是条垛堆肥?其优缺点有哪些?
    条垛堆肥是将粪便和堆肥辅料按照适当的比例混合均匀后,将混合物料在土质或水泥地面上堆制成长条形堆垛。
    条垛堆肥的最大优点是设备投资低,仅需翻斗小车即可满足要求;该技术简便易行,操作简单;堆垛长度可根据粪便量自由调节。缺点是:堆垛高度通常为1~1.2米,因此占地面积相对较大;堆垛发酵和腐熟较慢,堆肥周期长。
    如果在露天进行条垛堆肥,不仅有臭气排放,而且易受降雨等不良天气的影响,因此建议在简易大棚中进行,以便于臭气的收集和处理。
 
粪污处理关键技术问答1_副本
图1  条垛堆肥
    10.什么是静态通气堆肥?其优缺点有哪些?
    静态通气堆肥通常采用强制通风,利用正压风机将新鲜空气通过多孔管道输送到料堆(按适当比例混合后的粪便与敷料混合物)中,给堆体供氧。
    静态通气堆肥技术的优点是堆体高度可达1.5~2.0米,由于堆体较高,占地面积相对较小;系统中供氧充足,堆肥发酵在4周之内完成,使堆肥系统的处理能力增加;该堆肥技术所使用的风机功率较小,而且也不需要连续运行,因此耗电量不大,运行费用不高;静态通气堆肥通常在室内进行,可对臭气进行收集和除臭处理,可避免臭气污染问题。但与条垛堆肥相比,静态通气堆肥的投资较高。
 
    11.什么是槽式堆肥?其优缺点有哪些?
    槽式堆肥是将堆料混合物放置在长槽式的结构中发酵的堆肥方法,槽式堆肥的供氧依靠搅拌机完成,搅拌机沿槽的纵轴移行,在移行过程中搅拌堆料。堆肥槽中堆料深度为1.2~1.5米,堆肥发酵时间为3~5周。
    槽式堆肥的优点有:粪便处理量大;发酵周期短;通常在大棚内进行,可对臭气进行收集处理,无大气污染问题。由于槽式堆肥要购置搅拌设备,且搅拌设备的功率较大,因而投资成本和运行费用均高;搅拌设备与堆料接触部分高速旋转易磨损,且与粪便混合物直接接触容易被腐蚀,需要进行维护和更换。
    槽式堆肥适用于大批量的粪便堆肥处理。
 
粪污处理关键技术问答2_副本
图2  静态通气堆肥
    12.发酵仓堆肥的优缺点和适用范围有哪些?
    仓式堆肥是将堆料混合物放置于简单箱式结构中进行发酵的堆肥方法。仓式堆肥通常使用强制通风,其通风系统组成与静态通气堆肥相同。发酵仓作为专用商品,投资费用较高;由于发酵仓的容积有限,因而粪便处理量相对较小。尽管如此,该技术具有较多的优点:堆肥在封闭的容器内进行,没有臭气污染;能很好控制堆肥发酵过程,发酵过程在2~3周内完成;堆肥发酵仓可自由运输,有利于分散粪便的集中处理。
 
    13.如何简单确定粪便与敷料的混合比?
    堆肥时,人们通常将高氮、低碳的粪便与低氮、高碳的农作物秸秆进行混合,使堆肥混合物的碳氮比在(20~40)∶1。实际应用中,如果根据碳氮比计算结果混合堆肥原料,往往出现敷料用量很大而粪便处理量很小的现象,难以达到粪便处理目的。
    这里介绍一种根据堆肥混合物比重确定粪便与敷料混合比的简单方法——比重法。供氧对堆肥很重要,这就要求堆体中有适当的孔隙率,即堆肥混合物有适当的比重,一般应小于700千克/立方米,以500~600千克/立方米为宜。首先准备1个日常生活中用的塑料桶和1台磅秤,然后开始称量。具体做法是:首先在塑料桶中装满水,称其重量,可根据水的重量和密度计算出桶的体积;然后在塑料桶中装满粪便(不要压实、粪与桶口平齐),称量粪便的重量,同样方法称量秸秆的重量,分别计算粪便和秸秆的比重,大致估算混合体积比;接下来,用这个桶分别盛粪便和秸秆,按照不同体积比例进行混合,例如粪便与秸秆按照3∶2的体积比混合,则先用桶盛3桶粪,然后盛2桶秸秆,倒在一起用铁锨进行混合,混合均匀后,再用桶盛混合物,称量混合物的重量,计算出比重……直到得到理想的比重。然后按照已经确定的粪便与敷料体积混合比对原材料进行混合、堆肥。
    以上每种称量最好重复3次,将其平均值用于其后的计算。
 
