畜禽养殖污染减排技术交流(PPT-59).ppt

畜禽养殖污染减排技术交流 吴根义博士wugenyi99环保部华南环境科学研究所湖南农业大学2011 8 24 一 畜禽养殖污染防治现状二 畜禽养殖污染系统控制理念三 畜禽养殖源头削减控制技术四 畜禽粪便污染控制技术五 畜禽废水污染控制技术六 生物发酵床养殖控制技术七 畜禽养殖减排核查细则介绍 内容提要 一 畜禽养殖污染防治现状 1 1传统畜禽养殖污染防治 畜禽养殖污染局限性 畜禽养殖以生产为主导 污染防治技术大部分仅指产后治理 主要分为以下几种方法 物理法 沉淀 脱水 干燥 化学法 絮凝 氧化 消毒 生物法 厌氧 好氧 兼氧 生态法 氧化塘 湿地 生态沟渠 资源化利用 肥料化 能源化 饲料化 1 2养殖污染防治现状 现有技术对COD处理达到国标不存在技术问题 对氮 磷的处理仍存在技术和经济上的问题 现有技术处理成本与养殖低利润 高风险之间矛盾突出 运行管理与操作人员素质低 部分已有设施基本没有正常运行 生物有机肥推广应用力度不够 政策引导 导致粪便肥料化循环利用不畅 二 畜禽养殖污染系统控制理念 2 1畜禽养殖污染理解 畜禽养殖废物既是一种污染物 同时也是一种资源畜禽养殖废物在不适合的时间排放到不适合地方 污染物 畜禽养殖废物作为农业生产肥料 能源得到利用 资源 1 鸡粪中粗蛋白含量较高 一般为25 35 之间 高于一般的能量饲料中的粗蛋白含量 几乎与大豆相当 可直接用来喂鱼 猪 牛 2 新鲜牛粪中含干物质22 56 粗蛋白质3 1 粗脂肪0 37 粗纤维9 84 磷0 08 牛粪的粗蛋白质含量与麦麸的粗蛋白质含量相当 代谢能水平接近胡麻饼 钙和磷的含量高于苜蓿干草 采用系统方法建立种 养 林 菌平衡体系将是解决畜禽养殖污染的唯一理想出路 以食定种 以种定养 农 林 草 牧 副 渔因地制宜 合理搭配 实现物质与能量的循环 2 1畜禽养殖污染理解 1 鸭 沼 鱼循环养殖模式 在鱼塘的塘埂搭建鸭篷 高密度饲养肉鸭 同时在鸭篷附近建立一个小型的沼气发酵池 定期将收集的鸭粪投入沼气发酵池 发酵产生的沼气通过管道供生活用或储气罐贮存 残留的发酵液排入鱼塘 培养浮游生物 2 利用品种优良的蚯蚓和蛆分解畜禽养殖过程中产生的粪便 获得的优质蛋白质饲料蚯蚓和蛆直接饲喂名优摄食性鱼类 如黄鳝和乌鳢等 3 鸭 藕 鱼循环养殖 将鱼鸭混养池中的污水定期排人藕池 利用藕池中水生植物的净化作用将排泄物等进行初步降解 经降解后的净化水再排人鱼塘 循环养殖模式 2 2畜禽养殖污染系统控制理念 1 源头削减优良品种合理的饲料供应量合理的营养配比2 过程控制干清粪 优势菌3 循环利用养殖固体废物循环利中必须解决种植业营养需求与养殖业废物产生在时 空上的不协调问题 4 末端治理水 渣 气治理 三 源头削减控制技术 3 1动物营养性控制技术 合理的日粮蛋白质降低日粮蛋白质水平2 可使生长肥育猪的氮排出量减少约20 选用含硫低的饲料原料选用含硫低的饲料原料 配制营养合理含硫量低的日粮 仔猪的总硫和硫酸盐的排泄量可以减少约30 可带来猪舍硫化氢气体排放的减少 提高饲料利用率 添加优势微生物 实行多阶段喂养 多阶段饲喂法可提高饲料转化率70 猪在肥育后期 采用二阶段饲喂比采用一阶段饲喂法的氮排泄量减少8 5 3 2管理性控制技术 合理规划 以环境容量来控制养殖场的总量规模 调整养殖场布局 制定畜禽场农田最低配置比例标准 强化管理 实现固体和液体 粪与尿 雨水和污水三分离 降低污水产生量和降低污水氨氮浓度 