鄭帆

【摘 要】在生態(tài)牧場(chǎng)中，糞污處理是一個(gè)很重要的問(wèn)題。對(duì)此，可在沼氣工程中將糞污進(jìn)行利用，在避免糞污對(duì)環(huán)境造成污染的同時(shí)，讓其發(fā)揮自身價(jià)值，為資源的循環(huán)利用做出貢獻(xiàn)。本文以某生態(tài)牧場(chǎng)為例，對(duì)某生態(tài)牧場(chǎng)原有CSTR無(wú)害化處理進(jìn)行分析，對(duì)奶牛糞污的環(huán)境污染特點(diǎn)和產(chǎn)氣能力進(jìn)行分析，探究沼氣工程中的推流式發(fā)酵工藝、全混合發(fā)酵工藝、厭氧過(guò)濾器發(fā)酵工藝，對(duì)糞污處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行深化。

【關(guān)鍵詞】沼氣工程;沼液處理;設(shè)計(jì)深化

中圖分類號(hào)： S216.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）18-0023-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.011

0 引言

畜牧業(yè)的發(fā)展是非常重要的，它是農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。而在畜牧業(yè)的發(fā)展中，糞污的出現(xiàn)是不可避免的。然而，糞污的集中處理方案不當(dāng)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的破壞和污染。通過(guò)利用沼氣技術(shù)，可以讓糞污實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，對(duì)實(shí)現(xiàn)環(huán)境改善、提升能源利用率、助推衛(wèi)生條件發(fā)展、減少溫室氣體排放等方面都有很重要的作用。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目以某生態(tài)牧場(chǎng)為實(shí)際案例展開(kāi)相關(guān)分析，該生態(tài)牧場(chǎng)原有一套CSTR無(wú)害化處理，在原設(shè)計(jì)中，沼液主要用于還田，然而隨著該牧場(chǎng)的奶牛數(shù)量的不斷增加，田地已經(jīng)不能消納養(yǎng)殖的奶牛所產(chǎn)生的糞污的總量。基于上述情況，本項(xiàng)目主要是對(duì)無(wú)害化沼液進(jìn)行深度的處理方案設(shè)計(jì)，使沼液可以達(dá)到納管排放標(biāo)準(zhǔn)，得以排放到市政管網(wǎng)中。

該項(xiàng)目目前的污水量是250立方米每天，在擴(kuò)建之后，污水量達(dá)到了600立方米每天。目前，該牧場(chǎng)已有一套沼氣罐發(fā)酵設(shè)備，該設(shè)備的主體是兩個(gè)2000立方米的沼氣罐，在擴(kuò)建之后將新增一個(gè)2000立方米的沼氣罐。目前該項(xiàng)目的沼渣在烘干后被制作成牛床墊料，供牧場(chǎng)使用。為使沼液達(dá)到納管的標(biāo)準(zhǔn)，該牧場(chǎng)需要新建一套后續(xù)生化處理系統(tǒng)，保證沼液中的氮、磷、COD等污染物的出水可以達(dá)到相應(yīng)，從而大幅降低沼液排放到市政管網(wǎng)中所耗費(fèi)的費(fèi)用。本項(xiàng)目難點(diǎn)主要在于厭氧罐的加熱和沉淀池出水的時(shí)候帶有大量的SS，通過(guò)混凝池加藥之后，會(huì)形成物化污泥，需采取一定措施進(jìn)行針對(duì)性優(yōu)化。

2 奶牛糞污的環(huán)境污染特點(diǎn)及產(chǎn)氣能力

沒(méi)有處理的奶牛糞污會(huì)產(chǎn)生大量的醇類、醛類、酰類、氨、硫化氫等污染物，而且糞尿中甚至含有容易傳播的疾病病原體。這些未經(jīng)處理的奶牛糞污在排入到河流中的時(shí)候，會(huì)讓水的硬度發(fā)生改變，讓水中的細(xì)菌數(shù)量和硝態(tài)氮超標(biāo)，導(dǎo)致水體發(fā)臭。而且奶牛糞污中磷和氮的成分都比較高，將其排入到土地中的時(shí)候，這些物質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)化成磷酸鹽和硝酸鹽，對(duì)土質(zhì)造成污染和破壞。除此之外，奶牛的飼料中還有添加劑，這些添加劑中都含有重金屬，奶牛自身所能吸收的量非常少，大部分都會(huì)隨著糞便排出來(lái)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的奶牛糞污排放到河流和土地中，會(huì)讓水體和土地中的重金屬含量增加。

