養(yǎng)殖廢棄物沼氣無害化處理示范工程對養(yǎng)殖場周圍水體中COD消減的研究

靈武市萬頭豬場建立的養(yǎng)殖廢棄物沼氣無害化處理示范工程，采用CSTR工藝，對豬場糞污進行處理，從而實現(xiàn)糞污無害化治理和資源化利用。為了解工程運行后對周圍水體COD的消減情況，設立水質監(jiān)測斷面，在工程實施前后分別對監(jiān)測斷面水質進行分析，建立數(shù)學模型，根據分析數(shù)據進行計算。結果表明：該示范工程對周圍水體COD的消減率，冬春季為27.1%，夏秋季為45.3%，養(yǎng)殖場周圍水體COD污染負荷冬春季下降了9.58%，夏秋季下降了25.3%。

近年來，隨著寧夏灌區(qū)規(guī)模化養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，產生的大量糞便、污水對周圍環(huán)境造成嚴重影響。據統(tǒng)計2002—2007年間，寧夏灌區(qū)規(guī)模化養(yǎng)殖場存欄數(shù)增加30%，家禽糞便年增長率為17%。畜禽糞便產生的環(huán)境污染，已成為寧夏灌區(qū)農村面源污染的主要來源之一，尤其是對灌區(qū)周邊水體的污染加重。為此，在靈武市萬頭豬場建立養(yǎng)殖廢棄物沼氣無害化處理示范工程，針對寧夏引黃灌區(qū)冬季氣溫低，大型厭氧發(fā)酵工程使用率低、產氣率低、原料分解率低、厭氧發(fā)酵工程建設使用綜合效益差等問題，研究開發(fā)適合的規(guī)模化養(yǎng)殖廢水處理工程工藝及相關技術措施方法，使畜禽養(yǎng)殖場糞污的無害化、減量化、資源化發(fā)展問題得以解決，實現(xiàn)糞污無害化治理和資源化利用以及達到相關排放標準。本文就該沼氣示范工程建成后對養(yǎng)殖場周圍水體中COD消減量進行統(tǒng)計研究，旨在摸清該示范工程與周圍水體COD之間的關系及規(guī)律，為寧夏灌區(qū)規(guī)模化養(yǎng)殖場控制污染提供科學依據。

1工程概況

工程位于寧夏靈武市靈武農場，由寧夏靈農畜牧發(fā)展有限公司建設，該公司是靈武農場的優(yōu)勢產業(yè)和支柱產業(yè)之一，是寧夏最大的規(guī)模化瘦肉豬生產基地，存欄數(shù)在3000～3500頭，出欄數(shù)為10000頭。工程主要用于處理該養(yǎng)豬糞污，年處理養(yǎng)殖糞污1.2萬噸，日處理TS含量為6%的糞污約39m3，日產沼氣約700m3，發(fā)酵后殘渣作為有機肥還田利用。

2工藝流程與技術原理：

2.1工藝流程

工藝流程圖見圖1。

圖1 工藝流程框圖

2.2技術原理

將豬場糞污通過集水池、勻漿池、預熱池進行處理后，調整TS濃度后，進入CSTR一級發(fā)酵罐及二級發(fā)酵罐，利用厭氧或兼性微生物以糞料中的原糖和氨基酸為養(yǎng)料生長繁殖，進行沼氣發(fā)酵。該文原載于中國社會科學院文獻信息中心主辦的《環(huán)球市場信息導報》雜志http：//www.ems86.com總第528期2013年第47期-----轉載須注名來源通過厭氧生物處理，可除去可溶性有機物，而且可以殺死傳染性病菌。產生的沼氣可發(fā)電利用在養(yǎng)殖場，沼氣產生的副產品沼渣、沼液可通過科學手段進行綜合利用，作為農業(yè)生產的原料、肥料、飼料、添加劑和能源等。

3工程運行對周圍水體COD消減分析

3.1周圍水體污染主要來源

根據調查，靈武規(guī)模化養(yǎng)殖場所處區(qū)域水體污染主要來源于農田退排水污染、養(yǎng)殖廢水污染及部分生活污水污染。農田灌溉水源均為黃河水，通過秦渠的分支進入各支渠；農田退排水都是通過農溝進入斗溝，再由斗溝進入支溝（西大溝）排走。靈武農場廠部生活廢水及靈武規(guī)模化養(yǎng)殖場廢水通過排污明溝匯入西大溝后排走，最后排入黃河。

