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微生物技术与养猪场粪污资源化利用

时间: 2018-05-25
  

畜禽粪污未经过系统科学处理所带来的环境污染问题,最近几年受到了国家的密切关注。一方面对规模养猪场的粪污处理配套问题给出了时间表,相关推荐方案、实施标准也陆续出台;同时根据不同区域的特点给出了粪污处理的指导性原则,力求因地制宜的打好这一养猪场粪污问题攻坚战。

微生物技术在畜禽粪污处理的几种推荐模式中都发挥出了重要的作用,但时间、温度、环境对微生物发挥作用的影响,从而导致的处理效果和处理时间的差异。如何细化和规范化是很长一段时间内需要的解决的一个课题,无规矩不成方圆,规范化的使用相关技术处理畜禽粪污对于本次环境治理工作的长远效果有直接的影响。因此我认为如何正确理解、规范、合理运用微生物技术,是粪污环保治理的重中之中,对于解决畜禽粪污造成的环境污染能否长远解决意义深远。

微生物种类的丰富性导致了发挥作用复杂性,因为任何微生物都会受到时间、空间、温度等的影响。在涉及到具体处理模式时,处理方可能有意无意的淡化了其缺点和需要配套的措施,只着重宣传优势,造成了养殖场对模式本身的理解出现系统性的偏差,在实际实施过程中不能正确实施,最后造成了实施效果不佳甚至造成设备、资金等的浪费,污染情况依旧没有得到有效解决。

一、微生物本身的一些特点造成带来处理过程的复杂性。

1、温度对微生物活性的影响;

温度对微生物的活性影响巨大,在不同的温度条件下,微生物一般会存在休眠、低活性、高活性状态。比如沼气工程中的甲烷菌,温度15度以上才能处于高活性状态,这就造成了不同季节、设施条件下产气的差异。因此在使用微生物处理模式中,要充分考虑到区域温度对模式的影响。

在这里我们可以引入“度。日”这个指标,比如普通情况下微生物发酵粪污大概需要1000度日(也就是说20度的条件下,大概需要50天可能才能完全发酵),当然随着生物工程的进步,部分公司已经将这个时间有所缩短,但是发酵是一个复杂的生物过程,需要比较长的时间的事实难以改变。

2、时间对处理效果的影响;

畜禽粪污的完全熟化需要在特定温度下持续一定的时间,这个时间就又决定了处理周期、处理效率。如果设计时对时间周期预留不充分会导致养猪场实际处理时不能达到最佳效果,或者造成因处理环节某一部分容量不够而造成整体工艺流程的不能正常运行,甚至导致废弃。我们在实际处理过程中发现过很多猪场的沼气罐废弃不用的情况,主要是容量不够造成。

3、空间

我们所说的空间主要是指工艺各个流程的容量,这一方面和处理效率有关, 这个在第“2”条中已经提到;

同时和农业生产实际情况有很大关系,比如很多农田一年只施两次肥,所以处理好的粪污水可能不会被马上吸纳,因此对于通过田地吸纳的这部分猪场必须有足够存储空间,以适应当地的实际情况。

4、微生物本身的特点

微生物本身的特点造成其对生存和发挥活性有特定的要求,同时生物本身的一些特点决定了实际的效果的差异,认识到这些差异对于广大养殖场实际实施过程中提升效果很有帮助。

4-1.  不同的微生物对于条件外界要求的差异需要我们实施过程中要特变注意:

4-1-1.微生物发挥活性大都需要水的参与,因此一定湿度是微生物发挥作用的基础;

4-1-2.固体肥发酵以好氧发酵为主,因此需要用锯末等营造好氧环境;

同时水份含量不能太大,水份含量过大会导致缺氧环境,很多”发酵床“的死床大多和此有关;

污水发酵则比较复杂,厌氧、缺氧、好氧过程都可发挥不同的作用。沼气池、污水工业处理中的厌氧发酵过程主要是厌氧菌发挥作用;曝气池、沼液池主要是好氧菌发挥作用,因此在具体实施时要区别对待; 

4-1-3.微生物的相互抑制和自我抑制对其发挥作用也有重要的影响;

相互抑制就是我们说的种群优势,既在特点环境条件下某种或某几种微生物占据比较大的比例。这个理论的指导意义是我们必须为主要发挥作用的菌创造适合它生长增殖的环境,从而使其形成种群优势,提升处理效率。

自我抑制是指微生物发酵的产物对微生物的自我增殖一般具有抑制作用,从而造成微生物本身不能永远处于快速增殖状态,因此当微生物种群或某种产物达到一定浓度后,微生物会停止增殖,生物活性也随之降低。

4-1-4.微生物的生命周期和活性递减规律; 微生物的繁殖周期差异比较大,最短的几分钟可产生一代,而且微生物的生命周期一般比较短,到一定时间会逐渐死亡;

同时微生物在常规条件下每代活性是递减的, 这也是很多传染性细菌、 病毒的危害会慢慢降低的原因,这要求我们在实际处理过程中定时需要补充高活性的微生物来保持处理效果。