    14.堆肥过程包括哪几个阶段?各阶段有何特点?
    堆肥过程大致可分成升温阶段、高温维持阶段和腐熟阶段。
    (1)升温阶段。堆肥初期,堆层基本呈中温,嗜温性微生物较为活跃,利用堆肥中可溶性有机物旺盛繁殖。它们在转换和利用化学能的过程中使一部分变成热能。由于堆料有良好的保温作用,因而温度不断上升。此阶段微生物以中温型、需氧型为主,通常是一些无芽孢细菌。适合于中温阶段的微生物种类极多,其中最主要的是细菌、真菌和放线菌。细菌特别适应水溶性单糖类,放线菌和真菌对于分解纤维素和半纤维素物质具有特殊功能。
    (2)高温维持阶段。当堆肥温度升到45℃以上时,即进入高温阶段。在此阶段,嗜温性微生物受到抑制甚至死亡,嗜热性微生物逐渐替代了嗜温性微生物;堆肥中残留的和新形成的可溶性有机物质继续分解转化,复杂的有机化合物如半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。通常,在50℃左右进行活动的主要是嗜热性真菌和放线菌;温度上升到60℃时,真菌几乎完全停止活动,仅有嗜热性放线菌和细菌在活动;温度升到70℃以上时,对于大多数嗜热性微生物已不适宜,微生物大量死亡或进入休眠状态。
    (3)腐熟阶段。在内源呼吸后期,只剩下部分较难分解及难分解的有机物和新形成的腐殖质,此时微生物活动下降、发热量减少、温度下降。在此阶段嗜温性微生物又占优势,对难分解有机物作进一步分解,腐殖质不断增多且稳定化,此时堆肥即进入腐熟阶段。降温后,需氧量大大减少、含水量也降低、堆肥物空隙增大、氧扩散能力增强,此时只需自然通风。
 
    15.堆肥的影响因素有哪些?
    堆肥的影响因素很多,主要包括:有机质含量、含水率、碳氮比、pH、温度和供氧。
    (1)有机质含量。研究表明,堆肥中合适的有机物含量为20%~80%。有机质含量低,发酵过程中所产生的热量将不足以维持堆肥所需要的温度,并且堆肥肥效低;但过高的有机质含量又将为通风供氧带来影响,从而产生厌氧和发臭。
    (2)含水率。在堆肥过程中,按重量计,40%~65%的含水率最有利于微生物分解。水分超过70%,分解速度明显降低;水分低于40%不能满足微生物生长需要,有机物难以分解。
    (3)碳氮比。对于快速堆肥,建议初始碳氮比为(20~40)∶1。如果原料碳氮比高,细菌和其他微生物的生长受到限制,有机物分解速度就慢,发酵过程就长,同时导致成品堆肥的碳氮比过高。堆肥施入土壤后,将夺取土壤中的氮素,使土壤陷入氮饥饿状态,影响作物生长。若碳氮比过低,可供消耗的能量来源少,氮素养料相对过剩,则氮将变成氨气挥发,导致氮元素大量损失而降低肥效。
    (4)pH。一般微生物最适宜的pH是中性或弱碱性,pH过高或过低都会对堆肥发酵不利。在整个堆肥过程中,pH随时间和温度的变化而变化。在一般情况下,堆肥过程中的pH有足够的缓冲能力,使pH稳定在可以保证好氧分解的酸碱度水平。
    (5)温度。温度的作用主要是影响微生物的生长。一般高温菌对有机物的降解效率高于中温菌,现在的快速、高温、好氧堆肥正是利用了这一点。堆肥开始时,中温菌经过1~2天的作用,使堆肥温度达到50~65℃;在此高温下,堆肥只要5~6天即可达到无害化。如果堆体温度过低,将大大延长堆肥达到腐熟的时间,而过高的堆体温度(>70℃)将对堆肥微生物产生有害的影响。
    (6)供氧。氧是好氧微生物生存的必要条件,供氧量的多少与微生物活动的强烈程度和有机物的分解速度及堆肥的粒度密切相关。目前采用的供氧方法主要有主动通风和被动通风两种。可以利用装载机和动力铲或其他特殊设备翻堆、向堆体内插入带孔的通风管、借助高压风机强制通风供氧和自然通风供氧。
 
