畜禽养殖业污染防治技术评价指标及方法研究.ppt

规模养猪场污染物的一种深度处理方法,主讲人：董志林 15898439966环保注册工程师中南大学在读博士（生物柴油）深圳市环保协会常务副理事长,内容框架,1.养猪产业发展现状2.环境污染现状3.污染防治工作现状4.污染物的一种深度处理方法,养猪产业发展主要特点,2010年，全国畜牧业总产值达到20826亿元，约占农林牧渔业总产值的30.0%。国家统计局数据显示，2008年农村居民家庭经营第一产业纯收入为1946元，其中畜牧业纯收入398元，所占比重约为20%。,自2006年以来，畜牧业产值占农林牧渔业总产值的比重稳定在30%以上，在保障城乡畜禽产品供应、促进农民增收方面发挥了重要的作用，畜牧业已经成为一些地区农村经济的支柱产业和农民增收的主要来源,产业集中：2010年，我国生猪、蛋鸡和奶牛优势省产量分别占全国总量的92%、68%、88%。区域差异较大。生猪存栏量最多的7个省份依次是四川、河南、湖南、云南、山东、湖北、广西，共占到全国存栏总量的50%以上，其中四川省年末存栏量达5158万头，居全国之首；海南、天津、北京、新疆、上海、青海、宁夏、西藏等8个省（自治区、直辖市）生猪存栏量均不足全国存栏总量的1%，其中西藏自治区年末存栏量仅为30万头，约占全国总量的0.06%。养殖量相差上百倍。各地牛、家禽养殖状况同样呈现明显的不均衡性。,2010年畜禽养殖业标准化、规模化养殖水平显著提升，全国生猪、蛋鸡和奶牛规模养殖比例分别为66%、82%、47%，同比分别提高5%、3%、5%。2006至2010年，规模化养殖场的养殖量比重逐年升高，规模化养殖发展趋势明显。,养猪粪便污染特点,养猪粪便产量大，增长快、有机物浓度高。1999年产生总量约为19亿吨，是工业固体废弃物的2.4倍。而2006年总量达到27亿吨。COD的排放量远远超过工业与生活污水的排放量之和，成为首要有机物污染源。氨氮和磷含量高：在生猪养殖过程中，只有80%的饲料能被食用，而其中又只有3040%的氮磷营养元素能被有效吸收，投料70%以上的氮磷被排出。一只生长育肥猪平均每年可排出约9.5kg的氮和6.8kg的磷，一个万头猪场每年通过粪污排出氮100161吨和磷2033吨,养猪粪便污染特点,环境污染源:猪场废弃物中的高浓度有机物和高氨氮造成水体污染和营养化，同时粪污中还含有大量病菌、寄生虫卵，加之猪场散发的恶臭等，所有这些污染物对大气、水体、土壤都会造成严重污染，极大地制约着养猪业的可持续发展。对居民影响大。中小型畜禽场会对周边23km范围内、大中型畜禽场会对周边34km范围内的居民和水源地产生环境影响，许多地方已经造成了养猪场业主与周围居民的环境污染纠纷。,养猪粪便污染特点,畜禽粪便污染物不仅污染了地表水，使地表水中的硝酸盐含量超出允许范围(50mg/L)，其有毒、有害成分还易进入到地下水中，严重污染地下水。一旦污染了地下水，极难治理恢复，将造成较持久性的污染。同时养猪场在污染周围环境的同时，也污染了自身的环境，严重地影响了畜牧养殖业的自身可持续发展。,养猪粪便污染特点,臭气污染：猪场和猪舍的臭气是养猪业污染的一个重要方面，猪场恶臭主要来源于未经处理或处理不当的畜粪及污水。据测定，猪粪可产生230种恶臭物质。恶臭刺激嗅觉神经与三叉神经，能影响人、畜的呼吸机能；有些恶臭物质如硫化氢、氨等，还具有强烈的毒性，浓度大时，能使人畜中毒。如猪舍空气中60%70%的氨来自堆积的粪便，其它30%40%来自猪舍地面本身,养猪粪便污染特点,猪粪中有机物浓度高、悬浮物多、氨氮含量高、臭味大，并且含有大量的病原体等污染物质，污染物若处理不当仅会污染空气、土壤、水源等，严重时还会污染食物，出现疾病蔓延，使生态环境质量下降。尤其使环境含氧量相对减少，有毒有害成分增多，主要表现在：环境致病因子增多，传播病菌；空气污浊度升高，质量下降；水质下降。,养猪粪便污染特点,畜禽粪便的处理：猪粪尿的特点是粪尿量大、排污量大，1头猪的排污量相当于是14个人的排污量，污染物的浓度高、臭味大、处理难度大。粪尿的收集和处理是养猪业中一项最繁重的劳动过程。