导图社区 畜禽粪污资源化
畜禽粪污处理,规范,流程,UASB,技术规程,畜禽粪污资源化利用是畜禽养殖业污染防治最为经济有效的途径。
编辑于2022-01-13 09:59:54畜禽粪污资源化
政策
农办牧【2020】23号(农业农村部办公厅 生态环境部办公厅关于进一步明确畜禽粪污还田利用要求强化养殖污染监管的通知)
1. 鼓励畜禽粪污还田利用
1.1. 环评批复变更
1.1.1. 环保验收前变更,按非重大变动纳入环境保护验收管理
1.1.2. 环保验收后变更,按照改建项目依法开展环评
1.2. 资源化利用
1.2.1. 粪肥还田
1.2.2. 制取沼气
1.2.3. 生产有机肥
1.2.4. 不再强制要求固液分离
2. 明确还田利用标准规范
2.1. 根据排放去向或利用方式不同执行相应规范
2.2. 配套土地充足
2.2.1. 符合《畜禽粪便无害化处理技术规范》(GB/T36195)
2.2.2. 《畜禽粪便还田技术规范》(GB/T25246)
2.2.3. 满足《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》最小面积
2.3. 配套土地不足
2.3.1. 向环境排放,符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596)
2.3.2. 用于农田灌溉,符合《农田灌溉水质标准》(GB5084)
3. 落实养殖场户主体责任
3.1. 规模养殖严格落实固废污染防治法、水污染防治法、畜禽规模养殖污染防治条例要求
3.2. 自行建设或委托第三方代为实现粪污无害化处理和资源化利用
3.3. 农业农村部门加强技术指导和服务,生态环境部门依法查处
4. 强化粪污还田利用过程监管
4.1. 1粪污贮存设施容积>农林作物生产用肥最大间隔时间内产生粪污的总量
4.2. 2配套土地面积≥指南要求的最小面积
4.3. 3配套土地面积不足,应委托第三方代为实现粪污资源化
4.4. 达不到以上三条,视同超出土地消纳能力
规范
法律
《中华人民共和国水污染防治法》
《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》
行政法规
《畜禽规模养殖污染防治条例》
鼓励分散饲养向集约饲养方式转变
县级以上地方人民政府将规模化畜禽养殖用地纳入规划
畜禽养殖场、养殖小区的具体规模标准由省级人民政府确定
畜禽养殖场、养殖小区的畜禽养殖污染防治设施运行用电执行农业用电价格
电网企业应当依照法律和国家有关规定为沼气发电提供无歧视的电网接入服务
法律责任
未办环评,责令限期补办;逾期不补,5W-20W罚款
治污设施未正常运行,10W以下罚款
未按照规定对染疫畜禽和病害畜禽养殖废弃物进行无害化处理,3k以下罚款
《畜禽粪便无害化处理技术规范》(GB/T36195)
粪便处理场选址布局
禁建区:生活饮用水水源保护区、风景名胜区、自然保护区的核心区及缓冲区;城市和城镇居民区,包括文教科研、医疗、商业和工业等人口集中地区;县级及县级以上人民政府依法划定的禁养区域;
厂界与禁建区边界最小距离≥3km
集中建立的处理场与养殖区域最小距离>2km
处理场距功能地表水体>400m
粪便收集、贮存、运输
畜禽生产过程宜采用干清粪工艺,实施雨污分流,减少污染物排放量
粪便贮存设施符合《畜禽粪便贮存设施设计要求》GB/T 27622
污水贮存设施符合《畜禽养殖污水贮存设施设计要求》GB/T 26624
