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连续动态发酵零污染处理技术在规模猪场中的应用
2014-03-14  点击数:
近年来,养猪业的发展为提高人民生活水平和农民收入做出了巨大的贡献。但随着生猪规模化养殖的发展,猪场粪污等废弃物的排放量也大大增加,有的猪场还对周围地下水源、土壤等环境产生了严重污染。目前,国内对规模猪场粪污进行无害化资源化环保处理的方式有多种。本文主要探讨沙子岭猪资源场采用湖南九方科技有限公司研制的连续动态发酵零污染处理技术及其应用效果。
1 建设规模
湘潭市沙子岭猪资源场占地约3.7公顷,规模为年出栏生猪8000头。连续动态有氧发酵零污染处理装置设计规模为日处理废弃物30吨、日产有机肥原料15吨。项目总投资260万元,其中设备投资150万元。该环保工程建成后总占地面积840立方米,其中发酵处理装置360立方米,贮水池300立方米。该项目2011年10月安装建设完工,至2012年10月已成功运行1年。项目运行期间,实际存栏猪平均1800头左右(猪场从投产到达产需要一年多时间,目前存栏达2600多头),为减少污水排放量,猪场采用干清粪工艺。
2 连续动态有氧发酵处理工艺技术指标(表1)
 
表1 连续动态发酵处理装置技术设计指标
 

 

项目
指标参数
发酵仓有效容积
>90%
堆肥温度:动态工艺
塔内温度45~75℃
蛔虫卵死亡率
95%~100%
粪大肠菌值
10-1~10-2(1~2个/克)
产品含水率
35%以下
pH值
6.5~8.0
处理1吨废弃物所需统糠(返料)
400千克
处理1吨废弃物耗电
10千瓦/小时
处理1吨废弃物人工
0.1个

 

 
3 技术工艺路线及工艺流程
3.1 技术工艺路线
连续动态有氧发酵零污染处理工艺采用养殖场废弃物(猪粪便、尿液、洗栏水)与统糠或锯木屑,按一定比例混合后进入“动态发酵处理装置”进行发酵处理形成有机肥原料。
此工艺选择最佳的发酵工艺条件,保证微生物良好的生活环境,一次塔内温度上、中、下分布为30~45℃、65~75℃、45~65℃。水分分别为65%~75%、65%~55%、50%~40%。发酵期是嗜温菌最好分解和最佳生长环境条件;进入中层是热灭杀菌的最佳环境条件;最下层是嗜热菌最好分解和最快的生长环境条件。二次塔内温度上、中层基本保持在45~65℃的温度,下层降为30~40℃的温度。在此工艺条件下,物质进入塔内,当时即可进入中温发酵,嗜温性微生物旺盛繁殖,真菌、放线菌活跃,降解强烈。
次日进入中层高温区,是杀死有害细菌的最佳条件,同时对嗜热性放线菌与细菌的微生物继续分化降解有机物。到70℃以上则有利于热灭性杀害菌,而大部分嗜热性微生物已不适宜,大量死亡和休眠。
第3天,物料降至下层,下层温度45~65℃,是嗜热性微生物旺盛活动区,进一步降解有机物。
第4天,卸料并转入二次塔内进行进一步降解发酵。使整个发酵过程进入主要发酵期,连续到第7天。物料经过中、高温微生物的分化降解,微生物活性经历了对数生长期、减速生长期和内源呼吸期三个时期的变化后,塔内物料开始发生与有机物分解相对应的另一个过程,即腐殖质的形成过程,局部进入稳定化状态。第8天,物料卸出,进入稳定仓,进行进一步腐熟,再稳定发酵4~7天。
3.2 工艺流程
用粪便车(或其他工具)将各猪舍粪便送至粪水池,猪尿水、洗栏水通过排污水管道流至粪水池内,猪粪、猪尿水、洗栏水在粪水池混合。粪水和统糠(或锯木屑)按比例加入进料螺旋机,经混合搅拌后经提升机提升至塔顶螺旋机,经此螺旋机输送至一次发酵塔布料螺旋机1进入一次发酵塔内。一次发酵后卸出,转运至进料螺旋机进料处,再经进料螺旋机输送至提升机提升至塔顶螺旋机,经塔顶螺旋机输送至二次发酵塔布料螺旋机2进入二次发酵塔,经二次发酵后卸出,用铲车转运至稳定仓,经稳定七天成为有机肥原料。有机肥原料可作为吸附料和统糠一起混合进入下一个循环。工艺流程见图1。
 
