我国畜禽环保问题现状及典型案例分享

2017-11

绿倍生态科技有限公司GREEN PAC BiO韩芳祖 副董事长

01

02

03

04

养殖环保的挑战

畜禽污水还田的计算方式

废水处理案例分享

微藻：养殖环保的希望

CONTENTS

01 养殖环保的挑战

我国畜禽环保处于无序状态，在严苛的政策压力大环境下，控制碳排放将长时间内是我们工作的重中之重。

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中国养猪产业，年出栏达7亿头，粪污20亿吨，目前多半处理困难，在中国持续的环保压力下， 都有很大排放达标的刚性需求。

福建省闽江流域因猪场污染水源排放严重不达标，拆迁5万个猪场，已削减463万头生猪。

我国大豆原料的全面进口让畜禽环保的氮排放处于非正常代谢循环状态，控制氮排放是我们工作的难点。

• 大量外来氮元素以动物粪便的形式存放在中国的土地上。

• 1992年• 出口：200万吨大豆

• 2016年• 进口大豆：8391万吨

• 国产大豆：1250万吨

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我国生猪的养殖密度极大，废水急需常规处理工艺以外技术

耕地面积/万平方公里

母猪存栏/万头

母猪密度头/平方公里

荷兰 1.9 109 57

丹麦 2.6 99 38

中国 135.0 4598 34

四川 6.8 458 67

河南 8.1 433 53

湖南 4.2 394 94

中国主要养猪省份密度极高，达到丹麦的2.5倍。所以，中国存在常规养殖废水

处理工艺以外其他技术需求。

标准来自2014年 《畜禽养殖业水污染物排放标准》征求意见稿

中国畜禽养殖污水排放标准日趋严格，但最终的标准从仍未定稿，可以预见的是要求一定会越来越严格。

02 畜禽污水还田的计算方式

美国超大型猪场：固液分离+厌氧消化+还田施肥

美国的各大型猪场一般都采用了固液分离、厌氧消化(即沼气发酵)和沉淀等工艺单元。由于科技的发展，每个单元均有创新。例如：大型沼气装置过去是大型钢混结构的纺缍形池，后发展为UASB(上流式厌氧污泥床反应器)技术的钢混矩形池。近来澳大利亚又出现没有顶盖的采用特种胶布制成的三相分离器的UASB型池。一般使出水的BOD降低到1800 mg／L(估计COD为3000 mg／L)，然后排放到牧草地作灌溉之用。