畜禽养殖污水:冲洗系统运行后产生的液体废弃物,其中包括粪便残渣、尿液、散落的饲料,以及畜禽毛发和皮屑等
畜禽养殖业每日最高允许排水量
贮存设施容积=养殖污水体积+降雨体积+预留体积
粪便处理
固态
采用反应器、静态垛式等好氧堆肥技术进行无害化处理
堆体温度维持50℃以上的时间不少于7d,或45℃以上不少于14d
液体
宜采用氧化塘贮存后进行农田利用,或采用固液分离、厌氧发酵等组合技术进行无害化处理
常温厌氧发酵HRT≥30d;中温HRT≥7d;高温(维持53±2℃)HRT≥2d
常温20-25℃
中温35-40℃
高温50-55℃
粪便处理后利用
《畜禽粪便还田技术规范》(GB/T25246)
无害化处理要求
粪肥:堆肥卫生学要求(商品有机肥、生物有机肥、有机复合肥)
蛔虫卵死亡率95%-100%
粪大肠菌值10-1至10-2次方
苍蝇:堆肥中及堆肥周围没有活的蛆、蛹或新孵化的成蝇
肥水:沼气肥卫生学要求(沼液、沼渣)
蛔虫卵沉降率95%以上
粪大肠菌值10-1至10-2次方
沼液中无活的血吸虫卵和钩虫卵
沼液中无孑孓,池周边无活蛆、蛹或羽化成蝇
制作肥料的畜禽粪便中重金属(砷、铜、锌)含量限值要求(干粪含量)
施作项目(旱田、水稻、果树、蔬菜)
不同pH的土壤
安全使用原则
卫生学指标和重金属含量符合本标准要求
施用方法
基肥(基施)
追肥(追施)
叶面肥
还田限量
以地定产,以产定肥
概述:蔬菜用量(16-35t/hm2)>果树用量20-29>农田用量14-22
《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》
猪当量
用于衡量畜禽氮(磷)排泄量的度量单位
1头猪为1个猪当量
1个猪当量氮排泄量为11kg,磷排泄量为1.65kg
生猪、奶牛、肉牛固体粪便氮元素占氮排泄总量的50%,磷素占总量的80%
羊、家禽固体粪便中氮(磷)素占100%
100头猪=15头奶牛=30头肉牛=250只羊=2500只家禽
测算原则
以粪肥氮养分供给和植物氮养分需求为基础进行核算
单位猪当量氮养分供给量7kg,磷养分供给量1.2kg
不同植物土地承载力推荐值(例:蔬菜)
以氮为基础
粪肥全部就地利用:2猪当量/亩/季
固体粪便堆肥外供+肥水就地利用:4
以磷为基础
粪肥全部就地利用:3猪当量/亩/季
固体粪便堆肥外供+肥水就地利用:7
例:则存栏1000头,至少需要1000/7=143亩配套土地
《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596)
COD400、BOD150、SS200、氨氮80、TP8、粪大肠1000个/100ml、蛔虫卵2个/L
《农田灌溉水质标准》(GB5084)2021版已发布
COD150、BOD60、SS80、表活剂、全盐量、氯化物及各类重金属、有机化合物共计20项,无氨氮总氮限值
《畜禽养殖业污染防治技术规范》(HJ/T81)
技术原则:农牧结合、种养平衡
厂区布局和清粪工艺
生产区、生活管理区隔离
雨污分流
采用干清粪工艺,粪单独清出,不与污水、尿混合排出
水冲粪、水泡粪湿法清粪逐步改为干清粪工艺
畜禽粪便贮存
污水处理
固体粪肥的处理利用
饲料和饲养管理
病死畜禽尸体的处理与处置
严禁随意丢弃、出售或作为饲料再利用
采用焚烧炉焚烧处理,养殖场比较集中的地区,应集中设置焚烧设施
不具备焚烧条件的养殖场设置两个以上的安全填埋井,混凝土结构,深度大于2m,直径1m,井口加盖密封。填埋时每次投入畜禽尸体后,覆盖10cm以上的熟石灰,填满后用粘土填埋压实并封口
