111-6.19规模化猪场废弃物减量化、资源化综合治理技术研究与示范(7)

2019-06-02 16:05

材料。这些厌氧处理技术能有效去除养猪污水中的病原微生物和大部分有机物,但常常存在装臵建设成本高、运行维护费用高,或产沼气率不够稳定、受季节影响较大等问题,处理成本与效率往往难以两者兼顾。

目前养殖业污水主要处理工艺有厌氧处理、厌氧+好氧处理、好氧处理三种工艺。一般情况下,猪场污水BOD值很高,并且好氧处理的费用较高,所以很少完全采用好氧的方法处理猪场污水。

在美国、日本、德国等一些国家,对养猪污染的防治一般采用达标排放模式。而我国养猪业废弃物治理技术相对落后、资金不足、粪便配套处理设施严重滞后,直接采用国外模式显然不符合我国国情。因此,研发集成一套经济高效、低能耗、少维护、能有效去除有毒、有害物质残留等污染物、又能有效回收氮、磷等营养物质的适合我国国情的养猪污水处理组合工艺,并实现工程化应用,是我国养猪业可持续发展亟待解决的问题。

2)知识产权现状

根据查新检索,国内外有关畜禽养殖或养猪污染物控制、废弃物综合利用的学术文献较多,已经授权或公开的专利也有近百余项,主要围绕在养殖污水处理中各环节,比如沼气的生产和利用以及养殖污水的末端处理等,废弃物的综合利用主要集中在生物堆肥方面。

3)技术标准现状

近年来,国家十分重视畜禽养殖污染物的治理和废弃物综合利用。先后制定一系列标准和管理办法,如2001年颁布了国家环境保护总局第9号令《畜禽养殖污染防治管理办法》,HJ/T81-2001《畜禽养殖污染防治技术规范》、GB18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》。2006年农业部出台的NY/T 1222-2006《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范》、NY/T 1221-2006《规模化畜禽养殖场沼气工程运行、维护及其安全技术规程》。在有机肥生产方面,2005年颁布了国家农业行业标准(NY 884—2004) 生物有机肥国家标准和《复混

肥料(复合肥料)》国家标准GB15063—2001、《有机-无机复混肥料》国家标准GB18877—2002。

上述标准主要针对畜禽养殖污染的防治技术、污染物的常规指标(COD、BOD、N、P等)作出规定和限制。而对畜禽养殖废弃物中的其它有害物质,还没有明确的排放限量标准。在有机肥生产方面,国外主要针对堆肥和固体废弃物-污泥制定了重金属含量的限量标准, 但对商品有肥和有机- 无机复混肥中的有毒有害物质的标准少。国内有关有机肥或复合肥的标准主要规定了有机-无机复混肥料的技术要求、试验方法、检验规则、标识、包装、运输和贮存。

我国生物肥料的研究应用和国际上一样,制订和实行了相关标准。1994年制订第一个生物肥料行业标准NY227-1994,形成了包括通用标准、使用菌种安全标准、产品标准、方法标准和技术规程5个方面的行业标准体系。

2.国内现有工作基础(主要从国内技术基础、研发力量等方面阐述项目立项的成熟性)

1)技术基础

(1)猪场废弃物减量化及生物发酵床技术基础

自“九五”以来,国家家畜工程技术研究中心技术依托单位华中农业大学、湖北省农科院畜牧所在湖北省重大科技攻关计划和国家支撑计划项目的支持下,在粪污处理微生物制剂的筛选及鉴定方面开展了较多的前期研究,已从土壤中分离出数种除氨、除磷、降解胶体蛋白、油脂、纤维素、除臭的菌种包括细菌和放线菌,初步建立了优化的优势菌的发酵条件。同时,针对不同地区地理和资源条件,开展了相应的农牧一体化生态养猪模式研究,提出了猪-沼-有机复合肥-果(菜、茶、烟叶)、猪-沼-菌-有机复合肥-牧草等模式,取得了良好的经济效益和社会环境效益。

在国家“十一五”科技支撑计划项目和湖北省“十一五”重点科技

攻关项目支持下,华中农业大学初步开展了无污染的生物发酵床养猪研究。通过在猪舍中加生物发酵垫料、在饲料中增加有益菌、酶类,日增重每天提高74.13g,每kg增重耗料减少0.35kg料,粪中粗蛋白含量、氨态氮含量、磷含量、钙含量、空气硫化氢含量分别降底11.50%、49.57%、23.78%、46.15%、0.0064mg/m3。

在国家“十一五”科技支撑计划项目支持下,华中农业大学开展了猪场废弃物无害化和资源化利用研究,建立了猪粪自动控制静态强制通风堆肥工艺1套。湖北省农科院畜牧所开展了粪便低成本发酵处理生产有机肥技术研究,取得鉴定成果“生猪生态循环养殖与废弃物资源化利用模式研究与示范”1项,研究、设计出了以发酵猪粪为主要原料的生物有机复合肥配方。

