规模猪场粪污处理设备及工艺参数的研究

摘要

随着养猪业的日益规模化、集约化，粪便污染问题日益受到关注，但由于现有的处理方法未能从根本上解决畜禽粪便的污染问题，而且设施、设备投入费用过高，运转费用过大，养殖场难以承受等问题，一直很难大范围推广实施。本研究提出的猪粪资源化综合利用方法就是集猪粪和污水处理于一身的综合利用模式。本研究一共分为四部分：养殖场粪污的减量化工程研究；粪便发酵处理工艺流程及发酵参数研究；畜禽粪便发酵棚舍的建造规格和参数研究；畜禽粪便零排放处理设备的研究。
　　 第一部分通过养殖场粪污的减量化工程研究提出了减量化模式：首先，通过建筑设计、饮水和饲喂设备设计的改进减少污水产生量30％；然后，通过饲喂方式和饲养管理模式规范科学化，降低污水浓度，减少污水产生量15％；最后，通过干湿分离、雨污分离和人猪分离技术减少污水产生量30％。通过该模式使规模牧场粪污的产生量减少75％，年出栏万头的规模猪场，日污水产生量完全控制在20吨以下。
　　 第二部分包括五个子试验：试验1设三个组，试验1组(添加辅料35包)，试验2组(添加辅料40包)，试验3组(添加辅料45包)，进行对比试验，确定最终的辅料(木屑)和新鲜粪样的混合比例为每天7吨粪便添加40包辅料；试验2采用单因素试验设计，设为四个组：对照组(不搅拌)，试验1组(每天搅拌1次)，试验2组(两天搅拌1次)，试验3组(三天搅拌1次)和试验4组(四天搅拌1次)，以确定最适宜的搅拌次数。试验开始时全面搅拌，然后按照试验设计进行搅拌(污水未喷淋)，试验为期12天，每天测定温度(搅拌后的温度)变化，在试验结束时测定水分含量。结果显示，每天搅拌1次可以获得比较稳定的发酵温度，水分的蒸发量随着搅拌次数增加而呈现增加趋势，试验组和对照组都达到差异显著(p＜0.05)，最后建议每天搅拌一次或两天搅拌一次。试验3通过测定粪便添加辅料后每天的温度变化情况，确定最佳的污水喷淋时间为物料发酵一周温度上升到50℃以上开始污水喷淋。试验4按比例添加辅料，并进行搅拌，测定并记录每天的物料温度。当样品温度达到50℃以上时，记录时间，并开始加入污水。开始每天加水量为1.5吨/100m3，持续7天，每天测定温度变化，并在第四天和第七天测定水分含量，如果水分和加水前比较，变化范围在0～3％，加水量增加0.25吨/100m3，以此类推；如果物料水分含量变化5～10％或者温度低于50℃时，停止喷淋，并确定最终的适宜污水喷淋量为2.25吨/100m3。试验5根据发酵要求，得出了发酵参数，温度50～65℃，水分50～60％，保证8～18％含氧量的通风量一般为0.0089m3/min。最后根据上述结果得出了畜禽粪便发酵处理工艺流程。
　　 第三部分，依据100m3物料可消纳污水量为2.25吨，结合目前试验场的发酵棚舍的建造规格和参数，确定了万头猪场畜禽粪便发酵棚舍的建造规格和参数，为发酵槽长90m，宽10m，高2m；污水槽长80m，宽2.5m，高1.5m。
　　 第四部分，结合发酵工艺流程和设备的操作模式，通过测定污水喷淋量、大车前进速度、搅拌动力等，研制开发出新的畜禽粪污处理设备。搅拌大车尺寸确定为长10.6m，宽7.8m；油压系统改为液压系统；一段式通风改为三段式通风，添加风压调节装置、摆动式多头喷淋装置和臭气收集处理系统。