畜禽养殖场排放污染物的监测
安装水表,对用水实行计量管理
每年至少两次提交污水、废气、恶臭及粪肥无害化指标的监测报告
《畜禽养殖禁养区划定技术指南》
畜禽养殖场、养殖小区:指达到省级人民政府确定的养殖规模标准的畜禽集中饲养场所
禁养区:指县级以上地方人民政府依法划定的禁止建设养殖场或禁止建设有污染物排放的养殖场的区域
饮水水源保护一级保护区内禁止建设养殖场。饮用水水源二级保护区禁止建设有污染物排放的养殖场(注:畜禽粪便、养殖废水、沼渣、沼液等经过无害化处理用作肥料还田,符合法律法规要求以及国家和地方相关标准不造成环境污染的,不属于排放污染物)。
畜禽粪便无害化资源化处理
固态
处理技术
肥料化
模式
粪污全量还田模式
设施建设及粪污处理成本低
存在粪便贮存时间长、占用土地面积大、粪污施用范围受限等不足
粪水肥料化利用
可解决污水处理问题,但需要周围有一定面积的农田与之配套且处理成本较高
国家鼓励畜禽粪污还田利用
粪水达标排放模式
降低了污染风险、减少用地要求,但设施投入大、技术要求高、成本高,一般养殖企业难以接受
异味发酵床模式
永佳河有机肥套用此名,但实际采用槽式堆肥
粪便和尿液通过漏缝地板进入下层垫料或转移到舍外垫料发酵槽中进行充分发酵后,可直接作为肥料应用,其优点是不产生污水且处理成本低,不足之处是受垫料收购限制及成本较高等因素影响,此模式大面积推广有一定难度
粪污堆肥利用模式
还田或外销
对粪污无害化处理比较彻底、粪便附加值高、经济效益好,虽然堆肥过程易产生较多臭气,但若采用现代科技手段处理可有效减少二次污染
堆肥是目前应用最广泛的粪污处理模式。利用堆料中的微生物发酵降解粪中有机物质并产生高温,促进粪便腐熟并杀灭其中的病原微生物及杂草种子等,最后形成有利于植物利用的化合物及腐殖质的一种生物化学过。经堆肥处理过的粪便可使其中的重金属活性降低、养分更有利于植物吸收利用。目前生产上广泛采用好氧堆肥。
有机肥
肥效高,超过目前的氮磷钾三元复合肥;提高土壤有机质含量,降低重金属污染风险
家禽消化道短,饲料消化吸收不完全,粪便中含有未被消化吸收的营养物质相对更多,因此鸡粪中有机质、氮、磷、钾含量均高于猪牛羊粪,鸡粪最适于肥料化利用。其次是猪粪和羊粪(问题:加工成本较高,质量参差不齐、施用存在季节性、库存成本高等原因)
饲料化
处理后作为畜禽和水产品的饲料添加剂
粪便养殖蛆虫,蛆虫再做水产饲料
风险:畜禽粪便中的各种添加剂和药物残留可能会通过食物链传导到人体,所以不建议使用该方法
能源化
厌氧发酵,沼气用于发电和供热,沼渣沼液出售给农户还田使用
将畜禽粪便产生沼气和折合转化为标准煤,生猪粪便可转化的能量最高,其次是鸡粪,最后是牛粪和羊粪;猪粪生产沼气是其资源化利用的最好方式(问题:投资大、风险高,沼液沼渣利用率低)
干料燃烧产热发电
牛粪含碳元素最高,具有很高的热值,进行燃烧产热是其常用资源化利用方式(问题:投资成本高,技术未完善)
粪污堆肥利用模式
堆肥技术分类
自然堆肥技术
垛条底部需铺设通风管道,充气会使发酵速度加快。在堆肥前 20 天,需经常充气,堆内温度可达 60℃;后 2 ~ 4个月自然堆放,即可达腐熟标准。自然堆肥费用较低,所使用的设备较为简单,但操作时间较长,且易受天气等外界因素影响,效率低,堆肥时有臭味,无害化不彻底,会对污境造成污染
条垛式主动供氧堆肥技术
依靠鼓风机将氧气送入堆体中,以增加堆料中氧气含量促进好氧微生物降解有机物,15-20d(2-3周)即可完成发酵过程。
