大型規模豬場糞污高效處理與利用技術模式探究——以武寧雙胞胎畜牧有限公司為例

付戴波，趙艷平，吳志青，許翔，楊珍，易松強，謝正軍，吳建東，馬帥

（1.九江市畜牧獸醫局，江西九江 332000；2.武寧雙胞胎畜牧有限公司；3.江西省農業技術推廣中心）

據統計，一個3.5萬頭規?；B豬場，其污染負荷相當于一座10萬人的城鎮，隨著養殖規模的擴大，對生態環境的威脅也在加大。養豬場污水污染負荷高，而養豬行業的利潤水平又低，因而要求糞污處理工程投資少、運行費用低、處理效率高，導致目前養豬場污染治理措施難以推進，養殖場廢水治理設施運行不正常，處理水質容易不達標，給生態環境造成污染和損害。本文主要通過優化二級A/O生化處理及深度處理工藝，深入探究“預處理+厭氧+二級A/O生化處理+深度處理（芬頓反應）+有機肥發酵”的糞污高效處理及利用的新型模式（以下簡稱新型模式），以期達標排放并實施糞污資源化利用。

1 簡介

武寧雙胞胎畜牧有限公司成立于2014年7月，位于武寧縣澧溪鎮牌樓村，是一家擁有3 000頭能繁母豬的種豬場，主要是對外出售仔豬。該場每年產生糞便約3 600t，排放污水約36 500t。為更好地保護環境，公司堅持豬場建設“三同時”的環保原則，在豬場內建設配套相應的污水處理站及有機肥發酵罐，以處理豬場日常營運過程中產生的糞污，污水出水達到環鄱陽湖標準。

2 新型模式簡介與研究分析

2.1 模式簡介

與傳統方法相比，主要是通過優化二級A/O生化處理及深度處理工藝，提高污水處理出水標準達環鄱陽湖標準，分離的固糞通過發酵罐發酵成綠色有機肥，變廢為寶，即解決豬場糞污污染的難題，又增加了生態價值及經濟價值。

2.2 優化A/O段生化處理

主要采用厭氧菌和好氧菌生化處理，培養和馴化技術如下：

2.2.1 厭氧菌調試培養[1]。第一階段為UASB（上流式厭氧污泥床）啟動運行初始階段。一是選用接種污泥；二是調式接種污泥量、接種污泥的濃度；三是控制接種污泥時的水質。第二階段為初始運行階段,預計45d。每日測定進出水流量、pH、COD、ALK、VFA、SS等項目，經測定結果判斷，若出水VFA＜3mmol/L，VFA/ALK=0.3以下，表示UASB系統運行正常。第三階段為反應器的有機負荷由2kgCOD/m3·d到4.9kgCOD/m3·d的運行階段,預計45d。第四階段為穩定運行階段,預計30d。是指反應器的有機負荷達到設計指標4.9kgCOD/m3·d以后的穩定運行階段。在這段的運行中，pH值、溫度、有機負荷、VFA、ALK等各項操作參數嚴格控制，逐步形成顆粒污泥。

2.2.2 好氧菌調試培養[2]。經稀釋、悶曝、補充營養物和碳源、間歇性馴化、連續馴化等程序后，MLSS達3g/L后，即進入穩定運行階段，在這一階段中主要是確定進出水水質、污泥負荷等工藝參數是否能穩定達到設計要求，滿足出水水質要求。同時,根據實際情況調整各種工藝參數，進一步將活性污泥馴化成適應A/O工藝運行，并力求達到優化運行；至此A/O工藝活性污泥培養馴化完成。

2.3 具體工藝內容

2.3.1 預處理。豬糞水經廠區污水管網收集，自流至糞污處理站。糞污水首先經過機械格柵，去除大部分固體雜物（大塊糞便、豬毛、沉淀物等），進入集糞池（內裝攪拌機、污水提升泵），污水提升泵將糞水泵至固液分離機進行固液分離，分離出來的固體糞渣收集送至發酵罐進行堆肥發酵，制成有機肥。而污水則進入調節池，在調節池內微生物將大分子的有機污染物水解成小分子的有機污染物，在調節池選擇一定的停留時間和攪拌措施將有利于污水預水解，為后段厭氧反應做好準備。