据统计该项工作约占养猪全部工作量50%以上。猪的粪便如果不能及时处理，将会造成场区环境污染，有碍养猪生产，也会给人身健康造成威胁,养猪粪便污染的来源,养猪废水主要来源于：养猪场每日猪舍内猪的粪便、地面清洁用水、冲粪水、夏季舍内降温用水和职工生活用水等。1头猪每天水冲粪消耗的水量是干清粪的3.54倍,水冲粪的污水CODcr为1100013000mgL、BOD5为50006000mg/L,分别为干清粪的6倍至10倍左右。清粪方式主要是干清粪、水冲粪和水泡粪三种方式。,养猪粪便污染的来源,养猪废水的主要来源,根据调查，养猪废水主要来源于：养猪场每日猪舍内地面清洁用水、猪饮用水、粪便、冲粪水、夏季舍内降温用水和职工生活用水等。我国现阶段的清粪方式主要是干清粪、水冲粪和水泡粪三种方式。1头猪每天水冲粪消耗的水量是干清粪 的 3.5 4倍,水冲粪污水CODcr为1100013 000mgL、BOD5 为 50006000mg/L,分别为干清粪的6倍与10倍左右。,养猪粪便污染的现状,污染的河流,被污染的沟渠,养猪粪便污染的现状,养猪粪便污染的现状,养猪粪便污染的现状,污染的耕地及居民环境,污染防治工作现状,现有的猪场粪污收集方法手工清粪：不用机械设备、不用电，投资少，但劳动量大、生产率低。水冲清粪：要用约5倍的水将粪便冲出，耗水量大、污水及稀粪量大。水泡粪：劳动量小、劳动成本低、生产率高、耗水量中等。,污染防治工作现状基础,1、制度体系逐渐完善。中华人民共和国水污染防治法、中华人民共和国畜牧法中明确提出畜禽养殖污染防治的总体要求。环境保护部颁布实施了畜禽养殖污染防治管理办法（国家环境保护总局令第9号）。,污染防治工作现状基础,2、标准规范日臻完备。畜禽养殖业污染防治技术规范（HJT81-2001）和畜禽养殖业污染物排放标准（GB 18596-2001）。近年来，有关部门陆续制定发布了畜禽场环境质量评价准则（GB/T 19525.22004）、畜禽粪便无害化处理技术规范（NY/T 11682006）、畜禽场环境污染控制技术规范（NY/T 11692006）、畜禽养殖业污染治理工程技术规范（HJ 4972009）、农业固体废物污染控制技术导则（HJ 5882010）、畜禽养殖污染防治技术政策（环发2010151号）、畜禽养殖产地环境评价规范（HJ5682010）等。,污染防治工作现状基础,3、资金力度不断加大。中央环保专项资金、中央农村环保专项资金、三河三湖及松花江流域水污染防治资金、湖泊生态环境保护专项资金、大中型沼气工程、农村清洁工程、绿色能源示范县建设项目等，都对畜禽养殖污染防治予以了倾斜。在环保部、农业部、科技部等有关基础科研项目中，设立和组织实施了一批与畜禽养殖污染防治相关的课题。,污染防治工作现状基础,4、各地工作不断深入。浙江、福建、宁夏、四川、广西、山东等省份制订了省级畜禽养殖污染防治管理办法或实施方案；广东、浙江、山东制订了畜禽养殖业污染物排放地方标准；宁夏制订了农村畜禽养殖污染防治技术规范等技术指导文件。湖北省、广西省通过有机食品基地、有机肥补贴，推动了畜禽养殖废弃物综合利用。,污染防治工作现状治理模式,治理模式庭院循环经济型治理模式,污染防治工作现状治理模式,治理模式 能源环境工程生态型治理模式存在土地配套问题,污染防治工作现状治理模式,无害化治理模式-深度处理模式（推广）,治理对策,减量减排。在新建或改建的大中型养猪场推广漏粪地面-免冲洗-低排放养猪模式。在资金和技术条件具备的养猪场推广水泡粪工艺。雨污分离、自动定量喂料。生猪养殖集中区联片建造的小规模养猪场或散养户，推广粪污集中处理、综合利用等模式。污染无公害治理深度处理，解决环境污染问题，带动无公害、绿色、有机农产品生产，促进生态农业发展，实现养猪场粪便的资源化综合利用和环境治理双重目标。推广专用有机肥料、生物质燃料。防渗漏处理，防治污染地下水。,治理对策深度处理,养猪场排放的猪粪尿有机物浓度高，富含氨氮，恶臭严重，治理难度大。大量实践证明，采用传统生活污水生化处理工艺或物化处理技术难以达到排放标准。