畜禽养殖污染与综合处理技术介绍.ppt
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1、3、畜禽养殖污染处理,4、沼气工程技术介绍,报告框架,我国规模化养殖业快速发展,每年畜禽粪浆产生量达30亿吨以上,环境污染问题突出沼气工程技术:以养殖场粪污为对象,获取能源和治理环境污染为目的,基于厌氧发酵实现农业生态良性循环。沼气工程次生污染物:沼渣经好氧发酵制成有机肥,还田再利用;沼液因量大集中、运输不便,其处理是当前关键技术难题,1、背景,根据国家统计局数据,2014年我国养殖业产值占农、林、牧、渔业总产值的38.4%,比1978年提高了21.8%。其中,畜牧业产值占农、林、牧、渔业总产值的28.3%、水产业产值占10.1%1987至2013年,我国动物源食品总产量年均增长率达7.6%,
2、高于粮食总产量的2%,预测我国养殖业产值将超越种植业,成为农业中的第一大产业在养殖业的发展引领下,饲料与养殖产品加工业等相关产业发展迅猛,动物生物种业等新兴产业也为现代农业发展提供新的经济增长点,养殖业将成为农业中的战略主导产业,养殖业现状,在浙江省,畜禽养殖业是农业十大支柱产业之一,年产值约占全省农业总产值的四分之一在各类畜禽养殖中,以猪场废水产生量最大,占畜禽养殖业废水总量的70%左右。据浙江省统计年鉴,全省生猪年存栏数约1338.3万头,主要分布在杭嘉衢地区,但规模化养殖(出栏量500头)比率偏低,约占51%根据浙江省污染源现状统计分析,畜禽养殖业已成为浙江省农业面源的主要污染源,其中化
3、学需氧量、氨氮、总氮和总磷分别占农业面源总量的89.1%、74.5%、54.3%和65.6%,养殖业现状,养殖业污水源头,养殖业现状,黄浦江死猪事件,黄浦江死猪的谜与痛,“东方之珠”变身“东方之猪”,黄浦江事件折射问题多多1 养殖业引发的污染问题不容小觑 2 养殖业混乱政府应适当引导和管理3 相关部门反应迟钝,养殖业现状,曾经秀美的乡村,空气、小溪、田野、树木、;令人回忆!,畜禽养殖污染现状,畜禽养殖污染现状,污染,痛心!,畜禽养殖污染排放量大 第一次污染源普查资料显示,我国主要污染物排放量中,农业源占大部分,其中COD排放量占总量的46%以上,达到1300万吨,氮占50%以上,磷占60%以上
4、,而畜禽养殖污染物排放量占整个农业源的95%以上。 危及全国饮用水源 畜禽养殖业已使我国水环境污染呈现全面漫延势态。农业污染已成为影响我国水环境,尤其是威胁饮用水源安全的首要因素。,畜禽养殖污染现状,畜禽养殖污染现状,姚文捷, 赵连阁, 2014. 畜禽养殖业环境负荷与经济增长动态耦合趋势研究基于浙江19782012年的时序数据. 中国农业大学学报, 19(6): 242-254,畜禽养殖环境承载力评价:,十一五以来,农业部逐渐将农村沼气技术推广的重点从户用沼气池转移到大中型沼气工程,每年政府财政投入达数十亿元,出台了一系列成套畜禽养殖场沼气工程技术标准根据农业部统计数据,2007-2012年
5、全国各类沼气工程数量大幅增加,其中小型沼气工程数量增加325.3%、中型沼气工程数量增加40.1%、大型沼气工程数量增加218.7%、特大型沼气工程实现零的突破建成13处,沼气工程,我国四大生猪优势区域养殖场沼气工程建设情况(占比93.6%),沼气工程,沼氣:有機物在厭氧條件下經微生物分解發酵而生成的一種可燃性氣體,其主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2),還有少量氫(H2)、氮(N2)、一氧化碳(CO)、硫化氫(H2S)、氨(NH3)等通常情況下,沼氣中的甲烷含量為50%70%,二氧化碳為30%40%,沼气工程,全混合式厭氧消化器,沼气工程,工程,塞流式厭氧消化器,沼气工程,3.3大中