四 畜禽粪便污染控制技术 太阳能大棚自然干燥充分利用自然条件 成本较低 干燥的速度慢 且占地面积较大高温快速干燥干燥速度快 可批量生产 杀菌 除臭熟化快 但能耗高 投资大烘干膨化干燥干燥过程中易产生恶臭气体微波干燥从目前掌握的情况看 畜禽粪便干燥处理尚无较完善的技术 各规模化养殖场 尤其是养鸡场只能根据自己的资金情况及所拥有的土地面积 选择相应的干燥技术 4 1干燥法 4 2堆肥化处理技术 自然堆肥法无需设备和耗能 但占地面积大 腐熟慢 效率低 现代堆肥法利用发酵罐 塔 等设备 效率高 堆制时间短 便于控制 自动化控制连续生产 处理量大 对周边无污染 一次性投资大 堆肥法比干燥法具有省燃料 成本低 发酵产物生物活性强 粪便处理过程中养分损失少且可达到去臭 灭菌的目的 处理的最终产物臭气少且较干燥 容易包装 撒施 因此对于畜禽场的干粪和由粪水中分离出的干物质 进行堆肥化处理是最佳的固体粪便处置方式 高温好氧堆肥 优点 好氧高温发酵具有对有机物分解快 降解彻底 发酵均匀的特点 其发酵温度一般在55 65 脱水速度快 发酵周期短 有机物分解彻底 含水率在15d左右既可以降到40 一50 同时病原菌 寄生虫卵和杂草种子的杀灭效果也比较好 处理的最终产物臭气较少 且较干燥 容易包装 施肥 缺点 起始发酵适宜的含水率应为55 65 需要通气或翻堆 同时发酵中存在氨的挥发 会产生臭气降低肥效 堆肥需要的场地大等缺点 4 3畜禽粪便能源化 厌气池即沼气池 是利用自然微生物或接种微生物 在缺氧条件下 将有机物转化为CO2和CH4 优点是处理的最终产物恶臭味减少 产生的CH4可以作为能源利用 缺点是NH3挥发损失多 处理池体积大 而且只能就地处理与利用 缺点 一次性投资过大 效果受温度影响大 利用局限性 产气量与用气需求不相应 沼气利用由受到限制 五 畜禽废水污染控制技术 5 1自然生物处理法 水体净化法氧化塘 好氧塘 兼性塘 厌氧塘 和养殖塘土壤净化法土地处理 慢速渗滤 快速渗滤 地面漫流 和人工湿地废水灌溉农田种 养比例不协调 时 空不协调 地下水的影响风险 受季节影响大 雨季 种植闲季污水去向 5 2好氧生物处理法 常用的好氧生物处理法有以下几种 1 活性污泥2 生物滤池3 生物接触氧化4 序批式活性污泥 SBR 5 生物转盘 5 2 1活性污泥法 1 流程 活性污泥法通常是由曝气池 沉淀池 污泥回流和剩余污泥排除系统所组成 如下图所示 活性污泥法基本流程 2 活性污泥法的特点 优点 有利于提高吸附氧化有机物的能力 有利于活性污泥的活化 调济平衡能力强 回流比达50 100 缺点 吸附时间短 处理效率低 污泥回流量多 增加回流污泥泵的容量 5 2 1活性污泥法 5 2 2生物滤池 生物滤池有很多种类 其中又可分为普通生物滤池 高负荷生物滤池 塔式生物滤池等 塔式生物滤池的特点 优点 占地面积小 净化效率高 塔身高 通风条件好 供氧充足 氧利用效率高 缺点 容易导致滤池堵塞 进水的BOD5浓度应控制在500mg L以下 滤池较高 废水的提升费用较大 基建投资也较大 运行管理不方便 5 2 3生物接触氧化 1 工艺流程 2 生物接触氧化的特点 优点 净化效率高 处理所需时间短 对进水有机负荷的变动适应性较强 不必进行污泥回流 同时没有污泥膨胀问题 运行管理方便 缺点 池内填料间的生物膜有时会出现堵塞现象 填料需定期更换 费用较高 操作难度大 5 2 3生物接触氧化 1 SBR工艺的一个完整操作周期有五个阶段 进水期 反应期 沉淀期 