投资少,适合小型畜牧场的粪污处理。不足之处在于占地较大,降雨等恶劣天气会造成不良影响,易对地表水或大气构成污染
槽式堆肥技术
将混合后的物料放入发酵槽内,发酵槽内预先设置供氧管道,由宽幅链板翻抛机(槽式翻抛机)进行物料动态翻抛结合静态供氧,2-3d堆料温度达55℃左右,2周左右完成腐熟发酵
槽式堆肥应用翻抛机实施,优点是堆肥周期较短,机械化程度高,易对臭味进行控制,不受气候等外界因素影响。不足之处在于操作复杂,设备投资大,占地面积大
堆肥质量标准
堆肥腐熟程度是衡量堆肥质量好坏的标准。腐熟的堆肥颜色呈褐色或灰褐色,有氨臭味,用手捏着松软、潮湿有弹性;干时易碎,有机质失去弹性,体积缩小,腐殖化系数为 30%。
使用未腐熟的堆肥会对作物生长有很大损伤,没有完全分解的有机物分解时会产生有害物质,影响作物的生长
完全腐熟的堆肥比较潮湿,不会跟作物抢夺水分
施用完全腐熟的堆肥做基肥时土壤须保持一定湿度,施用后土壤有机质可明显增加,提高土壤的团粒结构,增强土壤的保水、保肥能力
影响堆肥的条件
有氧堆肥和无氧堆肥
有氧堆肥具有良好的空气渗透性,需要足够 的氧气,主要的有机物分解过程是通过有氧微生物进行有 氧呼吸过程来降解的,此过程往往伴随着能量的散发,并 且产生的能量也相对较多
厌氧堆肥条件较差,缺乏充足的氧气。需要很长时间才能得到一个好的富氧状态。相比有氧堆肥来说,产生更少能量,却需更长周期,并且很容易发生异味。
温湿度
最优湿度范围:50%-60%
最优温度范围55-60℃
堆肥过程中温度超过50℃ ,可以消灭大部分的病原微生物和寄生虫卵
水对于堆肥来说是必不可少的。水作为主要介质,大部分的微生物活动就是在水中 进 行的 。微生物可以在水中进行新陈代谢活动,散发热量,作为载体等等作用
翻堆
搅拌和翻堆可使氧气分配均匀,堆肥材料上下混合充分。可增加堆肥中有机质的分解,促进堆肥发酵的效率
堆肥用添加剂
微生物菌剂
矿物质添加剂
菌酶复合添加剂
重金属无害化处理
原理:利用畜禽粪便废弃物中的有机物与重金属的络合作用,使畜禽粪便中的重金属的活性钝化 ,使其生物活性明显降低
金属钝化剂:沸石、膨润土、风化煤等
抗生素无害化处理
提高堆肥温度
臭氧氧化、芬顿
从饲料添加剂入手,严禁加入超量抗生素和重金属物质
液体
水泡粪氧化塘→全混合厌氧罐CSTR→UASB→两级AO
UASB技术规程
进水条件
pH值宜为6.0~8.0;常温厌氧温度宜为20℃~25℃,中温35℃~40℃,高温50℃~55℃
营养组合比(COD:氨氮:磷)宜为100~500:5:1
BOD/COD的比值宜大于0.3
进水中悬浮物含量宜小于1500mg/L
进水中氨氮浓度宜小于2000mg/L
进水中硫酸盐浓度宜小于1000mg/L
进水中COD浓度宜大于1500mg/L
严格控制重金属、氰化物、酚类等物质进入厌氧反应器的浓度
污染物去除率
COD80-90%;BOD70-80%;SS30-50%
配套系统
预处理、后续好氧处理、剩余污泥、沼气净化及利用系统
工艺设计
预处理
预处理流程:格栅→(沉沙或沉淀)→调节池→(酸化池→加热保温)→进入UASB反应器
处理畜禽粪便、屠宰和酒糟等含砂较多废水时,应设置沉砂池。
处理造纸、淀粉等含大量悬浮物的废水时,应设置沉淀池。
调节池
HRT6-12h,池内可投加酸、碱、营养品,可兼做中和池
碳酸钠、碳酸氢钠、苛性钠
盐酸、硫酸
考虑存储量,药剂贮存时间:酸性>7d,碱性>15d
pH粗调在池内投加药剂,微调采用管道混合器和计量泵进行
