7.3.2 工程技术措施
1)粪便处理
当前畜禽粪便处理的主要方法有土壤直接处理、干燥处理、堆肥处理和沼气发酵。
(1)土壤直接处理
把畜禽场的固体污物贮存在粪池中,直接用于土地作底肥,使其在土壤微生物作用下氧化分解。此法方便、简单,多为农村散养户采用。但粪便中的病菌、硝酸盐含量高,极易造成土壤、地表水、地下水等二次污染,我国畜禽业法律法规明确禁止未经无害化处理的粪便直接施用于农田。
(2)干燥处理
干燥处理即利用能量(热能、太阳能、风能等)对粪便进行处理,减少粪便中的水分并达到除臭和灭菌的效果。此法多用于对鸡粪的处理,干燥处理后生产有机肥。
(3)堆肥处理
将畜禽粪便等有机固体废物集中堆放并在微生物作用下使有机物发生生物降解,形成一种类似于腐殖质土壤的物质过程。堆肥是我国民间处理养殖场粪便的传统方法,也是国内采用得最多的固体粪便净化处理技术,分为自然堆肥和现代堆肥两种类型。贮存在粪池中的粪便,也会进行一部分自然厌氧发酵。
(4)沼气发酵
利用畜禽粪便在密闭的环境中,通过微生物的强烈活动将氧耗尽,形成严格厌氧状态,因而适宜产甲烷菌的生存与活动,最终生成可燃性气体。
不同粪便处理技术各有优缺点,畜禽养殖场应当结合自身具体情况,选择最适合的处理方式。根据实际情况,在一定范围内成立专业的有机肥生产中心,在农村大量用肥季节,养殖场通过各自分散堆肥处理直接还田;在用肥淡季,有机肥生产中心可将附近养殖场多余的粪便收集起来,集中进行好氧堆肥发酵干燥(尤其是现代堆肥法),制作优质复合肥。
2)废水处理技术
畜禽养殖业废水处理有还田利用、自然生物处理、好氧、厌氧及厌氧-好氧联合处理。
(1)还田利用
畜禽废水还田作肥料是一种传统、经济有效的处置方法,不仅能有效处理畜禽废弃物,还能将其中有用营养成分循环利用于土壤-植物生态系统,使畜禽废水不排往外环境,达到污染物的零徘放,大多数小规模畜禽场采用此法。
(2)自然生物处理法
利用天然水体、土壤和生物的物理、化学与生物的综合作用来净化污水。其净化机理主要有过滤、截流、沉淀、物理和化学吸附、化学分解、生物氧化及生物吸收等。此法适宜周围有大量滩涂、池塘的畜禽场采用。
(3)好氧处理法
利用好氧微生物的代谢活动来处理废水。在好氧条件下,有机物最终氧化为水和二氧化碳,部分有机物被微生物同化产生新的微生物细胞。此法有机物去除率高,出水水质好,但是运行能耗过高,适宜对污染物负荷不高的污水进行处理。
(4)厌氧处理法
在无氧条件下,利用兼性菌和厌氧菌分解有机物,最终产物是以甲烷为主体的可燃性气体(沼气)。厌氧法可以处理高有机物负荷污水,能够得到清洁能源沼气,但是有机物去除率低,出水不能达标。
(5)厌氧-好氧联合处理
联合两种生物处理方式,提高废水处理效率。
从各处理方法的经济、技术、环境效益综合来看,直接还田和自然生物处理法所需投资、运行费用低,适宜养殖规模小且有大量土地、滩涂、池塘地区采用,但须注意土壤及地表水、地下水污染。而大中型规模养殖场区污水产生量大、污染物浓度高,须根据不同条件采用厌氧、好氧或者联合处理工艺才能使污水处理达标。
3)粪污处理基本工艺模式
(1)前处理
①格栅槽 拦截粪污水中长草、较长纤维、毛等杂物。人工定时清理格栅表面杂物。
②集水井 贮存污水,调节水质、水量,降低因水质、水量变化而对后续处理产生的水力负荷和有机负荷冲击。池内安装机械搅拌装置、污水提升泵及泵提升装置。
③固液分离机平台 配套钢架遮雨棚,固液分离机整机为不锈钢结构,可实现启动、过滤、出渣、停机全自动工作,分离出来的粪渣进入粪渣堆场,出水自流至初沉池。
④粪渣堆场 收集固液分离机分离出的粪渣,粪渣定期外运出售或堆肥处理。