    16.堆肥过程中如何减少臭气挥发?
    通常有以下几种途径能减少臭气产生和挥发:
    (1)原料。畜禽粪便含氮量较高,碳氮比较低,利用废弃秸秆或其他有机物料将畜禽粪便堆肥原料的碳氮比调节至(25~35)∶1能有效减少臭气的产生。
    (2)控制堆温。堆肥温度应控制在65℃以下,过高的堆体温度会造成大量水分散失,以水为溶剂的氨气、硫化氢等会随着水分同时挥发至空气中。
    (3)通风。有效控制堆体内氧气浓度也能降低臭气的产生,堆体的氧含量宜控制在8%以上。
    (4)应用除臭技术。采用占堆料重量10%~15%的沸石或3%~5%的过磷酸钙铺盖在堆体表面,可减少氨的挥发损失,有效减少堆肥过程中的氨臭味;也可以采用生物过滤床技术进行除臭,利用腐熟堆肥为吸附剂;目前市场上也有一些生物除臭剂商品,喷洒后能有效降低臭气的产生和挥发;还可以采用喷洒化学除臭剂进行除臭。
粪污处理关键技术问答3_副本
图3  氧化塘
 
    17.如何确定畜禽粪便堆肥已经腐熟?
    (1)堆体温度。经过一次高温发酵后的堆肥堆体内温度保持在40℃以下,不再升温,表明堆肥基本腐熟。
    (2)种子发芽检验方法。利用堆肥浸出液培养萝卜、白菜种子,与清水发芽对比种子发芽率和根系长短是检验堆肥是否腐熟的最简洁和有效的方法,通常发芽指数高于80%才说明堆肥已经腐熟。
 
    18.什么是沼气工程?
    沼气工程,是一项以开发利用养殖场粪污为对象,以获取能源和治理环境污染为目的,实现农业生态良性循环的农村能源工程技术。它包括厌氧发酵主体及配套工程技术,主要是通过厌氧发酵及相关处理降低粪水有机质含量,达到或接近排放标准并按设计工艺要求获取能源——沼气;沼气利用产品与设备技术,主要是利用沼气或直接用于生活用能,或发电,或烧锅炉。或直接用于生产供暖,或作为化工原料等;沼肥制成液肥和复合肥技术,则主要是通过固液分离,添加必要元素和成分,使沼肥制成液肥或复合肥,供自身使用或销售。
    沼气工程的关键技术是沼气厌氧发酵技术,包括常规和高效发酵工艺技术,如上流式厌氧污泥床(UASB)、上流式厌氧固体反应器(USR)和全混式厌氧反应器(CSTR)等。
粪污处理关键技术问答4_副本
图4  人工湿地
 
    19.什么是氧化塘?
    氧化塘是一种依靠微生物生化作用来降解水中污染物的天然池塘或经过一定人工修整的有机废水处理池塘。氧化塘处理是自然处理方法中的一种,一个氧化塘就是一个小型污水处理厂。其处理污水的过程实质上是一个水体自净的过程。在净化过程中,既有物理因素(如沉淀、凝聚),又有化学因素(如氧化和还原)及生物因素。污水进入塘内,首先受到塘水的稀释,污染物扩散到塘水中从而降低了污水中污染物的浓度,污染物中的部分悬浮物逐渐沉淀至塘底成为污泥,这也使污水污染物质浓度降低,随后,污水中溶解的和胶体性的有机物质在塘内大量繁殖的菌类、藻类、水生动物、水生植物的作用下逐渐分解,大分子物质能转化为小分子物质,并被吸收进微生物体内,其中一部分被氧化分解,同时释放出相应的能量,另一部分可为微生物所利用,合成新的有机体。
 
    20.什么是人工湿地?
    湿地是由水、永久性或间歇性处于水饱和状态下的基质及水生植物和微生物等所组成的、具有较高生产力和较大活性、处于水陆交界的复杂的生态系统。而人工湿地是为处理污水而人为设计建造的工程化的湿地系统。这种湿地系统是在一定长、宽比及地面坡度的洼地中,由土壤和基质填料(如砾石等)混合组成填料床,污水在床体的填料缝隙或床的表面流动,并在床的表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性强、成长周期长、美观及具有经济价值的水生植物(如芦苇等)。(注:本栏目稿件由全国畜牧总站体系建设与推广处提供
 
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