而采用无公害、节能治理模式-深度处理模式的污水处理方案来处理规模化养猪场的废水，可以使养猪场的废水达到污水综合排放标准GB89781996和畜禽养殖业污染物排放标准GBl85962001中规定的一级排放标准。是一种合理有效的方法。,治理对策深度处理,无公害、节能治理模式-深度处理模式的介绍,治理对策深度处理,粪便（干清粪、水冲粪、水泡粪）自流进入集水池，通过曝气防止粪便沉淀在池底。通过泵输送到圆网筛（120目）进行固液分离，废水自流进入絮凝反应池加药絮凝，自流进入气浮机进行气浮，除出不溶于水的COD、SS、BOD。自流进入水解酸化池进行溶于水的大分子有机物进行水解分解成小分子的有机物。自流进入沼气发酵罐利用Y有机物在污泥床中经发酵转化为甲烷、一氧化碳、硫化氢等。自流进入厌氧ABR反应器，继续对废水在沼气发酵罐内没有分解的有机物进行分解。自流进入好氧双面导流池进行深度处理，进过处理达标的水自流进入消毒池消毒外排。粪的流程在圆网筛（120目）进行固液分离后进入螺旋压铸机进行挤压，使水份含量在55%以下，与气浮机气浮处理的细小的粪便进过污泥脱水机脱水的污泥进行混合，加入酵母及微生物进行发酵生产有机肥和生物质燃料。集水池曝气目的使猪粪在集水池内不沉淀；好氧双面导流池曝气的目的为好氧微生物提高足量的氧气。,治理对策深度处理,圆网筛 对粪便废水中较大的颗粒及未消化的饲料及粪便（大于 0.150mm 120目）进行分离，分离后用螺旋压榨机进行压榨，将猪粪的含水率降到55%以下便于有机质肥的发酵；减少后续处理药剂的使用量及处理难度。处理效率如下表（单位：mg/l）,治理对策深度处理,絮凝反应 在粪便废水中投加混凝剂后，其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在矾花过程中它们互相碰撞凝聚，在此过程中除出废水中的不容谁的有机物，降低废水中的SS、COD、BOD及部分的重金属离子。形成的矾花在气浮机内利用气浮的原理除出。,治理对策深度处理,气浮机 通过气浮机溶气罐产生溶气水，溶气水通过释放管进入待处理的水中，小气泡缓慢上升并粘附于杂质颗粒上，形成比重小于水的浮体，上浮水面，形成浮渣，然后由刮渣机将浮渣去除，比水比重大下沉到沉淀椎体内，间歇性排放到污泥池。处理效率如下表（单位：mg/l）,治理对策深度处理,水解酸化池 水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。从机理上讲，水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。水解酸化-耗氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。而两相厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开，以创造各自的最佳环境。,处理效率如下表（单位：mg/l）,治理对策深度处理,沼气发酵池 沼气发酵池实质上是UASB反应器（上流式厌氧污泥床反应器），是一种处理污水的厌氧生物方法，污水自下而上通过UASB。反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。UASB 负荷能力很大，适用于高浓度有机废水的处理。运行良好的UASB有很高的有机污染物去除率，不需要搅拌，能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。,处理效率如下表（单位：mg/l）,治理对策深度处理,厌氧ABR池 厌氧折流反应器是在UASB基础上开发出的一种新型高效厌氧反应器，其不仅生物固体截留能力强，而且水力混合条件好。随着厌氧技术的发展，其工艺的水力设计已由简单的推流式或完全混合式发展到了混合型复杂水力流态。反应器具有良好的水力流态，这些反应器通过构造上的改进，使其中的水流大多呈推流与完全混合流相结合的复合型流态，因而具有高的反应器容积利用率，可获得较强的处理能力；具有良好的生物固体的截留能力，并使一个反应器内微生物在不同的区域内生长，与不同阶段的进水相接触，在一定程度上实现生物相的分离，从而可稳定和提高设施的处理效果；通过构造上改进，延长水流在反应器内的流径，从而促进废水与微生物的接触。