排水期和闲置期 进水反应沉淀排水闲置 5 2 4序批式间歇反应器 SBR 流程简单 运行费用低 固液分离效果好 出水水质好 运行操作灵活 效果稳定 脱氮除磷效果好 有效防止污泥膨胀 耐冲击负荷 节省占地面积 2 SBR工艺的特点 5 2 4序批式间歇反应器 SBR 1 生物转盘由盘片 接触反应槽 转轴及驱动装置所组成 5 2 5生物转盘 2 生物转盘的特点 优点 占地面积小 结构紧凑 能耗低 处理效率高 管理方便 操作容易 缺点 生物膜易脱落 处理效率低 能耗偏高 5 2 5生物转盘 5 3厌氧生物处理法 常用的厌氧生物处理法有以下几种 1 化粪池2 厌氧生物滤池3 上流式厌氧污泥反应器 UASB 4 厌氧流化床反应器5 分段厌氧处理法 5 3 1化粪池 用于处理粪便污水 兼有污水沉淀和污泥发酵双重作用 粪便污水和生活污水经化粪池沉淀和厌氧分解 BOD可降低60 左右 可排入下水道 5 3 2厌氧生物滤池 特点 优点 滤池内可保持很高的微生物浓度 处理能力较高 不需另设泥水分离设备 出水SS较低 设备简单 操作方便等 缺点 滤料费用较贵 滤料容易堵塞 尤其是下部 生物膜很厚 堵塞后 没有简单有效的清洗方法 因此 悬浮物高的废水不适用 5 3 3UASB UASB是应用最广泛的一种厌氧生物处理装置 工艺的特点 优点 反应器内的污泥浓度高 有机负荷高 10 20kgCOD m3 d 水力停留时间短 反应器内设三相分离器 污泥自动回流到反应区 无需污泥回流设备 无需混合搅拌设备 污泥床内不需填充载体 节省造价且避免堵塞 缺点 反应器内有短流现象 影响处理能力 难消化的有机固体不宜太高 运行启动时间长 对水质和负荷变化较敏感 5 3 3UASB 5 3 4厌氧流化床反应器 低密度载体 无烟煤和塑料物质 减少所需的液体上升流速 从而减少提少提升费用 结构及工作机理 2 厌氧流化床反应器的特点 优点 填料比表面积大 微生物浓度高 有机负荷大 载体处于流化状态 无堵塞现象 对高 中 低浓度的废水均有较好的处理能力 有较高的净化速度 结构紧凑 占地少 基建投资省 缺点 载体重量较大 介质颗粒流化和膨胀需要大量的回流 增加了运行过程的能耗 并且其三相分离特别是固液分离比较困难 要求较高的运行和设计水平 实际应用较少 5 3 4厌氧流化床反应器 5 3 5分段厌氧处理法 将厌氧发酵过程分别在两个容器中独立进行 维持各自最佳的环境条件 促进整个厌氧消化过程 第一段 水解和液化固态有机物为有机酸 缓冲和稀释负荷冲击与有害物质 并截留难降解的固态物质 第二段 保持严格的厌氧条件和pH值 以有利于甲烷菌的生长 降解 稳定有机物 产生含甲烷较多的消化气 截留悬浮物质 改善出水水质 分段厌氧处理法工艺的特点 优点 耐冲击负荷能力强 运行稳定 避免了一步法不耐高有机酸浓度的缺陷 两阶段反应不在同一反应器内进行 相互影响小 可更好的控制工艺条件 消化效率高 尤其适应于处理含悬浮固体多 难消化降解的高浓度有机废水 缺点 两步法设备多 流程和操作复杂 5 3 5分段厌氧处理法 分段厌氧组合方式 流程尚无定式 根据废水水量和水质的不同而采用不同的组合方式 1 悬浮物含量高 前一段采用厌氧接触系统 后一段采用厌氧接触系统 水量大时 或UASB 水量小时 2 悬浮物含量很少且水量不很大时 可考虑两上流式厌氧污泥反应器串联组合 后段也可采用厌氧生物滤池 3 如处理溶解态的有机废水 可采用两个厌氧生物滤池串联 也可采用两个污泥床串联 5 3 5分段厌氧处理法 