设置搅拌装置,搅拌功率4-8W/m3
出水端设置除浮渣装置,池底设置除砂、排泥装置
酸化池
进水可生化性较差时设置
底部布水上向流方式
增加浮渣、沉渣、保温等处理设施
有效水深4-6m
池容采用容积负荷法计算
设计流量×进水COD浓度÷酸化负荷
酸化负荷10-20kgCOD/m3.d
保温加热措施
加热方式
池外加热
加热池
循环加热
池内加热
热水循环加热
热交换器
根据废水特性、介质温度、热交换器出口介质温度进行选型
换热面积根据热平衡计算,留有10%-20%余量
总需热量=加热到设计温度需要的热量+保持反应器温度需要的热量
UASB反应器
反应器池体
池容采用容积负荷计算法:池容=设计流量×进水COD浓度÷COD容积负荷
35℃中温采用的容积负荷kgCOD/m3.d
估值5
颗粒污泥
4-6
COD2000-6000
5-8
6000-9000
6-10
>9000
絮状污泥
3-5
4-6
5-8
进水COD条件同上
UASB反应器工艺设计宜设置两个系列,具备可灵活调节的运行方式,且便于污泥培养和启动。反应器的最大单体体积应小于3000m3;UASB反应器的有效水深应在5m~8m之间;UASB反应器内废水的上升流速宜小于0.8m/h。
UASB反应器宜采用钢筋混凝土、不锈钢、碳钢等材料;UASB反应器应进行防腐处理,混凝土结构宜在气液交界面上下1.0m处采用环氧树脂防腐;碳钢结构宜采用可靠的防腐材料等:钢制UASB反应器的保温材料常用的有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、玻璃丝棉、泡沫混凝土、膨胀珍珠岩等。
反应器组成
布水装置
进水管负荷参考表
每个进水口负责的布水面积取值2m2/个
布水装置宜采用一管多孔式布水、一管一孔式布水或枝状布水。布水装置进水点距反应器池底宜保持150mm~250mm的距离。一管多孔式布水孔口流速应大于2m/s,穿孔管直径应大于100mm。枝状布水支管出水孔向下距池底宣为200mm;出水管孔径应在15mm~25mm之间;出水孔处宜设45°斜向下布导流板,出水孔应正对池底。
三相分离器
沉淀区的表面负荷宜小于0.8m3/(m2·h),沉淀区总水深应大于1.0m。出气管的直径应保证从集气室引出沼气。集气室的上部应设置消泡喷嘴。
出水收集装置
处理废水中含有蛋白质或脂肪、大量悬浮固体,宜在出水收集装置前设置挡板。UASB反应器进出水管道宜采用聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PPR)等材料。
排泥装置
UASB反应器的污泥产率为0.05~0.10kgVSS/kgCOD,排泥频率宜根据污泥浓度分布曲线确定。应在不同高度设置取样口,根据监测污泥浓度制定污泥分布曲线。UASB反应器宜采用重力多点排泥方式。排泥点宜设在污泥区中上部和底部,中上部排泥点宜设在三相分离器下0.5m~1.5m处。排泥管管径应大于150mm;底部排泥管可兼作放空管。
加热及保温装置
剩余污泥
颗粒污泥宜设存储装置,经过静置排水后作为接种污泥:絮状污泥宜和好氧池剩余污泥合并后一同脱水处理。
沼气净化及利用
UASB反应器的沼气产率为0.45~0.50Nm3/kgCOD
沼气产量=设计流量×(进水COD-出水COD)×沼气产率
沼气净化系统:沼气→水封器→脱水装置→脱硫装置→沼气计量表→阻火器→储气柜→利用或燃烧
沼气利用应经过脱水和脱硫处理后方可进入后续利用装置。沼气脱水、脱硫设计应符合NY/T1220.2的有关规定。