沼肥还田标准：一头存栏猪0.5-3.5亩农地

标准来自NYT 2065-2011 沼肥施用技术规范假设：一头母猪每天产30L粪便；一头肥猪每天产10L粪便

每头存栏 沼液还田所需农地面积母猪 1.5 – 3.5 亩肥猪 0.5 – 1 亩

中国养殖业产生粪便总量已远超过耕地所需养分我们需要新的技术再利用粪便中营养

物种 存栏量（亿只/头）

年产粪便量（亿吨）

耕地面积（亿亩）

单位施肥量（吨/亩）

中国沼肥施用规范

禽 20 0.4

猪 3 15

牛 1.4 70

中国合计 86 20/10* 8.6 约4吨/亩

禽 20 0.4

猪 0.6 3

牛 0.9 45

美国合计 49 26/13 1.9-3.8

*中国耕地种植指数约50% **主要数据来源FAOSTAT 2011

中国农业大学 施正香

根据施正香老师的测算，水泡粪工艺，一个万头猪场一天产生的污水量为50吨左右，基本符合实情

氮 稻谷 小麦 蔬菜 瓜果

y/kg 600 450 7500 3000

a/kg 2.2 3 0.4 0.5

A/kg 13.20 13.50 30.00 15.00

耕地面积 6818 6667 3000 6000

新鲜猪粪养分含量

养分比例万头猪场

/吨

氮（N） 0.5-O.6% 90

磷（P2O5)0.5-0.55% 99

钾（K2O) 0.34-0.45% 81

TN=0.5%×360天×50吨=90吨/年 总面积=90吨÷（560kg×2.2÷100）=6818亩

根据以上标准文件数据测算，一个万头猪场，种养结合最少需要3000-6818亩耕地消纳猪场粪便养分。

03 废水处理案例分享

湖北省某规模猪场种养结合沼气发电项目（1800方/日）

厌氧工艺：全混合厌氧发酵工艺（CSTR） 3700方×4#

配备2M瓦沼气发电机组

配套3万亩土地、山林种植苗木花卉

山东省某规模猪场生化处理工艺流程图（300方/日）

山东省某规模猪场A/O系统处理工艺流程图（300方/日）

设计水质数据 出水水质数据

A2/O系统设计进出水数据

监测项目 水质数据

废水水量 300m3/d

pH值 6～9 化学需氧量（COD）

≤15000mg/L

生化需氧量（BOD5）

≤7200mg/L

SS ≤5000mg/L

氨氮 ≤1500mg/L

监测项目 水质数据

废水水量 300m3/d

pH值 6～9

化学需氧量（COD）

≤200mg/L

生化需氧量（BOD5）

≤100mg/L

SS ≤100mg/L

氨氮 ≤80mg/L

序号 名称 容积/m³

1 中转池 200

2 调节池 300

3 UASB反应器 3000

4 中间沉淀池 100

3000m³

5 优活菌池 990

6 中间池 40

7 A/O系统A池 550

8 A/O系统O池 1150

9 A/O系统沉淀段 100

10 二沉池 100

11 污泥浓缩池 60

设计流量：300方/天

厌氧停留时间：10天

优活菌池停留时间：3.3天

A池停留时间：38小时

O池停留时间：82小时

好氧沉淀段：3.5小时

二沉池停留时间：3.5小时

污泥量：60方/天（含水99.5%）

A2/O系统土建基础数据

序号 名 称 台 数 单台功率 装机容量 开时间 工作容量

1 污水提升泵1 5台（3开2备） 0.75kw 3.75kw 24h 2.25kw

2 污水提升泵2 3台（2开1备） 7.5kw 22.5kw 24h 15kw

3 菌液回流泵 2台（间歇运行） 0.75kw 1.5kw 24h 0.75kw

4 污水回流泵 2台（1开1备） 2.2kw 4.4kw 24h 2.2kw

5 污泥回流泵 2台（1开1备） 1.1kw 2.2kw 24h 1.1kw

6 鼓风机1 2台（1开1备） 30kw 60kw 20h 25kw

7 鼓风机2 2台（1开1备） 37kw 74kw 24h 37kw

8 固液分离机 2台 2.2kw 4.4kw 12h 2.2kw

9 潜水搅拌机1 2台 1.5kw 3.0kw 10h 1.25kw

10 潜水搅拌机2 2台 4.0kw 8.0kw 24h 8.0kw

11 气浮系统 1套 5.5kw 7.0kw 24h 5.5kw

12 扩培系统 1套 1.1kw 1.1kw 24h 1.1kw

13 照明及其他 --- 0.2kw 0.2kw 12h 0.10kw

14 总计 193.05kw 101.45kw

A2/O系统设备装机功率、使用功率基础数据

电费=101.45kw×24h×0.48元/度÷300方水/天=3.90元/方水

1）NH4++1.5O2 NO2

-+2H++H2O