,治理对策深度处理,处理效率如下表（单位：mg/l）,治理对策深度处理,好氧生物双面导流 国内外的大型污水处理厂多数是采用该技术，是目前成熟、稳定。运行费最低，处理效果最好、在世界上使用最为广泛的污水处理技术，但活性污泥法处理工序复杂，至使处理设施如各种功能的处理池、管道、沟渠及相应的控制较多而且复杂，所以投资大、占地多、管理要求较高。“双面导流”在生物活性污泥处理技术的基础上，对污泥的回流系统进行了改进，利用曝气上升气流带动下产生的水流在导流板夹缝间形成的负压让污泥由沉降区自动回流，取代了传统的机械回流。同时导流板将处理池分隔成好氧区（曝气区）和厌氧区（污泥沉降、清污分流区），污水和污泥在水流的带动下在好氧区和厌氧区间自动反复循环，将过去分散的各个工序如好氧（曝气）、厌氧循环、清水污泥分离、污泥回流集中在一个处理池内自动完成，因此能高效的降解C0D以及氨氮、磷等污染物。使污水处理能节约投资、减少场地占用、提高处理效率，且易于管理。近年来，在发达国家的污水处理工程中开始应用叫MBR的高效污水处理技术，主要是采用一种只透水不透污泥的特殊膜将活性污泥池隔成曝气和清水2个区，曝气区的污泥浓度可高达传统活性污泥工艺的35倍，设施占地小，有很强的C0D及氨氮降解能力，在德国、日本都得到了广泛的应用，但由于膜的成本高，而且还需经常更换，目前不适用于中国。与之相比，双面导流也可以根据需要大幅度提高污泥浓度，达到MBR工艺相近的效果。原理示意图见下：,治理对策深度处理,治理对策深度处理,双面导流的特点：利用流动的流体和静止流体之间的压差使沉降区的污泥通过导流板自动回流到曝气区。是活性污泥法的一种改进，由于污泥不断的在厌氧区和好氧区循环，而且污泥浓度可以很高，所以有较强的降解能力和氦氮去除能力。“双面导流”技术具有以下特点：由于是活性污泥法处理技术成熟，它的运行稳定，综合降解能力强、运行费用低、不产生臭味。由于污泥是自动回流，节省了回流和沉淀设施所以管理方便容易，而且减少了投资和设施占地。,在双面导流处理系统中，污泥在好氧和缺氧区自动循环，自动重复厌氧、好氧处理工序，因此降解氨氮和磷的能力及强，远远超过现有技术。在双面导流处理系统中，可根据需要提高活性污泥浓度至其它活性污泥法的2-3倍，和目前世界上最先进的MBR工艺一样以较小的占地和投资处理高浓度废水。好氧生化处理工艺是全处理流程的核心，直接决定将来出水水质及其稳定性，而且它在总投资及运行费构成中所占比重较大，故应对各种生化处理工艺进行详细的技术、经济比较，选择最佳工艺方案。综合上述对各种生化工艺的比较根据本污水处理厂的设计原则，确定好氧生化处理采用双面导流工艺，选用优质组合填料和鼓型微孔曝气头及SSR鼓风机，增加生物浓度，强化溶氧效率，确保取得理想的处理效果，最终达到要求的出水标准。,治理对策深度处理,双面导流好氧处理效率（单位：mg/L）出水指标为：畜禽养殖业污染物排放标准GB 18596-2001和农田灌溉水质标准GB5084-2005）中水作灌溉水质标准两个标准中按最高标注执行。,治理对策粪处理,干粪的处理 畜禽废弃物既是良好的有机肥资源又是污染源。畜禽粪便中含有大量的碳、氮、磷、钾和多种微量元素等植物营养成分,同时也含有氨、胺、硫化氢、吲哚、尿酸盐、致病菌及虫卵等臭味物质,它是造成空气污浊度升高、影响人类和牲畜健康的主要因素。据报道,全世界约有人畜共患疾病 250 多种,中国有 120 种,其中由猪传染的 25 种,由禽类传染的 24 种,由牛传染的 26 种,这些人畜共患疾病的载体主要是家畜废弃物。,实施畜禽废弃物的无害化治理和资源化与产业化利用迫在眉睫。该问题已引起各级政府、科研部门、种养企业以及肥料企业的广泛关注,并进行了多种尝试。我们可以把所有含粪便的废水经过筛网过滤分离，经过分离后的粪利用机械压干脱水处理，使其水份含量在60%以下，进行有机肥发酵处理。