摘要：介紹我市養豬場污水處理現狀，并分析影響廢液發酵的主要因素及沼氣利用情況，最后提高養豬場污水能源化的措施和建議。本文選自：《豬業觀察》專注于豬業市場經營策略及豬場高效管理理念的傳播，服務于安全、高效生豬生產，成為提升豬業國際競爭力的思想性謀略陣地，進而成為影響豬業精英商業生活的高端讀物。雜志通過紙媒與新媒體相結合的方式從經營者、管理者的角度切切實實地幫助企業解決生產及管理中的實際問題，用理念震撼心靈，指導、引領管理者，提升管理者的戰略決策能力，進一步提升中國豬業的國際競爭力。
　　關鍵詞：污水處理;廢液發酵;沼氣利用;措施建議
　　Abstract: the article introduces the pig farm wastewater treatment situation, and analyzes the main factors of influence waste liquid fermentation and biogas using situation, finally improve energy of the pig farm wastewater measures and Suggestions.
　　Keywords: sewage treatment; Waste liquid fermentation; Biogas utilization; measures
　　中圖分類號：S216.4 文獻標識碼：A 文章編號：
　　1 引言
　　我國是生豬養殖大國，當前規模養豬場的排污治理已受到廣泛關注。豬場排放的糞尿污水中，有機污染物濃度極高，其中COD和BOD遠遠超過國家標準規定。如豬糞尿未經任何處理就直接排入江河中，會造成水質不斷惡化，使水體缺氧，導致魚類死亡，嚴重威脅水產養殖業的發展。豬糞便污染物污染了地表水，其有毒、有害成分很容易進入到地下水中。污水處理已成為養豬業發展中亟待解決的問題。近年來，各級政府對新建養豬場嚴格控制，加大了對污水處理的監管力度，同時對購買污水處理設備的養豬場進行購機補貼，激發了養豬場的購機熱情。
　　2我市養豬場污水處理現狀
　　2.1 我市養豬場廢液處理的方式
　　我市養豬場對豬糞尿的處理主要采用兩種方式，即水沖糞和干清糞工藝。干清糞工藝與水沖式清糞工藝相比，固態糞含水量低，糞中營養成分損失小，肥料價值高，便于高溫堆肥或以其他方式處理利用，有利于提高豬糞的利用效率。同時，干清糞工藝有利于減少沖洗廢液中污染物的含量，減少沖洗用水。果樹較多的區域，利用曬干后的干清糞作為果樹肥料，該區域中小型養豬場較多采用干清糞工藝;其它區域大型養豬場也部分采用干清糞工藝，但小型養豬場由于干清糞無人收購，普遍采用水沖式清糞工藝。采用水沖式清糞工藝的養豬場，產生的廢液量多，廢液處理的工作量大。近年來在市委市政府的高度重視和關心下，全市養豬場普遍建立了沼氣池，采用固液分離機對廢液進行固形物和污水的分離，大中型養豬場將固形物作為有機肥的原料，污水進沼氣池，其污水處理工藝流程如圖l。
　　2.2 目前我市養豬場廢液處理過程存在的問題
　　(1)厭氧罐容積不配套，普遍存在厭氧罐容積偏小形象，導致廢液發酵時間不足，發酵不充分。
　　(2)小型養豬場采用固液分離機對廢液進行固形物和污水分離后，固形物無處銷售，隨地堆放，最終隨雨水流入江河。
　　(3)氣溫較低特別是冬季時，厭氧罐內的沼液因溫度低而難以發酵，排放的污水中有機污染物未能得到有效處理，COD和BOD嚴重超標。
　　(4)部分小型養豬場未對沼液進行好氧發酵、爆氣等后續處理就直接排入江河，嚴重污染水質及環境。
　　3、影響廢液發酵的主要因素及沼氣利用情況
　　3.1 影響廢液發酵的主要因素
　　厭氧發酵是養豬場廢液處理的重要過程，影響發酵程度的主要因素有：
　　3.1.1 溫度
　　厭氧發酵是微生物繁衍的活動結果，微生物生存需要適當溫度。沼氣發生的厭氧菌的生存溫度為8℃～70℃，高溫發酵的溫度為48℃～60℃、28℃～38℃為中溫發酵，12℃～28℃為常溫發酵，10℃以下為低溫發酵。福建省目前主要采用常溫發酵方式，發酵溫度隨氣溫變化而變化，沼氣產氣量不穩定。在溫度為20℃條件下，每千克總固體(TS)產沼氣量為35℃時的60%，可見溫度對發酵的影響程度。