2）NO2-+0.5O2 NO3

-

3）6NO3-+2CH3OH 6NO2

-+2CO2+4H2O

4）6NO2-+3CH3OH 3N2+3CO2+3H2O+6OH-

A2/O脱氮除磷系统流程图

天津市宝坻区某猪场使用微藻系统现况

COD（mg/L）

BOD（mg/L）

SS（mg/L）

总氮（mg/L）

氨氮（mg/L） pH

2015上半年指标 138 2.6 36 23 2.5 7.73

2014年讨论稿国家标准

150 40 150 70 40 6-9

*2014年二次征求意见稿

- 产业化水处理设施（80 m3/天）- 自2014年12月至今持续运营中- 达到出水指标的最低成本方案

厌氧发酵、微藻系统

微藻系统养藻池

藻泥

达标水循环利用

藻粉

微藻系统流程实景图

离心浓缩

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天津市宝坻区某猪场微藻系统水处理流程

04 微藻：养殖环保的希望

0℃

50℃

pH 5-10

极地雪衣藻 chlamydomonas nivalis

盐生杜氏藻 Dunaliella salina

小球藻亚种 Chlorella sorokiniana

高效吸收氨氮 小球藻亚种 Chlorella sorokiniana UTEX 2805

富含虾青素 雨生红球藻 Haematococcus pluvialis

绿球藻亚种 Chlorococcum sp.NIES-2850 富含叶酸

小球藻亚种 Chlorella vulgaris XOmega3 高达50%

微藻，自然宝藏

效果：1. 出水数值 COD <150 mg/L、氨氮 <40 mg/L2. 回收微藻替代蛋白及功能型饲料原料3. 非常低的土地需求4. 负温室气体排放效应

猪场粪便

净水

植物功能型蛋白

微藻吸收

微藻系统价值

中国废水“多出来”的养分可以透过微藻还原功能性蛋白需求

• 地球上最大的供氧来源-海洋里产生的氧气可能

有一半以上是Prochlorococcus marinus产生的。 Nadis, S. (2003).

• 地球上最大的二氧化碳消费者 – 1公斤微藻的产生可以消耗1.5-2.0公斤的二氧化碳(相当于一般高等植物的2-4倍).

• 最有效率的蛋白质生产者(相当于黄豆的3.4倍).

中国废水“多出来”的养分可以透过微藻还原功能性蛋白需求

中国每年理论上“多出来”5吨/亩的废水 = 50亿立方米 = 5百万吨微藻干物质

= 250万吨蛋白质，是年进口量8400万吨蛋白质等同量的5-7%。实际上废水利用

率无法100%，这个潜在市场远高于此！

物种 存栏量（亿只/头）

年产粪便量（亿吨）

耕地面积（亿亩）

单位施肥量（吨/亩）

中国沼肥施用规范

禽 20 0.4

猪 3 15

牛 1.4 70

中国合计 86 20/10* 8.6 约4吨/亩

禽 20 0.4

猪 0.6 3

牛 0.9 45

美国合计 49 26/13 1.9-3.8

项目 1%藻粉 3%藻粉 1%鱼粉 3%鱼粉 合计 只采食量g

采食量kg

0.10 0.17 0.14 0.12 0.53 23.04

0.36 0.29 0.28 0.28 1.21 52.61

0.23 0.22 0.19 0.15 0.79 29.26

占比%

18.87 32.08 26.42 22.64 100.00

29.75 23.97 23.14 23.14 100.00

29.11 27.85 24.05 18.99 100.00

平均比重 25.91 27.96 24.54 21.59

1%、3%添加藻粉与P-鱼粉对比

%

各组之间统计无明显差异

，3%藻粉与3%P-鱼粉相

比有增加采食量的趋势

(P=0.08)

微藻于小猪料替代P级鱼粉实验：有充分替代性

可持续的新蛋白供应微藻 = 功能型蛋白 = 收入

1. 水产水质调整剂– 活藻有效降解水中氨氮，提高水产养殖效率– 维持水中氨氮低于0.2 mg/L

2. 代鱼粉– 替代日趋昂贵的鱼粉蛋白– 小猪、鱼类已能有效替代，采食量及料肉比改善

3. 高端海产养殖育苗饵料– 獐子岛虾夷扇贝育苗饵料– 海参、扇贝、虾等水产品饵料

4. 核苷酸等萃取物– 高价值萃取物，作为饲料添加剂使用

蛋白PLUS!綠藻Chlorella 之保健功能

產品形態 功效 目前已知發表篇數

包括粉末、錠狀、熱水抽出物

抑腫瘤及轉移抗致變劑 12

吸附重金屬及其它有毒物 9增加抗菌力 6降血膽固醇 3預防肝損傷 2降血糖 1預防胃潰瘍 3抗輻射照射 1促進乳酸菌生長 1抑皮膚癌及發炎 1促進動植物細胞生長 2抗氧化 1

感谢聆听，请指正！