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养牛场粪水回用和牛粪生产垫料资源化利用案例

一、养牛场粪水回用和牛粪生产垫料项目简介

    该养牛场位于山西省大同市,占地面积750亩,总投资2.3亿元园区总建筑面积达98028万平方米,其中生产区建设面积56182平方米,大型饲料加工厂及干草库8640平方米。设计饲养奶牛6000头,现存栏量5216头,其中,成乳牛2531头,目前日产鲜奶69吨。已建成牛舍13栋,青贮窖6个,并列式和转盘式挤奶厅各一个。配备了大型TMR搅拌车及其他各类自动装草、装载机械等。同时配备以色列SCR发情探测仪器。建设有青贮窖、饲料加工厂、精料库和干草库。粪便无害化处理,清洁回用。园区所有门口设立消毒池、消毒通道,建立防疫体系。配备兽医室、配种室、技术档案室和培训中心。


二、养牛场粪水回用和牛粪生产垫料项目工艺流程

    根据奶牛养殖场废水的水质特性,该牛场采用的“刮粪板+周液分离+氧化塘”工艺的生态循环利用模式。该模式由粪便收集系统粪便预处理系统和氧化塘系统等组成。该工艺采用机械刮粪板清粪,以循环水冲粪,经暗沟(或地下管道)进行收集;然后,通过固液分离系统,分离出粪渣和粪水;粪渣经发酵、晾晒后作为垫料回填牛床,粪水经氧化塘处理后可在养殖场内循环使用,回冲粪沟。该处理工艺的主要特点如下:

    ①通过实施“雨污分离,干湿分离,粪尿分离”的手段削减污染物的排放总量,做到了畜禽养殖业污染物减量化。

    ②通过回填垫料和循环水的方式循环利用牛场所产生的粪渣和粪水,实现养殖废水

的资源化利用。


三、养牛场粪水回用和牛粪生产垫料项目的技术单元

1.粪便收集单元

    该奶牛场粪便收集阶段采用的是“刮粪板+水冲粪”的工艺方式牛舍内粪便经机械刮板刮至粪便收集沟,粪沟内粪便通过冲洗管路输送的冲洗水冲至集粪池,粪便进入暗沟后用循环水冲洗;粪便在集污池内经稀释、搅拌均匀后,由切割泵提升至固液分离机进行分离,分离后的液体一部分返回集污池对粪便进行稀释,另一部分自流进入粪水池,作为粪沟冲洗水循环使用,这种工艺与普通单一的水冲粪相比降低了耗水量,而且通过结合刮粪板清粪方式能够缩短牛粪在空气中暴露的时间,减少了挥发性气体的排放,并且在降低劳动力成本同时时保证牛舍清洁,对提高奶牛的舒适度、减轻牛蹄疾病和增如产奶都有积极的影响。

    刮粪板具体配置:每个牛舍饲养600头奶牛,安装4套刮粪板,每套单价12万元。可以设置自动开启,也可以人工手动开启每次循环55分钟。干刮,不用浇水。每天根据生产需要设定开启次数,最少每天开启3次,冬天,夜间24:00到凌晨5:00前,增加自动刮动次数,防止冰冻而影响运作。


2.粪便预处理单元

    该奶牛场粪便预处理阶段采用的是:牛舍粪便被机械刮板清理后经由暗沟冲进入集粪池,再进入固液分离的方式(图4-3-4)。在该模式下,集粪池内安装有切割泵和搅拌机,可对粪便进行混合搅拌,混合均匀后的液体粪便再由潜水切割泵提升到固液分离机中分离,分离后的固体直接落到下方的固体料堆上,固体粪含水量低,运输方便,晾晒后可直接做牛床垫料,也可经过处理后作为有机肥或生物质能源。液体部分排放至粪水池,可经过冲洗泵回冲粪沟或圈舍,多余的液体可以用来做沼气或处理后达标排放。固液分离通过机械法将牛粪中的固体与液体部分分开,然后分别对分离物质加以利用,这种处理方式不仅可以节约用地,而且便于固形物运输,同时减少了粪便总量及甲烷的排放。