6、型沼氣工程,UASB消化器,沼气工程,IC厭氧反應器,1-進水2-第一反應室集氣罩3-沼氣提升管4-氣液分離器5-沼氣導管6-回流管7-第二反應室集氣罩8-集氣管9-沉澱區10-出水管11-氣封,沼气工程,厭氧濾器(AF),沼气工程,流化床和膨脹床反應器,惰性顆粒,沼气工程,程,沼气工程,基本技術流程: 原料(廢水)的收集、預處理、消化器(沼氣池)、出料的後處理、沼氣的浄化、儲存和輸配以及利用。,沼气工程,能源-生態模式工藝流程,沼气工程,能源-環保模式流程,沼气工程,4. 残留兽药的污染,5. 微生物的污染,1. 水体污染,2. 对农田及作物的影响,3. 矿物元素及 重金属污染,养殖业废水若
7、不妥善处理,对环境造成严重的危害,2、畜禽养殖污染危害,养殖业废水危害,Content 03,Content 02,Content 01,养殖业废水对水体的污染,大量有机物进入水体,有机物分解大量消耗溶解氧,使水体发臭,氮、磷可使水体富营养化,影响水生植物的光合作用,造成水生生物大量死亡,养殖业废水严重破坏水体观感,使水体发黑、恶臭。影响水体景观,养殖业废水会造成地表水或地下水水质的严重恶化,水体污染,引起作物徒长、返青、倒伏,使产量大大降低,推迟成熟期,影响后续作物的生产等,大量有机物的积累也会使土壤呈强还原性,强还原性的条件影响作物的根系生长,废水中的大量有机物质在土壤中不断累积,可导致一
8、些病原菌大量孳生引起病虫害的发生,A,C,B,农田作物污染,A,使畜禽体内的耐药病原菌或变异病原菌不断产生并不断向环境中排放,B,C,畜禽不断向环境中排泄这些抗生素或其代谢产物,使环境中的耐药病原菌与变异病原菌不断产生,可能转化为环境激素或环境激素的前体物,从而直接破坏生态平衡并威胁人类的身体健康。,残留兽药污染,温州:珊溪水库主要16个入水口有13个是类水源(蓝藻异常),离类质量差距很大。最差的为黄坛溪入口,主要治理养猪污水技术得不到推广。当时黄坛镇有存栏4.34万头,能繁母猪1.08万头,出栏2.61万头,仔猪出栏13.12万头,主要是直排和不达标排放造成。2013年温州市政府拿出10多亿
9、元,全部拆停文成珊溪库区。现情况水质明显好转。但不能老是靠关停,吃肉怎么办?,污染案例,污染物量大(一头猪)国家环保总局:一只猪的180天排放粪398Kg,尿656.7kg, BOD525.98kg,CODCr26.61kg,NH3-N 2.07kg(NH32.51kg ),TN4.51kg,TP1.7kg等1头猪BOD5排泄量=13个人 得出:我国猪=80亿人排量1头猪粪便量=2个人 得出:我国猪我国总人口排量,污染案例,3、禽畜养殖污染处理,还田模式,自然处理模式,工业处理模式,目前国内外所采用三种主要处理模式,废弃物处理技术,粪便处理技术,畜禽粪便减排主要方法: 农业利用:直接农用、干化
10、后储存农用、简单堆肥后农用、水产养殖、食用菌种植等 生产有机肥:指有专用有机肥生产设备,生产产品作为商品销售; 生产沼气:必须是粪、污水分离后粪便厌氧发酵生产沼气;,粪便处理技术,畜禽粪便农业利用基本技术:1、干燥技术:太阳能大棚自然干燥(直接农业利用的主要干燥方法) 充分利用自然条件,成本较低,干燥的速度慢,且占地面积较大;高温快速干燥(主要用于专业有机肥生产) 干燥速度快,可批量生产,杀菌、除臭熟化快,但能耗高,投资大;烘干膨化干燥(应用较少) 干燥过程中易产生恶臭气体。 从目前掌握的情况看,畜禽粪便干燥处理尚无较完善的技术。各规模化养殖场,尤其是养鸡场只能根据自己的资金情况及所拥有的土地