⑤初沉池 进一步去除固液分离机未能分离的粪渣等悬浮颗粒,实现前处理的进一步减量化,降低后续处理设施的处理负荷。
⑥干化场 初沉池排出的污泥进入干化场干化。
⑦调配池 收集初沉池出水,通过水泵调配一部分污水进入黑膜沼气池,一部分污水超越好氧系统的缺氧池补充好氧系统反硝化所需碳源,池内设置污水提升泵和泵自控装置。
(2)厌氧处理系统
①厌氧工艺 黑膜厌氧发酵塘是在开挖好的土方基础上,采用优质HDPE材料,由底膜和顶膜密封形成的一种厌氧反应器,在黑膜厌氧发酵塘内,污水中有机物在微生物作用下降解转化生成沼气,系统配置沼气净化和利用设施,还设有布水设施及排泥设施。该工艺具有建设成本低、施工简单、建设周期短、运行安全性高、使用寿命长、运行费用低、抗冲击负荷大、运行维护方便等特点,适用于畜禽粪污水的处理。
②黑膜沼气池 沼气池基础由夯土处理结实,底部采用高密度PE膜(厚度1.2 mm)进行防渗处理,顶上采用高密度PE膜(厚度2.0 mm)密封。设有排泥系统,定期将沉渣和剩余污泥排至污泥收集池,然后抽至污泥浓缩池。配置进水井、出水井、排泥井、污泥收集池及沼气排水井。
(3)好氧处理系统
①污水中转池 收集黑膜沼气池出水、超越的碳源、板框压滤机滤液及清洗水。
②缺氧池一 接收二沉池回流污泥,池内安装潜水搅拌机进行泥水混合,在缺氧(DO<0.5 mg/L)条件下,反硝化菌利用污水中有机物(碳源)将回流硝化液中的硝态氮通过生物反硝化作用转化为氮气逸到大气中,实现脱氮,同时在反硝化过程中补充污水碱度。
③好氧池一 池底安装微孔曝气器,通过鼓风曝气同时起到供氧和搅拌作用,保证好氧菌活性和泥水混合效果,促使水中有机物被充分降解得以去除;并通过硝化菌的硝化作用将污水中氨氮转化硝态氮。
④缺氧池二 接收超越补充碳源,池内安装潜水搅拌机进行泥水混合,在缺氧(DO<0.5 mg/L)条件下,反硝化菌利用污水中的有机物(碳源)将回流硝化液中的硝态氮通过生物反硝化作用转化为氮气逸到大气中。
⑤好氧池二 池底安装微孔曝气器,通过鼓风曝气同时起到供氧和搅拌作用,保证好氧菌活性和泥水混合效果,促使水中有机物被充分降解得以去除;并通过硝化菌的硝化作用将污水中氨氮转化硝态氮;同时活性污泥中的聚磷菌在此过量吸收污水中的磷酸盐,以聚磷的形式积聚于体内并在二沉池以剩余污泥的形式排出污水处理系统。
⑥二沉池 好氧池出水再进行泥水分离,回流活性污泥至缺氧池进水端(污泥回流比100%),并排除剩余污泥;上清液进行后续处理。
(4)深度处理系统
①中间池 稳定水量,使后续处理水量稳定,有利于控制加药量,保证后续处理效果,池内安装潜污泵及泵提升装置。
②混凝池 池内设置机械搅拌,投放PAC和PAM通过机械搅拌,使药剂完全混合、反应;通过加药混凝的方法能进一步有效去除此类污染物,同时可实现化学除磷和污水脱色,保证好氧处理系统最终出水效果。
③沉淀池 混凝池出水在此进行泥水分离,沉淀污泥抽至污泥浓缩池,上清液出水进入后续处理。
④臭氧反应池 配套臭氧发生器,产生的臭氧用管道通入臭氧反应池,臭氧具有强氧化性,可杀灭污水中绝大多数的病原微生物,防止水质传染病危害,同时氧化部分污水中未生化的有机物。
⑤脱臭氧池 污水中有多余臭氧,通过脱臭氧池进行脱臭。
(5)污泥处理系统
①污泥浓缩池 收集黑膜沼气池污泥、二沉池剩余污泥、沉淀池化学污泥,池内安装排泥泵,抽至板框压滤机进行泥水分离。
②滤液收集池 用于收集板框压滤机滤液,池内安装潜污泵及泵提升装氧化装置。氧化塘内种植水葫芦等水生植物,可进一步净化水质。氧化塘又称为生物稳定塘,它是一种利用天然的或者人工整修过的池塘进行污水生物处理的方法,其中所需的溶解氧可以由藻类通过光合作用和塘面的复氧作用提供,也可以由人工曝气法提供。