　　3.1.2原料
　　沼氣菌需要靠C、N、P、K和其他元素來維持生命和活動，并將C轉化成甲烷CH4(沼氣中的主要成分)，所以在沼氣發酵中要有這些營養元素。豬糞尿中含有很豐富的N、P、K元素及作為碳原料的飼草、谷糠纖維等。
　　3.1.3發酵料液濃度
　　發酵料液的濃度是指發酵料液中發酵物質質量所占的比例。冬季10%～12%，夏天6%～10%左右。
　　3.1.4酸堿度
　　沼氣池中的pH值在6.8～7.6之間，pH值過高過低都不太合適。豬糞尿發酵pH值偏低時，可加入適量的石灰水或草木灰以調整pH值。
　　3.2小型養豬場沼氣產量
　　沼池容積的設計依據是廢液的日處理量及發酵時間，但小型養豬場建設沼池主要是根據地理位置及面積，普遍存在沼池容積偏小現象。下面以年產商品肉豬1000頭的養豬場作為分析依據。據了解：年產商品肉豬1000頭的養豬場其沼池容積大部分在70m3～80m3。
　　年產商品肉豬1000頭的養豬場豬群結構及豬糞尿及干物質排放(見表1)。
　　年產商品肉豬1000頭的養豬場不同廢液處理方式的沼氣產量(見表2)。
　　表1 年產商品肉豬1000頭的養豬場豬群結構及豬糞及干物質排放

項目	單位	水沖清糞		干清糞
		未經固液分離進沼池	固液分離后液體進沼池	全部進沼池	沖洗廢液全部進沼池	固液分離后液體進沼池
干物質排放總量	kg			220
沖洗總水量	kg	9190			4600
進沼池的干物質總量	kg	220	88	220	72	28.8
沼池容積	m3			80
發酵時間(約)	d	10		20
常溫下單位干物質產氣量	m3/kgTS	0.2		0.3
常溫下產氣量	m3	44	17.6	66	21.6

　　表2 年產商品肉豬1000頭的養豬場不同廢液處理方式的沼氣產量

項目	單位	生產母豬	后備母豬	哺乳仔豬	保育豬	育肥豬
數量	頭	56～60	17～20	100以上	100以上	300以上
糞	k/頭·天	5.0（0.925）	2.2（0.407）	0.5（0.093）	1.0（0.185）	1.74（0.322）
尿便排放量（干物質）	k/頭·天	5.5（0.138）	3.5（0.088）	0.8（0.020）	1.35（0.034）	2.75（0.069）
平均干物質排放量	kgTS/頭·天	1.06	0.495	0.113	0.219	0.399
干物質排放總量	kg	220（數量以下限計算）
平均沖洗水量	kg/頭·天	30			10	20
沖洗總水量	kg	9190（數量以下限計算）

　　3.3小型養豬場沼氣的利用
　　3.3.1 員工生活
　　目前養豬場沼氣主要用于員工生活，少數大中型養豬場利用沼氣發電，小型養豬場沼氣只用于員工生活等。年產商品肉豬1000頭的養豬場，主要以家庭式經營為主。據資料介紹5口之家每天生活用沼氣約2m3。由表2可以看出，采用干清糞、沖洗豬舍的廢液經固液分離后污水進沼池的方式，其在常溫下產氣量是養豬場員工生活用氣的4倍。目前大部分養豬場采用的水沖清糞、固液分離后液體進沼池的方式，其在常溫下產氣量是養豬場員工生活用氣的近9倍。
　　3.3.2 仔豬保溫
　　目前冬季仔豬保溫主要用電熱保溫，每頭母豬每天約需用電2kW·h～3kW·h，仔豬保溫每天約需用電10kw·h～15kW·h，若采用沼氣燃燒加熱水，通過散熱器為仔豬保溫，鍋爐熱效率以50%計算，至保溫室熱利用率50%，沼氣燃燒時熱值取22.154MJ/m3(沼氣熱值為22.154MJ/m3～24.244Mj/m3)，仔豬保溫每天需耗沼氣6.5m3～9.8m3。由表2可以看出，采用干清糞、沖洗豬舍的廢液經固液分離后污水進沼池的方式，其在常溫下產氣量可滿足養豬場員工生活、仔豬保溫用氣，冬季時其產氣量將無法滿足仔豬保溫。水沖清糞、固液分離后液體進沼池的方式，其在常溫下產氣量可滿足養豬場員工生活、仔豬保溫用氣，尚有沼氣剩余。
　　3.3.3發電