奶牛糞污對(duì)于沼氣工程來(lái)說(shuō)是很好的原料，根據(jù)相關(guān)資料，得出奶牛糞污的產(chǎn)期潛力和原料的產(chǎn)期率的范圍如表1。

3 沼氣工程中發(fā)酵工藝探究

3.1 推流式發(fā)酵工藝

推流式發(fā)酵工藝中一般是上部用復(fù)合橡膠袋覆蓋，進(jìn)行半地埋式，推流式發(fā)酵工藝主要是來(lái)處理干清糞式的奶牛糞污。在推流式發(fā)酵工藝中，沼氣裝置的容積在2.5立方米每頭左右，進(jìn)料的濃度是在10%到13%之間，HRT在20天以上，沼液需要進(jìn)行固液分離，分離之后液體進(jìn)行氧化塘處理，讓直接排放或者進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，固體則用來(lái)堆肥。在寒冷地區(qū)，對(duì)沼氣裝置的要求有以下幾個(gè)方面：第一，沼氣裝置中要有熱點(diǎn)聯(lián)用系統(tǒng)。第二，對(duì)進(jìn)出水的管道要進(jìn)行保溫處理。第三，原料池要進(jìn)行防凍處理。第四，可以利用罐體的熱交換和原料加熱這兩種方式進(jìn)行保溫[1]。

3.2 全混合發(fā)酵工藝

對(duì)于全混合發(fā)酵工藝，主要適用于水沖式糞污的處理，原料的濃度在3%到8%TS之間，它的熱電聯(lián)用、鋼板結(jié)構(gòu)是沼氣的主要利用形式。在全混合發(fā)酵工藝中，解決了輸送和攪拌等機(jī)械設(shè)備上的問(wèn)題，而且全混合發(fā)酵素工藝的沼氣裝置的發(fā)酵濃度也在不斷增加，可以高達(dá)11%TS以上。在全混合發(fā)酵工藝中，新建設(shè)的沼氣裝置一般是用高溫發(fā)酵，這樣可以有效的提高沼氣裝置的衛(wèi)生，同時(shí)HRT是不低于5天，這樣可以對(duì)人畜共患病菌進(jìn)行有效的消毒，對(duì)一些雜草種子可以達(dá)到很好的滅活效果。在全混合發(fā)酵工藝中中溫發(fā)酵的最短HRT不低于15天。

3.3 厭氧過(guò)濾器發(fā)酵工藝

在奶牛糞糞污水質(zhì)中，含有大量的懸浮物，要在奶牛糞污進(jìn)行沼氣發(fā)酵前將其處理，一般是進(jìn)行固液分離，在固液分離中利用厭氧過(guò)濾器發(fā)酵工藝，利用厭氧過(guò)濾器發(fā)酵工藝可以讓原料的HRT有效的縮短，讓發(fā)酵效率大幅度提升。不過(guò)厭氧過(guò)濾器發(fā)酵工藝還有一些不足之處，它的衛(wèi)生效果比較差，滯留的視角較短，能源化的程度也較低，有一分部原料沒(méi)有進(jìn)入到沼氣發(fā)酵裝置中[2]。

4 沼液處理設(shè)計(jì)深化

4.1 處理流程設(shè)計(jì)

沼液處理的流程主要如下：將沼液排入氧化塘，進(jìn)行氨吹脫，然后用泵打入高位厭氧反應(yīng)器中，在厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的剩余污泥排入到生化污泥儲(chǔ)存池中進(jìn)行處理，將其上清液溢流回氧化塘，其他部分排到污泥脫水機(jī)進(jìn)行污泥脫水。高位厭氧反應(yīng)器處理后自流到到接觸氧化池中，進(jìn)行生物吸附及降解，之后再自流到硝化反應(yīng)池中進(jìn)行反應(yīng)，連泥帶水流入澄清沉淀池中，大部分污泥回流到接觸氧化池，剩余污泥排入生化污泥存儲(chǔ)池待打入污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水，上清液溜到二級(jí)沉淀池中進(jìn)行除磷處理，然后排放到市政管網(wǎng)中，其產(chǎn)生的物化污泥排入到物化污泥儲(chǔ)存池待打入污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水。