(2)猪场沼气发酵与供气技术基础

目前我国养殖粪便综合利用工程案例较多,工程技术水平有了很大的发展。现代产沼技术涌现出多种新型高效发酵工艺和设备。随着发酵工艺流程的完善,与之相配套的设备也获得很大改进。沼气的净化、储存及输送和利用设备进一步发展。已开发出一批可行的脱硫技术,脱硫效果可达到城市煤气H2S含量的标准。沼气的储存普遍采用钢制湿式气柜。干式气柜沼气的输送除选用罗茨风机、空气压缩机、氮氢气体压缩机外,还研制出沼气专用压缩机作升压设备。输气管路的材质也已多样化,以塑代钢、以铸代钢已经在一些工程中实现。

在湖北省科技厅的资助下,华中科技大学发明了“暗河式沼气生产技术”(国家发明专利,专利号:ZL2004100133762),是一种大型工业化的沼气生产新技术。它将传统立式沼气反应器改为卧式结构,易于大型化,能够保证发酵原料在沼气池中有足够的停留时间,有机物的沼气转化率高于常规发酵,原料能源转化率高、无害化效果好。同时,卧式沼气池外部可以覆盖堆肥原料,利用堆肥产生的温度对沼气

池进行保温。该技术解决了原料流态化进出和沼气池越冬的关键技术,为沼气生产规模化铺平了道路。已成功地应用于生产实践,宜城雪灾克服了早期发酵工艺出料困难,保温,产气率低的弱点。华中科技大学主编了以沼气发酵为技术核心的两项国家行业标准“粪便处理厂设计规范”(CJJ64 -2008)和“粪便处理厂运行维护及其安全技术规程”(CJJ/t30-2008)。

(3)猪场生物有机肥生产技术基础

目前,在微生物发酵菌剂方面,国内建立了复合微生物技术研发平台,并部分实现了工业化生产,其中,一些复合微生物菌剂已开始在畜禽粪便处理中得到应用。摸索出适合中国国情的堆肥发酵方式,适合于不同的规模化生产企业采用;开发了适合不同生产规模的原材料预处理、布料、翻堆、曝气、造粒、干燥等生产设备;基本建立了生物有机肥生产控制参数;产品应用范围不断扩大。

在生物肥料研究开发领域,许多高校和研究机构正在与产业界合作,采用产、学、研相结合的开发形式,使科研成果迅速产业化,开发出各种多功能生物肥料,在农作物上使用,具有良好的经济效益。

华中科技大学长期从事粪便堆肥及生物发酵等方面的研究,2006年承担了湖北省科技攻关计划招标项目“畜禽场的废弃物处理与利用技术研究”(项目编号2006AA201B04),将畜禽粪便无害化处理和资源化利用,转化为生物有机肥,取得良好的应用示范效果。产品经过中试生产,获得一套较完善、先进的生产工艺技术参数。进行了堆肥过程控制中的温度变化标准曲线研究。在指导农用废弃物资源化利用和生物有机肥生产中发挥了积极作用,湖北省京都环保工程有限公司应用该项技术进行了畜禽粪便堆肥年产1000吨初级有机肥料的生产线建设,销售价格1000元/吨,取得了显著的技术和经济、环境效益。同时华中科技大学主编了系列生活废弃物堆肥方面的技术标准,目前在编的国标为《有机废弃物堆肥质量要求》、《堆肥处理系统设备技术

要求》和行业技术标准《垃圾生物处理工程建设评价标准》。

武汉合缘绿色生物工程有限公司是湖北省最早开展利用畜禽粪便生产生物有机肥的企业之一,公司利用酵素菌对畜禽粪便进行生物处理,自主研发的“合缘”牌酵素菌生物有机肥、酵素菌生物有机复合肥、酵素菌生物有机鱼肥等产品通过湖北省科技厅的科技成果鉴定,总体技术在国内同业研究中居领先水平。获国家发明专利。目前已申请专利7项,获专利证书4项。酵素菌生物有机肥连续五年被农业厅列入省春、夏、秋播主推产品;酵素菌生物有机鱼肥应用技术被省农业厅纳入2006年、2007年和2008年科技进村入户水产养殖技术之一在全省重点推广,被科技部列入火炬计划项目,纳入省水产推广中心2007年、2008年水产养殖推介产品。

合缘公司在自主创新的基础上,注重“产、学、研”相结合,与华中科技大学等科研院所进行技术合作。

(4)猪场污水处理技术基础

中国地质大学(武汉)紧密结合国家目标和社会发展需要,在污染控制与资源化工程建设方面,先后承担并完成了包括国家科技支撑计划、“863”计划课题、国家自然科学基金、省部级重大科技攻关项目等百余项,获国家、省部级科技进步奖10余项。如国家科技支撑计划项目“南水北调工程若干关键技术研究与应用”, “863”计划课题“黄姜皂素水污染控制技术及工程示范”,完成的湖北省重大科技攻关项目“城镇污水深度处理关键技术及示范研究”,以及“零价铁与微生物顺序处理印染废水新技术研究”、“受污染河流净化的人工湿地—渗滤反应床技术试验研究”课题,其成果已成功应用于生活污水处理,脱氮除磷效果显著,示范工程最高达1万吨/天(深圳观阑河),水质满足中水回用一级(A)标准。同时还完成了污染控制与资源化研究国家重点实验室开放课题“利用微波无电极灯光解水中有毒有机物的机制研究”,武汉市科技攻关计划项目“印染废水深度处理新技术与新设备研究-铁还原耦合地质渗滤法”等,为本课题的实施提供了有益的借鉴。先后建立了年产50吨黄姜皂素清洁生产和水污染控制技术示


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