 
4 连续动态有氧发酵零污染处理技术运行效果
4.1 发酵温度
2012年5月至10月,对1号发酵塔和2号发酵塔上中下3层的发酵温度进行了记录,对两个发酵塔的温度进行统计,结果见表2。从表2可以看出,1号发酵塔上中下3层的平均发酵温度分别为37.08℃、63.81℃和30.54℃,其中5月发酵塔内中层的最高温度达到73.75℃;2号发酵塔内上中下3层的发酵温度分别为40.17℃、65.06℃和51.63℃,其中10月发酵塔内中层的最高温度达到74.5℃。总的来看,发酵塔内各层温度基本达到了设备设计要求。
 
表2 规模猪场连续动态发酵工艺发酵塔温度变化
 
 
 
 

 

时间
1号塔/℃
2号塔/℃
上层
中层
下层
上层
中层
下层
5月
38.35±3.16
73.75±8.75
33.95±3.22
44.17±4.22
72.73±12.69
59.84±6.98
6月
40.33±3.54
65.33±10.55
28.40±3.60
36.37±2.88
49.56±6.24
58.63±4.10
7月
 
 
 
47.75±7.04
69.25±4.99
29.5±2.65
8月
 
 
 
42.00±4.83
73.50±2.12
27.50±2.12
9月
34.14±4.45
66.83±11.37
29.67±4.76
35.71±4.23
50.86±6.45
58.5±5.01
10月
35.50±3.35
49.33±6.44
30.14±4.06
35.00±3.90
74.50±3.15
75.83±6.85
平均
37.08
63.81
30.54
40.17
65.06
51.63

 

 
4.2 发酵肥原料成分
取样送湘潭市饲料监测站和湘潭市农产品质量安全管理站分别检测了发酵肥原料化学成分和肥料成分,详见表3和表4。从表3、表4可以看出,发酵肥原料中含有一定量的粗蛋白、钙、磷营养物质和有机质、氮、磷、钾等肥料成分,经进一步处理后可作为农作物肥料或畜禽饲料原料使用。
表3 发酵肥原料化学成分表
 

 

指标
粗蛋白/%
粗灰分/%
钙/%
总磷/%
水分/%
含量
8.15~15.23
12.37~19.43
6.79~9.43
0.35~0.73
30.56~42.23

 

 
 
表4 发酵肥原料肥料成分表

 

指标
有机质/%
总氮/%
总磷/%
氧化钾/%
含量
76.52~88.61
0.51~1.56
0.35~0.73
0.82~1.59

 

 
4.3 经济效益分析
4.3.1 成本计算
按目前日处理粪尿污水10吨、日产有机肥原料2吨计算,每月需外购统糠21000元(30吨×700元/吨);电费2100元(10吨/天×10度/吨×0.7元/度×30天);人工工资3000元(10吨/天×100元/天×30天)。3项合计每月26100元(设备折旧未算成本)。
4.3.2 收入计算
每月生产有机肥原料60吨,按目前市场价500元/吨计算,能处理收入30000元。
4.3.3 每月利润
收支相抵每月肥料处理利润为3900元。
5 讨论与结论
湘潭市沙子岭猪资源场采用连续动态有氧发酵零污染处理装置投产运行1年来,设备性能稳定,自动化程度较高,能实现全自动化连续处理流程、全过程集成控制。发酵塔内所需热能由装置内高温微生物发酵产生的生物能自给,能做到生物能与动能复合利用,能耗较低。
猪场的猪粪、尿液、冲栏水等通过添加统糠等吸附材料后经高温发酵处理,水分自然蒸发,废弃物变成了生物有机肥原料,实现了规模猪场废弃物资源化利用和零污染排放。
对酵熟的有机肥原料进行晾干处理后,含水率可降至35%以下,有机肥原料用于花卉苗木和农业生产,可改良土壤,减少化肥用量,有利于花卉苗木的生长和提高农作物产品质量。如果在有机肥原料中再添加有关营养成分后制成复合有机肥,其应用范围将更广。
由于采用连续动态有氧发酵零污染处理技术,需要使用大量统糠等吸附材料,而受统糠、锯木屑等资源的限制及目前价格上涨的影响,废弃物处理成本增加,环保经济效益不明显。因此,目前在规模猪场推广该环保技术,生态社会效益很明显,而经济效益不太理想。
目前,连续动态有氧发酵零污染处理技术已在我省部分规模猪场推广应用,也取得了很好的效果,要进一步扩大该技术的推广面,必须减少统糠等吸附材料的用量或开发新的低廉吸附料。为此,建议猪场采用干清粪工艺,实施雨污分离,夏季采用水帘降温等措施,及时打扫栏舍内清洁卫生,尽量减少冲栏用水。

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