2.3.2 厭氧處理。通過調節池內的污水提升泵將污水泵送至厭氧反應器內，在厭氧反應器內，污水經歷水解、發酵（酸化）、產乙酸、產甲烷（即產沼氣）四個階段。在水解階段，污水中的剩余大分子有機污染物被分解成小分子有機物。發酵（酸化）階段，小分子有機物被發酵菌利用，在細胞內轉化為簡單的化合物，這一階段主要產生乳酸、氨和硫化氫等物質。產乙酸階段，上一階段的產物繼續轉化為乙酸。產甲烷階段，產甲烷菌將乙酸、CO2、H2等轉化為甲烷。污水經過以上四個過程的厭氧反應后進入厭氧沉淀池，進行固液分離，厭氧污泥得到進一步去除。厭氧過后污水中的大部分有機污染物被分解去除，但氨氮和總磷無法得到有效的降解。

2.3.3 二級A/O段生化處理[3～4]。污水自流進入生化處理系統，首先污水來到兼氧池，在厭氧階段未去除的長鏈有機物在兼氧細菌的作用下，分解成易生化降解的小分子有機物。經過兼氧后的污水進入到好氧池，好氧池中的活性污泥能有效地將易降解的有機物分解成二氧化碳和水。同時生物脫氮將在兼氧池與好氧池之間完成。在之前的厭氧反應階段，污水中的有機胺在厭氧細菌的作用下轉化為無機氨，以NH3-N的形式存在。在好氧池中NH3-N在好氧硝化細菌的作用下發生硝化反應，生成硝酸根和亞硝酸根離子，以硝態氮的形式存在，工藝上通過硝化液回流的方式，將硝態氮帶入兼氧池，在兼氧型反硝化細菌的作用下，硝態氮發生反硝化反應，生成氮氣，從而達到脫氮的效果。而生物除磷也將在這個階段起作用，在之前的厭氧環境下，聚磷菌將貯存于細胞中的磷水解釋放出來，經過厭氧釋磷之后的聚磷菌在好氧階段的吸磷能力將大大提高，因此在好氧池內聚磷菌會快速的吸收污水中的磷，工藝中通過剩余污泥的排放，將磷從系統中除去。系統設置兩級兼氧好氧池，并且每級都設有沉淀池，這將更加有利于生物脫氮除磷的進行。本研究通過優化二級A/O生化處理，在總體池容不變的情況下，重新設計不同階段的停留時間，增加O1段停留時間，減少O2段時間，使在O1段基本完成硝化作用，O2段基本只進行反硝化作用，這能更加高效的處理污水中的氨氮及總氮，使出水達到更高標準。

2.3.4 深度處理（芬頓反應）[5]。為了確保水質能穩定達標，并且設計出水水質適當超前排放標準，在生化處理后段再增加了一段物化處理工藝。傳統A/O工藝中深度處理采用“石灰+PAC+PAM”加藥處理，出水水質只能達到畜禽排放標準，COD最低只能降到300～400mg/L，本工藝采用“FeSO4+H2O2+PAM”芬頓反應，將污水中不可生化的無機污染物進一步降解，從而能大大降低出水的色度、出水標準達到環鄱陽湖標準，COD含量能穩定保持在150mg/L以下。

2.3.5 有機肥發酵。預處理階段分離出來的糞渣以及污泥處理階段形成的脫水污泥，相互混合，投入發酵罐進行堆肥發酵，制成有機肥用于種植返田。

3 處理效果與經濟效益分析

通過采取“預處理+厭氧+二級A/O生化處理+深度處理（芬頓反應）+有機肥發酵”模式，一是污水在處理成本15元/t相同的情況下，提高了出水標準，出水達環鄱陽湖排放標準。二是豬糞得到高效利用，變廢為寶成為有機肥，按豬場母豬每年每頭產生糞便1.2t算，可生產0.48t有機肥，按有機肥市場價800元/t計算，每頭母豬可提高養殖效益384元。三是去除成本增加20元/t糞污，每頭母豬可增凈利潤364元。

圖1 工藝路線圖

本模式工藝特點是做到了養殖場糞污的高效處理和利用，污水處理在原有工藝上通過優化二級A/O段不同階段的停留時間和后端的深度處理工藝，增加污水中氨氮、COD、總氮、總磷的去除率，達到污水排放達環鄱陽湖水質標準；而固糞采用有機肥發酵罐發酵，與傳統堆肥發酵相比，該工藝特點為發酵環境封閉，不污染環境，臭氣可收集吸收，減少對空氣污染，生產操作簡單，輔料需求量少等特點，且生產的有機肥品質高，是優質的綠色有機肥。污水處理成本較傳統工藝相比差不多，但出水標準為環鄱陽湖水質標準。

該模式的建成可促進養殖業綠色循環發展，有效解決規模化豬場糞污污染環境的難題，又能夠增加豬場收入，帶動種植業發展，為我國養殖業清潔生產和循環畜牧業提供江西生態健康養殖新樣板。