11、面积,选择相应的干燥技术。,粪便处理技术,畜禽粪便农业利用基本技术:2、堆肥技术:自然堆肥法 (直接农业利用的主要使用方法) 无需设备和耗能,但占地面积大、腐熟慢、效率低现代堆肥法 (主要用于专业有机肥生产) 利用发酵罐(塔)等设备,效率高,堆制时间短 ,便于控制,自动化控制连续生产,处理量大,对周边无污染;一次性投资大。 堆肥法比干燥法具有省燃料、成本低、发酵产物生物活性强、粪便处理过程中养分损失少且可达到去臭,灭菌的目的,处理的最终产物臭气少且较干燥,容易包装、撒施。因此对于畜禽场的干粪和由粪水中分离出的干物质,进行堆肥化处理是最佳的固体粪便处置方式。,畜禽粪便是可利用资源,是数量庞大的资
12、源宝库。据测算,全国每年由猪粪中排出的磷多达106.2万t-212.4万t。另有资料显示,全国每年使用的微量元素添加剂为15万t-18万t,而大约有10万t左右未被动物利用,随着畜禽粪便排出。由此可见,畜禽粪便确实是重要资源,其中含有相当比例可利用的营养成分,即资源化利用的潜力巨大。 新鲜畜禽粪便的养分平均含量(),粪便资源化利用,废水处理技术,畜禽养殖废水减排的主要方法:,农业利用:包括直接农业利用、厌氧发酵后沼液沼渣农业利用、水产养殖等,不能设置污水排放口;循环利用:废水经处理后全部用于回收利用(包括农用与回用于栏舍冲洗等),不能设置污水排放口;达标排放:采用厌氧+好氧+深度处理的工业化处
13、理方法,外排污水达标排放;,4.2、畜禽养殖废水处理技术,畜禽养殖废水处理单元技术分类:,厌氧处理技术:UASB、AF、 UBF、USR、两段厌氧法好氧处理技术:活性污泥、生物滤池、生物接触氧化、序批式活性污泥(SBR)、生物转盘深度处理技术:氧化塘、人工湿地、土壤净化,废水处理技术,固液分离,厌氧处理技术,好氧处理技术,养殖业废水处理与处置必不可少的环节,减轻后续处理环节的负担,好氧处理是指利用好氧微生物处理养殖废水的一种工艺。好氧生物处理法可分为天然好氧处理和人工好氧处理两大类。,常用的有厌氧滤器(AF)、上流式厌氧污泥床(UASB)、复合厌氧反应器(UASBAF)、两段厌氧消化法和升流式
14、污泥床反应器(USR)等,废水处理步骤,固液分离可以大大降低后续处理的有机负荷;防止设备堵塞损坏。,目的,固液分离技术一般包括筛滤、离心、过滤、沉降、沉淀、絮凝等工序。,技术手段,固液分离,这是一道必不可少的工艺环节,固液分离,厌氧处理技术,不受传氧条件限制,能产生沼气,造价低占地少,能降解部分好氧微生物不能降解的有机物,厌氧处理技术,氧化塘、养殖塘、土地处理、人工湿地等,活性污泥、生物滤池、生物转盘、SBR、A/O工艺及氧化沟,天然好氧生物处理法,人工好氧生物处理法,好氧处理技术,好氧处理技术,该法的缺点主要是占地面积大和处理效果易受季节影响等。,优点,基建费用低,动力消耗少,可降解难生化降
15、解有机物,天然好氧生物处理优缺点,出水水质好、产生泥量少,可进行脱氮处理,但其处理的BOD负荷小、占地面积大、运行费用高,SBR法自动化控制程度高,能够对污水进行深度处理,缺点是BOD负荷较小,一次性投资也大,氧化沟,SBR法,A/O法,氧化沟、SBR和A/O工艺均属于改进的活性污泥法,01,02,A/O体是一种兼有去除BOD和脱氮双重作用的活性污泥处理工艺,其投资虽然偏大,但经该法处理后的水易于达标排放。,03,人工好氧生物处理优缺点,养殖业废水有很高的资源化利用价值,A,C,畜禽粪便含有大量的营养成分,经无害化处理可作为饲料,畜禽粪便和废水含有很高浓度的有机物,易于进行生物厌氧处理,回收具