在沼液處理流程的設(shè)計(jì)中，包括預(yù)曝氣、高位厭氧、二級(jí)好氧處理以及除磷等處理，上述方案可以有效且穩(wěn)定地將沼液中的高濃度有機(jī)物去除。預(yù)曝氣是在氧化塘中進(jìn)行的，在局部安裝曝氣設(shè)備，可以對(duì)高氨氮原水進(jìn)行初步的吹脫處理，將后期的脫氮壓力和負(fù)荷減輕。高位厭氧可以確保污水處理系統(tǒng)中活性污泥的高度生物活性，有很好的處理效果和有機(jī)物的降解效率。高位厭氧發(fā)酵技術(shù)可以把有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)變成清潔能源，給循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給與了有力的保障，在將有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化成清潔能源的過(guò)程中要對(duì)病原微生物的傳播和擴(kuò)散進(jìn)行有效的控制，發(fā)酵之后的殘留物是很好的有機(jī)肥料，完全可以代替環(huán)肥，有效改善土質(zhì)的理化性狀，讓土質(zhì)發(fā)生改變[3]。

4.2 厭氧罐加熱優(yōu)化

對(duì)于厭氧反應(yīng)罐的加熱，主要針對(duì)兩方面展開(kāi)加熱優(yōu)化設(shè)計(jì)。一方面，罐體可以在外部使用保溫層進(jìn)行隔熱，從而降低外界環(huán)境的冷熱變化對(duì)厭氧反應(yīng)罐產(chǎn)生的影響。另一方面，當(dāng)冬季來(lái)臨，或出現(xiàn)突發(fā)情況，致使外界的溫度處于比較低的情況時(shí)，可以將沼氣作為熱源之一，對(duì)發(fā)酵系統(tǒng)進(jìn)行加熱，保持發(fā)酵溫度在正常的范圍內(nèi)。

4.3 沼液處理物化加藥系統(tǒng)設(shè)備更換

該加藥系統(tǒng)可選擇使用自動(dòng)加藥系統(tǒng)，這樣可以根據(jù)污水的指標(biāo)值對(duì)加藥量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，可以有效的節(jié)約藥劑的使用量，節(jié)約成本[4]。此外，在更換糞污處理物化加藥系統(tǒng)設(shè)備的時(shí)候，要充分考慮到節(jié)能降耗，在選擇設(shè)備的過(guò)程中盡量選擇節(jié)能型、標(biāo)準(zhǔn)型的專用設(shè)備。在選擇合適的系統(tǒng)設(shè)備后，需要指定專人針對(duì)糞污處理物化加藥系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)工作，定期檢查維修，保證設(shè)備可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)避免設(shè)備出現(xiàn)空載情況。

5 運(yùn)行調(diào)試及檢測(cè)情況

設(shè)備安裝完成后要對(duì)設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)行，使其滿足工程需求，其中，水質(zhì)要連續(xù)監(jiān)測(cè)3天以上，監(jiān)測(cè)水樣應(yīng)送到各方都認(rèn)可的第三方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，要是檢測(cè)的結(jié)果小于設(shè)計(jì)的出水標(biāo)準(zhǔn)，則視為合格，同時(shí)設(shè)備要運(yùn)行15天以上[5]。在設(shè)備安裝完成后要進(jìn)行整體檢測(cè)，主要檢測(cè)在運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備是否有漏氣等密閉性不嚴(yán)的情況，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要及時(shí)找出密封不嚴(yán)的地方，進(jìn)行再次密封。

此外，以某生態(tài)牧場(chǎng)沼氣工程為例，在其調(diào)試階段對(duì)數(shù)據(jù)檢測(cè)進(jìn)行了記錄，并對(duì)各單元去除率進(jìn)行了計(jì)算。經(jīng)過(guò)計(jì)算，CODcr、BOD5、氨氮、總磷去除效果較好，最終出水情況符合出水標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)情況請(qǐng)見(jiàn)表2。

6 結(jié)論

近年來(lái)，隨著養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，糞污問(wèn)題形式愈發(fā)嚴(yán)重，糞污對(duì)環(huán)境的污染和破壞非常大，而且糞污對(duì)動(dòng)物和人的生理機(jī)能也有很大的影響。在生態(tài)牧場(chǎng)沼氣工程中，沼液處理是非常重要的，沼液處理工藝的深化可以推進(jìn)沼氣工程的進(jìn)步。本文通過(guò)對(duì)沼氣工程中的發(fā)酵工藝進(jìn)行探究，對(duì)沼液處理設(shè)計(jì)進(jìn)行了相應(yīng)深化，并通過(guò)運(yùn)行調(diào)試證實(shí)了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可靠性，期望能為相關(guān)工程提供一定的思考。

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