5 4厌氧 好氧联合处理法 主要方式 A O A2 O A O A O现阶段规模化养殖场工厂化处理的主要方式 A2 O工艺图 5 4厌氧 好氧联合处理法 A2 O反应器的特点 优点 比较简单的脱氮除磷工艺 总的水力停留时间少于其他同类工艺 在厌氧 好氧交替运行条件下 丝状菌不能大量增殖 无污泥膨胀之虞 SVI值一般均小于100 缺点 进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧 运行费用高 除磷效果难于再行提高 污泥增长有一定的限度 不易提高 脱氮效果也难于进一步提高 5 4厌氧 好氧联合处理法 典型处理工艺一 适用于大型规模化养殖场 集中污染治理的养殖小区 周边没有充足土地接纳污染物的养殖场 其中沉淀积水池要求至少能保证8小时以上停留时间 厌氧反应池停留时间10天以上 可采用UASB UBF 厌氧生物滤池 两段厌氧法等高效厌氧反应器 好氧反应可采用传统活性污泥法 SBR 接触氧化法 曝气生物滤池 生物转盘等 深度处理可采用人工湿地 化学强化处理 氧化塘 生态沟渠 膜处理 消毒等 典型处理工艺二 适用于有充足土地消纳养殖粪便的养殖专业户 养殖小区 污水经厌氧处理后农业利用 沉淀集水池至少能保证污水停留时间12小时以上 厌氧反应池保证污水停留时间10d以上 贮水池的贮存期不得低于当地农作物生产用肥的最大间隔时间和冬季封冻期或雨季最长降雨期 一般不得小于60d的排放总量 粪便经厌氧堆肥无害化处理后直接农业种用 要求必须有防雨 防渗的固定堆肥场 堆肥后的肥料有足够的储存仓库 一般情况要求至少能储存3个月的肥料总量 粪肥的使用量不能超过作物当年生长所需的养分量 并符合当地环境容量的要求 典型处理工艺三 适用于有充足土地消纳养殖废物的养殖专业户和散养户 污水经沉淀后农业利用 贮水池的贮存期不得低于当地农作物生产用肥的最大间隔时间和冬季封冻期或雨季最长降雨期 一般不得小于60d的排放总量 粪便经堆场堆肥后直接农业种用 要求必须有防雨 防渗的固定堆场 堆肥后的肥料有足够的储存场 一般情况要求至少能储存3个月的肥料总量 粪肥 污水的使用量不能超过作物当年生长所需的养分量 并符合当地环境容量的要求 典型处理工艺四 适用于以能源利用为主要目的的规模化养殖场 集中污染处理的养殖小区 沉砂池保证污水停留时间4小时左右 厌氧反应池保证污水停留时间大于15天 可采用UASB UBF 厌氧生物滤池 两段厌氧法等高效厌氧反应器 好氧反应可采用传统活性污泥法 SBR 接触氧化法 曝气生物滤池 生物转盘等 深度处理可采用人工湿地 化学强化处理 氧化塘 生态沟渠 膜处理 消毒等 要求出水达到 畜禽养殖业污染物排放标准 GB18596 2001 或有关地方污染物排放标准规定 沉砂池和厌氧反应池沉渣建立集中处理处置有机肥厂或处理 处置 设施 典型处理工艺五 适用于以能源利用为主要目的的养殖专业户和有充足土地消纳沼渣的养殖小区 沉砂池保证污水停留时间4小时左右 厌氧反应池保证污水停留时间大于15天 可采用UASB UBF 厌氧生物滤池 两段厌氧法等高效厌氧反应器 好氧反应可采用传统活性污泥法 SBR 接触氧化法 曝气生物滤池 生物转盘等 深度处理可采用人工湿地 化学强化处理 氧化塘 生态沟渠 膜处理 消毒等 要求出水达到 畜禽养殖养殖业污染物排放标准 或有关地方污染物排放标准规定 沉砂池和厌氧反应池沉渣直接农业利用或建立集中干化场 脱水烘干设备进行干化后农业利用 同时必须建有固定的沉渣贮存池和