中国人口的分布呈现出西部人口密度低东部人口密度高的明显特点。以黑龙江黑河及云南腾冲为两点划一条直线(黑河-腾冲一线,也称胡焕庸线,由中国地理学家胡焕庸在1935年提出),该线东南侧占据国土面积的43%的土地上居住着中国94%的人口,人口与土地资源的矛盾较为突出。
胡焕庸线
自2018年8月份中国报道第一例非洲猪瘟疫情起,至今已经过了整整3年时间。随着疫情的影响,生猪养殖行业的准入条件不断提高,中小养猪散户的不断退出,给规模化的养猪企业空出巨大的市场空间。
大量养猪项目的落地需求给选址带来巨大的困难,适合于规模化养猪场建设的土地越来越少,因此,在更小的土地上能建设更大产能的楼房养猪模式在一定程度上解决了这个问题。当然,新的养猪模式也给养猪场环保解决方案提出了新的需求,接下来,笔者将与大家一同探讨楼房养猪场的环保规划与设计。
养猪场的设计关键为仔细考量人、猪、料、物、污的流向设计,以及在其流向上不同区域生物安全等级的分级、定界与控制措施的生物安全规划,其中猪、污与环保规划密切相关。
猪只流向的规划,基于生物安全的要求及楼房养猪猪只转运的问题,需要仔细考量猪只转运的措施。楼房养猪场正常猪只转运用赶猪坡道或升降机,病死猪及分娩产物设置升降机,尽量避免使用商用电梯,电梯作为特种设备,需要按规定进行年检,现有生物安全防疫形势下难以实现。
病死猪或分娩产物到达底部后通过场内拉病死猪的车辆转运至无害化处理区界限处,界限处设置物理隔断,一般为路面设置高低台阶隔断或者设置病死猪滑道,被动避免病死猪无害化处理区与生产区之间的车辆、人员可以在无生物安全措施的情况自由流动。
病死猪升降机单独设置
病死猪滑道
楼房猪舍粪污的清出模式与运输系统的设置也是设计的关键点,影响到全场的生物安全防控的效果及末端粪污处理的压力。
规模化养猪场的粪污清出模式主要有以下几种,不同的粪污清出模式各有优劣:v型刮板清粪:难以要做到各层间完全阻隔、施工困难、难以实现猪舍良好气密性;平刮板清粪:荷载小、易于施工,可通过管道排出做到各层完全阻隔,但氨气挥发较大;水泡粪:工艺成熟、易于施工,各层完全阻隔,气密性易保障,但荷载较大,后端环保压力大 。因此,结合生物安全、工程建设及环保等综合考量,分娩舍、保育舍等对气密性要求高的猪舍采用液泡粪清粪模式,其余猪舍采用平刮板清粪模式。
在平刮与液泡粪的粪污清出模式下,楼房养猪的粪污运输系统一般设计为管道运输。楼房养猪排污水因较高的地势,污水势能大,容易使其余楼层的拔粪塞被顶起或者排污系统的窨井处喷污水,需要设置消能井或者泄压管道,保障排污系统正常运行。
近几年来,随着规模化高密度养殖模式的发展,以及选址存在的一些问题,臭气扰民已经成为养猪场对周围居民产生影响的最直接表现。统计表明环保局收到的因养殖场臭气的投诉占养殖类环保投诉的75%以上,臭气问题的解决已经成为各方最迫切的诉求。
楼房养猪场因其更高的养殖密度、排气的烟囱效应以及地块问题离居民区更近,臭气更容易造成对周围居民的影响,因此,从选址上规避养猪场臭气对居民的影响是解决的主要办法,也是最有效的办法,选址阶段快速识别这些环境敏感点就显得尤为重要。那么我们可以通过哪些手段或工具来帮助我们在选址阶段识别评估地块周围的环境敏感点呢,下面简要介绍一些工具和方法。
通过卫星地图软件(GPS工具箱、奥维互动地图、两步路等)查看,在选址地块上情况下,打开软件允许软件获取位置信息即可定位查看;不在项目上情况下,取得地块经纬坐标或者KML、KMZ文件导入谷歌地球等软件,即可查看地块周围情况。通过卫星地图软件,可以初步查看地块周围的居民区、河湖水库、道路等环境敏感信息,对地块是否适用做出快速初步判断。
河湖水库信息
除卫星图上明显可见的环境敏感点之外,还有一些不易全面了解的环境敏感信息,可以通过一个网页工具来查询,为绿网(http://v2.lvwang.org.cn)。绿网以政府发布的公共信息为基础,建立了全国最大的环境开放数据库,包括环评、污染源、环境质量、生态四大类十四小类环境数据,包含了企业从建立、过程监管、直至关停的全生命周期的环境管理数据。绿网环境数据库的建立,也是改善不同部门和不同层级数据共享的试验。现绿网无法通过经纬度或者kml文件准确定位,在地块现场的情况下,在手机浏览器输入v2.lvwang.org.cn,同意获取位置信息即可准确定位所在位置。