沼气贮存可采用低压湿式储气柜、低压干式储气柜和高压储气柜。储气柜与周围建筑物应有一定的安全防火距离。
储气柜容积应根据不同用途确定:沼气用于民用炊事时,储气柜的容积按日产气量的50%~60%计算;沼气用于锅炉、发电时,应根据沼气供应平衡曲线确定储气柜的容积;无平衡曲线时,储气柜的容积应不低于日产气量的10%。
沼气储气柜输出管道上宜设置安全水封或阻火器。沼气利用工程应设置燃烧器,严禁随意排放沼气,应采用内燃式燃烧器。
沼气日产量低于1300m3的UASB反应器,宣作为炊事、采暖或厌氧换热的热源,沼气日产量高于1300m3的UASB反应器宜进行发电利用或作为炊事、采暖或厌氧换热的热源。
检测和过程控制
预处理端:宜设液位计、液位差计、液位开关及流量计
调节池出水端:宜设置温度、pH值自动检测装置,检测值用于控制温度和药剂投加装置
UASB反应器:应设置pH计、温度计、污泥界面仪等在线仪表
劳动安全与职业卫生
电气设备金属外壳均应采取接地或接零保护,钢结构、排气管、排风扇和铁栏等金属物应采用等电位连接;厌氧反应器、沼气柜应加装避雷针
反应器应采用密闭方式,厂站应设置恶臭集中处理设施
放空、维修时,强制通风24h,佩戴防毒面具和便携式甲烷检测仪
上、下沼气储气柜巡视、操作或维修时,必须配备防静电的工作服,并不得穿带铁钉的鞋或高跟鞋
运行与维护
水质检测
宜每日检测UASB反应器进口和出口的化学需氧量(CODer)、悬浮物(SS)及反应器内的pH值、温度、挥发性脂肪酸(VFA)、碱度和沼气产量,生化需氧量(BOD3)、污泥浓度和沼气成分等性状指标宜每周检测一次。
反应器启动
以絮状污泥启动
启动前检测污泥产甲烷活性
接种量:20-30kgSS/m3
启动负荷<1kgCOD/m3.d;上升流速<0.2m/h;进水COD浓度大于5000或处理有毒废水时采取出水循环或进水稀释措施
逐步升温,每日升温2℃直至达到设计温度
出水COD去除率达到80%以上或出水挥发酸低于200mg/L后,逐渐提高进水容积负荷;提高幅度控制在设计负荷的20%-30%
进水水力负荷过低,宜采用出水回流的方式,提高反应器内的上升流速,加快污泥颗粒化和优良菌种的选择进度
接种污泥中添加少量破碎的颗粒污泥,促进颗粒化的过程,缩短启动时间
以颗粒污泥启动
接种量10-20kgVSS/m3
TS总固体
SS悬浮物
VSS挥发性悬浮物
灰分
TDS溶解性固体
启动负荷3kgCOD/m3.d
处理废水与接种污泥废水性质完全不同时,第一周保持初始污泥负荷低于最大设计负荷的50%
运行控制
反应器中碱度(以CaCO3计)应高于2000mg/L;挥发性脂肪酸(VFA)宜控制在200mg/L以内
启动和运行时,均保证反应器内pH在6-8之间,严禁pH降至6以下,必要时投碱
污泥浓度不宜低于30gVSS/L
污泥浓度约30000/0.7=42857mg/L
泥位应维持在三相分离器下0.5-1m
保证溢流管通畅
应急措施
过量有毒有害物质进入反应器时,采取回流、稀释进水,同时调节反应器内营养盐等应急措施
沼气利用系统突发故障时,立即起动燃烧器
国内外实际工程UASB反应器的设计负荷统计表
污泥产甲烷活性测定方法
这一测定的目的是为了了解厌氧污泥(以VSS计)的产甲烷活性,即单位重量的以VSS计的污泥在单位时间内所能产生的甲烷量。由于废水中被去除的COD-主要转化为甲烷,因此污泥产甲烷活性可反映出污泥所能具有的去除COD及产生甲烷的潜力,它是污泥品质的重要参数。