5、微生物的活性会收到杀菌剂、抗生素的影响,因此在实际操作过程中也要引起足够的重视。

二、不同粪污水处理模式微生物技术运用注意点及配套措施;

1、沼气工程模式

沼气工程是粪污处理的重要模式,在本次养殖场粪污处理中发挥了积极的作用,沼气工程的具体设计和实施过程中需要注意以下以下几点:

1-1. 沼气池的容积必须足够,才能保证粪污水的完全熟化。一般需要满足不同季节的最大存储量,以现在使用最为广泛的”黑膜沼气“为利,沼液池的设计容积可设计为 存栏量x0.8吨----存栏量x1吨左右(根据不同区域的气温特点适当调整);

1-2.  沼液池的容积根据沼液消纳模式而定,如果发酵好的沼液可以随时土地消纳,设计成15天以上的存储容积即可,如果不能及时消纳,则需要根据实际消纳的周期计算沼液池的容积,避免沼液无处存储,导致违规排放的情况发生;

1-3、需要采用CSTR(连续搅拌模式),搅拌模式可以使粪污水发酵更充分,提升处理效果和效率;

1-4、温度低的地方可采用:双层顶膜、深度控制在4米以内、冬季加热(实际上执行比较困难,经济性也比较差)等方式保证发酵温度,提升发酵效率、效果;

1-5、建议使用固液分离,降低需要发酵有机质的总量,同时防治严重沉积造成的难以处理;

1-6、实践中加入微生物制剂”中水华峰.洁宝“,证明可提升发酵效率,促进产气、减少沉积、同时有系统性除臭的效果,也是一种可供选择的方式。

2、微生物加氧化塘模式

本技术工艺已经有畜禽粪污处理企业取得突破并取得不错的实际效果,达到了粪污水达到资源化还田标准。由于微生物总类繁多,各个公司的实际技术规范难以统一,以下以北京中水华峰北方北方区域的技术工艺作为样本进行阐述。

2-1.需要配套足够容积的三级(包括以上)的氧化塘,氧化塘的总容积设计为存栏量x1吨左右;

2-2.总处理时间为60-100天(根据不同的季节)左右;

2-3.建议进行固液分离,以减轻处理负担;

2-4.采用第一年一次性加入,  后续年份补充的模式;

2-5.三级塘配套曝气设施,提升处理效率;

以上工艺按规范实施,可达到粪污水安全入田,不烧根、大肠杆菌等指标达到入田标准,同时解决了养猪场的臭味问题。

3、发酵床模式

发酵床模式最主要的优点是解决了全部或部分污水排放问题,同时也对固体粪进行了发酵处理,因此近几年开始推广的异位发酵床也是资源化利用的重要模式之一,异位发酵床的实施需要注意以下几点:

3-1.需要根据存栏量设计足够的空间,按国家最新的指导意见,每头猪需要最低0.2平方的面积;如果要延长清理时间,减少工作量,可根据实际情况增加面积;

3-2.保持垫料水份含量60-70%为宜,水份过大可能导致死床;

3-3.一次性加垫料、菌,粪污水,整进整出的,发酵时间最快需要15天左右,中间需要翻刨两次;多次加料、菌重复喷撒的,充分发酵时间需要一个半月左右;

3-4.发酵过程的温度一般要求达到60度以上,以充分利用高温快速蒸发水粪,然后再用翻刨机进行翻刨;

3-5.发酵床模式一般推荐1500头存栏以下的小型猪场使用,中大型猪场产生的污水量非常大,发酵床模式处理起来比较困难。

圈舍内发酵床的机理和异位发酵床的差不多,但是工作量比较大,因此已经被异位发酵床取代。

4、工业化处理

工业化处理是指通过工业化流程处理在较短期限内达到污水的达标排放,其处理过程也需要微生物的参与。

4-1.厌氧过程主要是厌氧菌发挥作用;曝气池主要是好氧菌和兼性厌氧菌发挥作用;

4-2.需要通过固液分离、格栅等工艺分离出固体物质,减少生物处理难度;

4-3.COD 400、BOD 150 是排入城市污水管道的标准,若需要作为灌溉用水、排入河道等则需要达到二级甚至一级水的标准;

4-4.沉淀和特别是絮凝产生的固体物质需要正确处理,防治产生二次污染。

三、固体粪污的微生物处理

粪污水的处理是现在畜禽养殖场的主要难题,固体粪污处理这一块显然一直没有得到有效的重视,但固体粪污也需要经过充分发酵才能入田,否则可能出现烧根烧苗、污染土地。固体粪污主要依靠耗氧发酵,现有优良的生物菌可以将初步发酵时间缩短到10天以内,这样大大提升了发酵效率。

1、固体发酵主要是耗氧发酵,因此需要用锯末、翻搅等措施创造有氧环境;

2、经过初步发酵水份含量到50%左右时,可装袋继续堆放进行二次发酵;

3、现在的一体化固体粪发酵设施一般带有升温装置,可加快初步发酵效率;

4、固体发酵需要占用的地方比较大,因此要根据存栏量、堆肥高度等规划出足够的发酵区域;同时发酵好的固体肥有可能不能被马上吸纳,所以需要预留存储空间。

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