養牛場糞水回用和牛糞生產墊料資源化利用案例
一、養牛場糞水回用和牛糞生產墊料項目簡介
該養牛場位于山西省大同市，占地面積750畝,總投資2.3億元園區總建筑面積達98028萬平方米,其中生產區建設面積56182平方米,大型飼料加工廠及干草庫8640平方米。設計飼養奶牛6000頭,現存欄量5216頭,其中,成乳牛2531頭,目前日產鮮奶69噸。已建成牛舍13棟,青貯窖6個,并列式和轉盤式擠奶廳各一個。配備了大型TMR攪拌車及其他各類自動裝草、裝載機械等。同時配備以色列SCR發情探測儀器。建設有青貯窖、飼料加工廠、精料庫和干草庫。糞便無害化處理,清潔回用。園區所有門口設立消毒池、消毒通道,建立防疫體系。配備獸醫室、配種室、技術檔案室和培訓中心。
二、養牛場糞水回用和牛糞生產墊料項目工藝流程
根據奶牛養殖場廢水的水質特性,該牛場采用的“刮糞板+周液分離+氧化塘”工藝的生態循環利用模式。該模式由糞便收集系統糞便預處理系統和氧化塘系統等組成。該工藝采用機械刮糞板清糞,以循環水沖糞,經暗溝(或地下管道)進行收集;然后,通過固液分離系統,分離出糞渣和糞水;糞渣經發酵、晾曬后作為墊料回填牛床,糞水經氧化塘處理后可在養殖場內循環使用,回沖糞溝。該處理工藝的主要特點如下:
①通過實施“雨污分離,干濕分離,糞尿分離”的手段削減污染物的排放總量,做到了畜禽養殖業污染物減量化。
②通過回填墊料和循環水的方式循環利用牛場所產生的糞渣和糞水,實現養殖廢水
的資源化利用。
三、養牛場糞水回用和牛糞生產墊料項目的技術單元
1.糞便收集單元
該奶牛場糞便收集階段采用的是“刮糞板+水沖糞”的工藝方式牛舍內糞便經機械刮板刮至糞便收集溝,糞溝內糞便通過沖洗管路輸送的沖洗水沖至集糞池,糞便進入暗溝后用循環水沖洗;糞便在集污池內經稀釋、攪拌均勻后,由切割泵提升至固液分離機進行分離,分離后的液體一部分返回集污池對糞便進行稀釋,另一部分自流進入糞水池,作為糞溝沖洗水循環使用,這種工藝與普通單一的水沖糞相比降低了耗水量，而且通過結合刮糞板清糞方式能夠縮短牛糞在空氣中暴露的時間,減少了揮發性氣體的排放,并且在降低勞動力成本同時時保證牛舍清潔,對提高奶牛的舒適度、減輕牛蹄疾病和增如產奶都有積極的影響。
刮糞板具體配置:每個牛舍飼養600頭奶牛,安裝4套刮糞板,每套單價12萬元。可以設置自動開啟,也可以人工手動開啟每次循環55分鐘。干刮,不用澆水。每天根據生產需要設定開啟次數,最少每天開啟3次,冬天,夜間24:00到凌晨5:00前,增加自動刮動次數,防止冰凍而影響運作。
2.糞便預處理單元
該奶牛場糞便預處理階段采用的是:牛舍糞便被機械刮板清理后經由暗溝沖進入集糞池,再進入固液分離的方式(圖4-3-4)。在該模式下,集糞池內安裝有切割泵和攪拌機,可對糞便進行混合攪拌,混合均勻后的液體糞便再由潛水切割泵提升到固液分離機中分離,分離后的固體直接落到下方的固體料堆上,固體糞含水量低,運輸方便,晾曬后可直接做牛床墊料,也可經過處理后作為有機肥或生物質能源。液體部分排放至糞水池,可經過沖洗泵回沖糞溝或圈舍,多余的液體可以用來做沼氣或處理后達標排放。固液分離通過機械法將牛糞中的固體與液體部分分開,然后分別對分離物質加以利用,這種處理方式不僅可以節約用地,而且便于固形物運輸,同時減少了糞便總量及甲烷的排放。
排污渠道:深度3~5米。一是防止糞便臭味污染環境,二是便于地下沖洗糞便、便于流通。坡度大于3%(100米落差大于3米)水循環暢通。