,治理对策粪处理,螺旋压榨分离机,治理对策粪处理,粪生物发酵 畜禽废弃物经生物发酵转化为商品有机肥料符合废弃物治理减量化、资源化、无害化和生态化的原则,将数量巨大的畜禽废弃物加以利用,变废为宝,可以产生巨大的经济效益；按生产企业的成本效益分析,畜禽废弃物经加工后可增值 40%50%;按农业增产增收效益分析,高效商品有机肥可提高肥料养分利用率 10%15%,肥料投入产出比化学复合肥高 20%左右。,治理对策粪处理,生物发酵是以生物除臭和物料的快速腐熟为技术核心,其原理是在多种微生物的作用下,通过好氧发酵技术、使畜禽废弃物中的硫化氢、吲哚、胺等臭味成分迅速消解,植物难以利用的纤维素、蛋白质、脂类、尿酸盐等降解,转化为菌体蛋白、腐植酸、维生素、氨基酸、促生长因子等对植物有益并可直接吸收的物质。与常规方法相比生物发酵处理方法生态效益十分突出,具有能耗低,无二次污染,处理设备投资少,肥效好等特点,是目前国内外公认的较为理想的处理模式。,治理对策粪处理,按发酵工艺分类,生物发酵又分为厌氧发酵和高温好气发酵。高温好气发酵法是在有氧条件下,利用自然微生物或接种微生物对物料迅速脱臭和腐熟,具有发酵速度快,周期短,易实现机械化操作等特点,发酵过程可产生 6070 的高温,可将废弃物中的病原菌、虫卵等杀死,转化的有机肥属于“卫生肥”,所以,目前大部分企业采用高温好气发酵法。,治理对策粪处理,生物高温发酵需要注意的几点：1.水分调节。一般发酵物料适宜的水分含量应为60%以下。2.(2)添加辅料。一般需添加作物秸秆、锯末等高碳有机物料,调 C/N 比为 20 1 到 30 1；同时可添加 3%5%的钙镁磷肥,提供利于微生物活动必须的环境和营养条件,还可减少氮素损失。一般添加量为粪便干重的 15%25%。3.使用发酵剂。添加经筛选的高温好气微生物,以加快物料的腐熟和除臭速度,缩短发酵周期,减少有机氮的损失,提高肥效。一般菌剂的添加量为物料干重的 2 5。4.物料翻倒。适时适当翻倒物料,有利于缩短发酵周期,提高生产效率。这是提高发酵速度、保证物料发酵充分、均匀的关键。,治理对策粪处理,有机肥产量过多的销售压力，我们必须寻找新的用途，例如将有机肥烘干制成生物质燃料，供给锅炉使用或生物发电厂进行发电。,治理对策处理成本,以存栏数为10000头规模化养猪场水泡粪，粪便废水无害化处理300吨/天为例。运行设备总功率如下：每吨污水消耗的电为：400.4KW/300吨=1.34KW，电费按0.6元KW/h，电费成本为：F1=1.34KW/h*0.6元*KW/h=0.804元。,治理对策处理成本,治理对策处理成本,药剂费 PAC用量为：0.18kg;PAM用量为：0.015kg;石灰用量为0.15kg。PAC价格为1.6元/kg,PAM价格为20元/kg，石灰价格为0.5元/kg。处理每吨废水药剂费为 F2=0.18*1.6+0.015*20+0.15*0.5=0.663元,治理对策处理成本,人工成本：整个废水处理站只需要一位专职的污水处理工和一个兼职的维修工；专职污水处理工月工资为3000元，兼职维修工月工资500元。处理每吨废水人工费为:F3=(3000+500)元/30天/300吨=0.39元。设备维修费每吨废水分摊费为F4=0.1元。,治理对策处理成本,以水泡粪工艺养猪粪便废水日处理300吨，每吨废水的处理成本为：F=电费F1+药剂费+F2+人工费F3+维修费F4=0.804元+0.663元+0.39元+0.1元=1.957元/吨。运行费含粪处理到含水60%以下，不含设备设施折旧费。每天的运行费为587.1元。每天可以产生5吨有机肥，有机肥销售价格为350元吨，每吨有机肥添加发酵剂及人工费为50元，利润收入为1500元；减去废水处理费用587.1元，粪便废水处理站每天可以盈利912.9元。,治理对策结论,养猪废弃物粪便通过无害化处理及利用将实现多样化、专业化、商品化,达到生产与环境保护的协调发展,实现“畜禽规模养殖 有机肥料生产 绿色无公害农产品生产 绿色无公害农产品销售”、“畜禽规模养殖 有机质燃料生产 能然”同步发展,以取得经济效益、生态效益和社会效益的最大化。,谢谢！,