    排污渠道:深度3~5米。一是防止粪便臭味污染环境,二是便于地下冲洗粪便、便于流通。坡度大于3%(100米落差大于3米)水循环畅通。

    固液分离车间:建设两个池,其中第一个接收从牛舍地下渠道流进的粪便与粪水,随后抽进固液分离机械进行分离,分离出的水进入第二个池中(一小部分水再次回到第一个池中,参与稀释便于分离机械运作)。

    分离机械:挤压将水与粪便分离,干粪便通过输送皮带送至外部的场地准备进入发酵棚。水自动排入第二个粪水池中。

    第二个储存池,接收分离机械分离出来的粪水,池中有加压泵,将分离出集中的粪水通过加压泵送到牛舍地下(通过地下加压送管)最远、最高处的地下渠道,作为循环添加水的来源。如此往返,将刮粪板刮下的牛粪依次循环带到固液分离车间进行分离。

    发酵制作垫料:分离出的牛类,干物质55%-60%,60%以上千物质最理想,在发酵大棚中发酵17大,发酵后的粪便最好再次晾晒,水分控制在30%、物质70%时用于奶牛卧床垫料为宜。


3.氧化塘处理单元

    该奶牛场每天粪便总量为280吨,其中粪水经固液分离后基本用用于冲粪,极少量(约10吨)排放到氧化塘,经过氧化处理稀释后用于周边农灌溉该过程采用氧化塘的优点是土建投资少,有利于废水综合作用:但缺点是容易受气温、光照等影响,管理不当则易散发臭味而污染环境。


4.垫料回用单元

    垫料回用阶段为固液分离后的粪渣通过发酵床工艺晒后用作奶牛的卧床垫料。经晾晒处理后的牛粪,含水率30%左右,用作垫料基本无臭味,蚊蝇少,且奶牛更乐意选择这种垫料。但是与传统方式相比,这种垫料对管理要求更高、更精细,主要包括卧床的维护、控制垫料湿度、牛舍通风与降温等发酵大棚,长度80米,总宽度12米(每个翻道宽6米),棚总高度6米,其中发酵池高度1.5米。内部,两个发酵长廊,每个宽度6米,发酵翻创机械操作宽度6米,轨道跨越两个发酵长廊之间。在大棚封闭发酵17天。

    发酵后晾晒,水分控制在30%,干物质70%,储存在大棚内备用。


四、投资效益分析

    此奶牛场采用清洁回用模式的畜禽粪使处理方法,通过晾晒牛粪作为卧床垫料,使奶牛场实现牛床垫料给自足;通过循环用水降低生产过程用水成本。

    据测算,该奶牛场正常运营后,每头泌乳牛每年能节约垫料40立方米;预计到2016年该场泌乳牛约3000头,每年需12万立方米的垫料,而锯木垫料成本80元/立方米,则节约垫料费用960万元/年。此外,通过每天循环水80吨,年节约2.9万吨,当下水价2元,则每年节约用水5.8万元。

固液分离运行成本分析:

    (1)人工。粪便处理系统日常仅需一人值班,每月工资按2600元计,即31200元/年。

    (2)耗电。粪便处理系统总装机容量为86千瓦,满负荷运行系数取0.7,每天运行时间以6小时计,电价以0.50元/(千瓦·小时)计,则年耗电费为65919元/年。

    固液分离年运行费用以上两项费用总和,即31200+65919=97119元。

    因此,在这种模式下的养殖方式在减少畜禽粪便污染的同时,不仅能降低生产成本,而且能够节约牛床垫料和水资源,通过粪便资源的综合利用实现经济效益、环境效益双赢。

    同时,奶牛场的粪水含有大量的有机物,经过粪水的循环利用与氧化塘处理相结合,不仅减少了污染物的排放总量,而且可以降解大部分有机物,能够有效减少对环境的污染。该模式下通过有效地控制污染物的排放,改善环境,同时又可以获得生产原料节约生产成本,具有良好的社会效益,是一种值得推广的粪便资源化利用模式。


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