　　目前，各級政府在治理水源污染方面加大了執法力度，普遍要求養豬場搬離溪、河沿岸，養豬場大部分不在居民區，其剩余沼氣難以利用，因此需要配置沼氣或雙燃料發電機組，以利用剩余沼氣。小型養豬場用電設備有飼料混合、照明、水泵、固液分離機、豬舍消毒機、員工生活用電設施等，總容量5kW左右。因此，養豬場可購置5kN沼氣發電機組，全負荷發電時每小時耗沼氣量約3m3，可發電3kW以上，目前大部分養豬場采用的水沖清糞、固液分離后液體進沼池的方式，夏季時可發電6小時，滿足養豬場生產和員工的部分生活用電。
　　4提高小型養豬場污水能源化的措施
　　4.1提高厭氧罐的保溫性能
　　沼氣厭氧罐大部分為地下布置，施工時應做好厭氧罐的保溫處理，如在厭氧罐的周圍包裹保溫材料等，以提高厭氧罐的保溫性能，保證冬季時厭氧罐內的料液溫度。
　　4.2設置攪拌設備
　　發酵過程適當攪拌料液，使得污液發酵均勻。攪拌的沼氣池與不攪拌的相比，產氣量可提高15%以上。因此，在小型養豬場的污水處理過程中要增設攪拌設備。
　　4.3改進豬糞清理方式
　　由目前水沖糞方式改為干清糞工藝，可減少污水量50%左右，在現有厭氧罐容積下，可使污水的發酵滯留時間由10天延長至20天，產氣量可增加44%左右。
　　4.4加熱料液。提高料液溫度
　　冬季，料液溫度低于15℃時，產氣量明顯減少，影響料液的發酵，污水中的COD和BOD明顯增加，排放后增加對環境的污染。加熱料液，提高料液溫度是促進發酵、減少污水中COD和BOD的有效途徑。沼池容積為80m3時，料液溫度每升高l℃需耗熱量373MJ，若料液溫度由8℃提高到20℃，需耗熱量4476MJ。若采用沼氣燃燒加熱水，通過散熱器為料液加熱、熱水循環加熱，鍋爐熱效率以50%計算，散熱器熱效率80%(鍋爐可直接在沼池旁，散熱器浸于料液中進行)，沼氣燃燒時熱值取22.154MJ/m3，料液溫度每升高1℃需耗沼氣42m3，保持料液溫度提高l℃需耗沼氣4.2m3，當料液需升溫較多時，可經過多日的連續升溫而實現，保持溫差12℃需耗沼氣50m3。對固液分離后固形物無法處理最終隨雨水流入江河的養豬場，可采用干清糞且豬糞全部進沼池的處理方式。該處理方式常溫時可產沼氣66m3，可供5kW沼氣發電機組全負荷發電22小時，冬季時扣除保溫耗氣量50m3，尚可供5kW沼氣發電機組全負荷發電5小時，以滿足生產用電需要。全年可發電1萬kW·h以上，節省電費約5千元以上。加熱料液可常年進行，其產氣量將大于表2所列值。4.5充分利用溜液、沼渣
　　沼液、沼渣是極好的肥料，養豬場應合理規劃茶、果、林、飼草面積，使得養殖規模與
　　灌的茶園、果園、林木、飼草面積相適應，沼液可用于茶樹、果園;林木、豬飼草的灌溉，沼渣可制成有機肥。
　　5、生態效益
　　中小型養豬場污水沼氣處理后多余廢水經沉淀，再經過一定容積的氧化塘、人工濕地凈化處理后，可達到國家《畜禽養殖業污染物排放標準》(GB18596—2001標準)中所規定的標準，即：CODcr濃度 ≤400mg/l、 BOD5濃度≤150mg/l、SS濃度≤200mg/l、氨氮≤80mg/l、總磷(以P計) ≤8.0mg/l。
　　總之，沼氣利用使畜禽養殖廢棄物能得到充分利用，大大降低了面源污染，保護了土壤和地表水的水質，切斷了疾病傳播的途徑，改善了農村衛生環境條件，緩解了農村能源短缺問題，促進農業生態環境良性循環和永續利用起到了重大作用，以沼氣工程為紐帶的生態農業真正達到社會、經濟、生態效益的高度統一。
　　6、結論和建議
　　6.1 采用合適的措施，減少污水的污染程度
　　通過提高沼池的保溫性能、沼池中增設攪拌裝置、改水沖糞為干清糞工藝、對料液進行加熱可有效提高特別是冬季料液的發酵程度，保證污水中的COD和BOD常年保持在較低水平，減少污水的污染程度。地域內，冬季對沼池料液進行加熱，可實現沼氣產氣量大于料液加熱的耗氣量。
　　6.2增加購機補貼比例。以實現污水能源化比率的提高
　　政府可通過提高對小型沼氣發電機組的購置補貼，料液加熱裝置的購置補貼，增加料液加熱裝置改造的補貼比例等，使養豬場可在短期內(如1年內)收回購機投資。鼓勵小型養豬場購買沼氣或雙燃料發電機組;進行料液加熱裝置改造;對養豬場進行合理規劃，充分利用沼液進行茶、果、林、飼草澆灌。這樣既扶持了小型養豬場的發展，又可有效控制養豬場污水的排放，實現污水能源化比率的提高。
　　參考文獻
　　[1]張全國.沼氣技術及其應用(第二版)[H].北京：化學工業出版社，2009.