16、有能源价值的沼气,B,畜禽养殖业废水是优良的有机肥料,饲料化,肥料化,能源化,养殖废水资源化利用,Product,沼气可用于发电或作为燃气使用,沼气,Product,产生的沼液可作为肥料用于果树、蔬菜的种植肥料,沼液,Product,经处理后的排水可用于农业灌溉和生产杂用,处理后的排水,畜禽粪便和废水含有很高浓度的有机物,易于进行生物厌氧处理,养殖废水能源化利用,4.2、畜禽养殖废水处理技术,处理案例,根据核算细则,“污水还田”模式1 头出栏猪需配备0.1 m3厌氧池,0.3m3储存池,该养殖场年出栏猪6400 头/年,因此,设置的厌氧池容积不小于640 m3,储存池容积不小于1920m3。,
17、李莹, 2015. 畜禽养殖业污染治理综述. 净水技术, 34(s1): 99-102,4.2、畜禽养殖废水处理技术,处理案例,李莹, 2015. 畜禽养殖业污染治理综述. 净水技术, 34(s1): 99-102,4、沼气工程技术介绍,沼液来源及特性,定义:作物秸秆、人畜粪便等有机物经厌氧发酵形成的残余物产生过程:分液化、产酸和产甲烷三个阶段,最终有机物被转化为甲烷、二氧化碳等气体,剩余的液态部分即为沼液,厌氧发酵过程,沼气发酵残留物(沼液、沼渣),多种代谢途径、多种代谢产物,沼液沼渣产生,乙酸,沼液来源,沼液属高浓度有机废水,通常COD高达10003500mg/L、氨 氮6001200mg
18、/L、总氮10001800mg/L、浊度150300NTU、电导率6ms/cm 沼液处理与资源利用存在问题:沼液是液体,流动性和易堵塞兼备,运输困难沼液量大且集中,虽为厌氧发酵产物,但其COD、氨氮、总磷、悬浮物等仍然较高,规模化的沼液不经处理直接排放会造成二次污染沼液成分复杂,对植物有害和有益成分并存,处理技术难度大,沼液性质,沼液组成,沼气发酵过程是碳、氢等元素的代谢,发酵后大量的氮、磷和钾等营养元素则保存于发酵残留物中,其结构相对较为简单(如氨态氮),可被作物直接吸收资料表明:总氮0.03%0.08%,总磷0.02%0.07%,总钾0.051.0%(原料不同,成分差异大)腐殖质等可以增加
19、土壤团粒结构,改善土壤理化性质,沼液组成,常量元素:钙、钠、氯、硫和镁等微量元素:铁、锌、铜、锰、钴、铬、钒、硼等原料中含有矿物质元素在发酵过程中,参与微生物代谢,但最后又残留于沼气发酵残留物中,这些丰富的矿物质元素是农作物生长所必需的,沼液组成,沼气发酵液中矿物质元素的含量(mg/L),沼液组成,沼液组成,畜禽养殖业规模化快速发展,需要处理的养殖场粪污明显增加,量大而集中的沼液产生使就地消纳利用困难,远距离输送则会增加成本沼液中重金属、抗生素、动物 激素等不经处理直接排放或作为肥料直接利用,不仅对环境造成严重污染,而且会对人类健康构成威胁重金属污染会抑制土壤中磷酸酶和过氧化氢酶的活性,降低土
20、壤质量,直接威胁农产品生产,沼液污染风险,采集样品时,要严格区分有机物、无机物指标的盛装容器,对要求遮光水样采用棕色瓶采集时,除生物检测项目的盛装容器外,其它在采样时涮洗12次。用样品容器直接采样时,必须用水样冲洗三次后进行采样周期在8h以内的每2h采1次样;周期大于8h的,每4h采1次样;其他周期的24h不少于2次原则上根据监测项目的多少计算水样需要量,按需要量的1.11.3倍采集水样,采样及分析方法,常用存储水样的容器材料:硼硅玻璃、石英、聚乙烯和聚四氯乙烯水样通常用冷藏或冷冻方法保存,能有效抑制微生物活性,减缓物理作用和化学反应速度。如将水样保存在-18-22度的冷冻条件下,会显著提高水
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