3.2監(jiān)測點位布設

為了解工程實施后對周圍水體COD消減量，在工程實施前后分別在選定的監(jiān)測斷面進行監(jiān)測，詳見圖2（A斷面為西大溝上游監(jiān)測斷面，B斷面為西大溝下游監(jiān)測斷面，C斷面為豬場排污口上游監(jiān)測斷面）。

3.3 建立COD消減數(shù)學模型

3.3.1示范工程COD排放量

W=CBQB-CAQA-CCQC

其中：W：示范工程COD排放量

C：COD排放濃度

Q：流量

3.3.2示范工程COD削減量

△W= W前-W后

其中：△W ：示范工程實施前后COD減少量

W前：示范工程實施前COD排放量

W后：示范工程實施后COD排放量

3.3.3COD削減效率

η=△W/ W前×100%

3.3.4COD負荷（非等標）

示范工程COD對西大溝的污染負荷，用來表示示范工程對周圍水體的改善情況

工程實施前負荷P前= W前/ CAQA×100%

工程實施后負荷P后= W后/ CAQA×100%

污染負荷下降 △P= P前-P后

3.4數(shù)據及計算

示范工程于2011年5月5日投料試運行后一直正常穩(wěn)定運行。根據選定的監(jiān)測斷面，分別于工程實施前后進行了取樣分析，監(jiān)測結果見表1、表2、表3。

表1 2010年靈武規(guī)模化養(yǎng)殖場地表水監(jiān)測結果

2010年

COD6月7月8月11月12月

西大溝上游（A）濃度（mg/L）32.530.428.637.835.2

流量（m3/s）1.221.251.311.191.07

西大溝下游（B）濃度（mg/L）45.741.647.446.651.6

流量（m3/s）1.411.521.451.361.26

豬場排污口上游（C）濃度（mg/L）30.927.831.632.536.1

流量（m3/s）0.1870.1950.1850.1780.158

表2 2011年靈武規(guī)模化養(yǎng)殖場地表水監(jiān)測結果

2011年

COD6月7月8月11月12月

西大溝上游（A）濃度（mg/L）33.127.631.733.338.1

流量（m3/s）1.191.311.251.161.02

西大溝下游（B）濃度（mg/L）40.837.138.542.146.3

流量（m3/s）1.391.521.411.321.26

豬場排污口上游（C）濃度（mg/L）33.828.833.134.336.7

流量（m3/s）0.1710.1820.1810.1680.144

表3 靈武規(guī)模化養(yǎng)殖場地表水COD排放量估算

2010年2011年

COD冬春季夏秋季冬春季夏秋季

西大溝 上游（A）濃度（mg/L）36.530.535.730.8

流量（m3/s）1.131.261.091.25

排放量（噸）641598605599

西大溝 下游（B）濃度（mg/L）49.144.944.238.8

流量（m3/s）1.311.461.291.44

排放量（噸）10001019887869

豬場排污口上游（C）濃度（mg/L）34.330.135.531.9

流量（m3/s）0.1680.1890.1560.178

排放量（噸）89.688.586.188.3

注：冬春季為當年11月至來年4月；夏秋季為當年5月至10月。

根據監(jiān)測數(shù)據，代入數(shù)學模型，計算結果見表4。

表4 靈武規(guī)模化養(yǎng)殖場COD排放量及消減情況表

2010年

排放量（噸）

W前2011年

排放量（噸）

W后消減量

（噸）

△W消減效率

（%）

η污染負荷

下降（%）

△P

冬春季2691967327.19.58

夏秋季33318215145.325.3

4結論

靈武示范區(qū)養(yǎng)殖廢棄物沼氣無害化處理示范工程對養(yǎng)殖場周圍水體COD消減率，冬春季為27.1%，夏秋季為45.3%。養(yǎng)殖場周圍水體COD污染負荷冬春季下降了9.58%，夏秋季下降了25.3%。該示范工程對養(yǎng)殖場廢水進行處理具有良好的處理效果，對COD去除起著重要的作用，減少了養(yǎng)殖廢水對生態(tài)環(huán)境和周邊水體的污染。

（作者單位：1蘭州理工大學，2寧夏環(huán)境監(jiān)測中心站）