不在地块现场的情况下,可先通过卫星地图软件准确定位,通过地块周围的地名,在绿网搜索栏中搜索地名定位,然后手动调整位置精确定位,过网页内的数据界面,可以查询相关环境敏感点。建议规避居民区、河湖水库、饮用水源保护区、水质监测断面等环境敏感点选址。
绿网界面
对于完成选址确定需要推进建设猪场的地块,如果周围有居民区等环境敏感点,则需要对猪舍排气系统做除臭处理。那么,养猪场臭气的主要成分是什么,有什么处理方法。许多研究表明,养猪场臭味物质成分复杂,多达上百种,其中主要的臭味物质为氨气(53%),硫化氢12%,三甲胺(14%),二甲胺(12%),脂肪酸(5%),酚、甲硫醚和吲哚(0.4%)。舍内部和周围的臭气与尘埃紧密相关。
猪舍内部和周围的尘埃可影响人们对臭气的感知量,还会影响臭气的传播距离。臭味气体可被吸附在尘埃粒子之上而随夹带尘埃的风传播到远处,在尘埃离开猪舍之后其上的臭气就会缓慢地释放出来。基于猪舍内部环控设计的需求,猪舍内部的换气周期很短,通风量很大。养猪场臭气的特点就是流量大,浓度低,成份复杂。
对于养猪场臭气的处理,行业内也在不断的探索高效经济的处理模式,通过对比试验不同的处理方法,普遍认为在风机端设置喷淋除臭墙是目前较为可行的方法。除臭墙内填充不同的填料、除臭墙的厚度及喷淋除臭液的类型均会影响除臭效果。填料的选择要从比表面积、孔隙率、清洁难易程度、填料淋湿后自重及对风机风压的影响等方面考虑,其中对风压的影响要着重关注,避免影响风机的通风效果。通过实验表明在相同厚度情况下多面空心球对风压的影响比多孔pp填料影响更加的明显,因此建议填料选用多孔pp填料。
多面空心球填料风压实验
多孔pp填料风压实验
喷淋除臭墙
前文有提到现在规模化高密度养猪场主要的几种粪污清出方式,分别为V刮清粪、平刮清粪和液泡粪。不同的清粪模式下收集到的粪渣量与污泥产量有明显差异,而污泥产量又深刻影响环保区固废的处理能力及环保区整体的运行费用。V刮清粪模式使用已经较少,这边主要讨论平刮清粪与水泡粪。
以10000头母猪场(仔猪断奶出栏)为例,在污水做深度处理模式下猪粪与污泥的产量,平刮:猪粪:污泥=1:1=13m³:13m³,水泡:污泥:猪粪=8:2=25.8m³:6.5m³,平刮模式下污水处理系统加50目细网二次过滤,能减少20%左右污泥产量(不同企业不同饲喂量不同泡粪时间及污水处理工艺均会对产生的量有影响,以上数据仅供参考)。污泥主要来源于污水处理系统的不同阶段:预处理阶段(初沉池或气浮池排泥)、生化处理阶段(厌氧排泥及二沉池排泥)、物化处理阶段(混凝沉淀及深度处理)。污泥性状:含水率高达75%-90%,透气性差,含混凝剂、絮凝剂。
污水处理区产生的污泥
污泥的处置是业内比较棘手的环保问题。全场猪舍均为液泡粪模式情况下,污泥产量占污水处理系统固废产生量的80%以上,且固液分离出的粪渣热值低,发酵升温效果差。大量的污泥要有效处理的话需要采购大量的辅料,辅料无法有效的进行消杀,生物安全无法保障,全场液泡粪模式从生物安全和成本的角度考虑都不符合液泡粪的设计初衷,因此不建议养猪场全场采用液泡粪清粪模式。平刮模式下,污泥通过与粪渣及发酵成品料按比例混合均匀,进入相应发酵设施内都能进行有效的发酵处理。
因此可知,污泥若要得到有效的处理,首先从源头清粪模式上就要避免全场液泡粪模式,污水处理预处理阶段要进行充分的固液分离,减少污泥产量。处理过程要加强管理,根据不同污泥量及含水率配比不同的粪渣及有机肥成品回料量,严格控制混合物料含水率,保障透气性,从而使混合物料能有效发酵处理。
环保系统的规划设计与养猪场全场的规划设计是有机一体的,楼房养猪的模式的特殊性对养猪环保规划设计提出新的要求。因此,环保系统的规划设计要结合楼房养猪的特点与平层养猪的共性综合考虑,打造适用的系统方案,为养猪场的环保高压红线装上保险丝。