固液分離車間:建設兩個池,其中第一個接收從牛舍地下渠道流進的糞便與糞水,隨后抽進固液分離機械進行分離,分離出的水進入第二個池中(一小部分水再次回到第一個池中,參與稀釋便于分離機械運作)。
分離機械:擠壓將水與糞便分離,干糞便通過輸送皮帶送至外部的場地準備進入發酵棚。水自動排入第二個糞水池中。
第二個儲存池,接收分離機械分離出來的糞水,池中有加壓泵,將分離出集中的糞水通過加壓泵送到牛舍地下(通過地下加壓送管)最遠、最高處的地下渠道,作為循環添加水的來源。如此往返,將刮糞板刮下的牛糞依次循環帶到固液分離車間進行分離。
發酵制作墊料:分離出的牛類,干物質55%-60%,60%以上千物質最理想,在發酵大棚中發酵17大,發酵后的糞便最好再次晾曬,水分控制在30%、物質70%時用于奶牛臥床墊料為宜。
3.氧化塘處理單元
該奶牛場每天糞便總量為280噸,其中糞水經固液分離后基本用用于沖糞,極少量(約10噸)排放到氧化塘,經過氧化處理稀釋后用于周邊農灌溉該過程采用氧化塘的優點是土建投資少,有利于廢水綜合作用:但缺點是容易受氣溫、光照等影響,管理不當則易散發臭味而污染環境。
4.墊料回用單元
墊料回用階段為固液分離后的糞渣通過發酵床工藝曬后用作奶牛的臥床墊料。經晾曬處理后的牛糞,含水率30%左右,用作墊料基本無臭味,蚊蠅少,且奶牛更樂意選擇這種墊料。但是與傳統方式相比,這種墊料對管理要求更高、更精細,主要包括臥床的維護、控制墊料濕度、牛舍通風與降溫等發酵大棚,長度80米,總寬度12米(每個翻道寬6米),棚總高度6米,其中發酵池高度1.5米。內部,兩個發酵長廊,每個寬度6米,發酵翻創機械操作寬度6米,軌道跨越兩個發酵長廊之間。在大棚封閉發酵17天。
發酵后晾曬,水分控制在30%,干物質70%,儲存在大棚內備用。
四、投資效益分析
此奶牛場采用清潔回用模式的畜禽糞使處理方法,通過晾曬牛糞作為臥床墊料,使奶牛場實現牛床墊料給自足;通過循環用水降低生產過程用水成本。
據測算,該奶牛場正常運營后,每頭泌乳牛每年能節約墊料40立方米;預計到2016年該場泌乳牛約3000頭,每年需12萬立方米的墊料,而鋸木墊料成本80元/立方米,則節約墊料費用960萬元/年。此外,通過每天循環水80噸,年節約2.9萬噸,當下水價2元,則每年節約用水5.8萬元。
固液分離運行成本分析:
(1)人工。糞便處理系統日常僅需一人值班,每月工資按2600元計,即31200元/年。
(2)耗電。糞便處理系統總裝機容量為86千瓦,滿負荷運行系數取0.7,每天運行時間以6小時計,電價以0.50元/(千瓦·小時)計,則年耗電費為65919元/年。
固液分離年運行費用以上兩項費用總和,即31200+65919=97119元。
因此,在這種模式下的養殖方式在減少畜禽糞便污染的同時,不僅能降低生產成本,而且能夠節約牛床墊料和水資源,通過糞便資源的綜合利用實現經濟效益、環境效益雙贏。
同時,奶牛場的糞水含有大量的有機物,經過糞水的循環利用與氧化塘處理相結合,不僅減少了污染物的排放總量,而且可以降解大部分有機物,能夠有效減少對環境的污染。該模式下通過有效地控制污染物的排放,改善環境,同時又可以獲得生產原料節約生產成本,具有良好的社會效益,是一種值得推廣的糞便資源化利用模式。
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