容积确定[2].doc

规模化猪场粪污处理沼气池容积确定规模化猪场粪污处理沼气池容积确定付秀琴1* 陈子爱2 邓良伟2**李健2**(1 成都市畜牧兽医学校，成都，610066；2 农业部沼气科学研究所，成都，610041)摘要摘要：本文根据不同规模猪场的猪群结构以及不同猪只粪尿排放量，采用最小二乘法，推导出猪场年出栏数与存栏数、年出栏数与粪污干物质排放量以及存栏数与粪污干物质排放量之间的关系式再根据粪污原料沼气产率，得出猪场粪污处理沼气产生量与存栏数的关系式最后，根据不同温度，不同类型沼气池的容积产气率，计算出不同规模的猪场分别在 10C ~15C、20C~25C 条件下，粪污处理所需地上式沼气池或水压式沼气池的容积关键词：关键词：猪场；粪污处理；沼气池；容积Volume Choosing of Piggery Waste TreatmentFu Xiuqin1 Chen Ziai2 Deng Liangwei2(1 Chengdu Pasturage 2 Biogas Scientific Research Institute of the Ministry of Agriculture, Chengdu, 610041)Abstract: Basing on pig structure of different scale piggery farm and waste discharge of different pigs, Expressions between annual amount of pig on sale and amount of pig on hand, between dry waste amount (TS) and annual amount of pig on sale, and between dry waste amount and amount of pig on hand are derived by means of least square method. Then, according to material biogas-producing rate of pig waste, Expressions between biogas yields of piggery waste treatment and amount of pig on hand is obtained. Finally, in the light of volume biogas-producing rate of two types of digestor under different temperature, volumes of digestor on ground and hydraulic digestor for waste treatment under temperature of 10C ~15C and 20C~25C are figured out.Keywords: piggery farm; waste treatment; digestor; volume *作者简介：付秀琴 (1968-)，四川都江堰人，讲师，主要从事畜牧教学工作** 通讯联系人** 通讯联系人当前，规模化猪场粪污处理通常有三种模式：厌氧-还田生态循环利用模式，厌氧-自然处理模式，厌氧-好氧工厂化处理模式[1]。

由于厌氧生物技术既可直接处理高浓度有机废物，又可回收沼气能源，是一种可持续的处理方法,很适合高浓度猪场粪污的前处理厌氧处理不但可以削减大部分污染负荷，有利于后续处理，而且可以出除大部分病原微生物和寄生虫卵，对于粪污还田利用，可以减少疾病传播的风险因此，大多数规模化猪场粪污处理涉及到厌氧发酵沼气池设计沼气池容积时，必须首先获得猪场粪污的浓度和数量确定浓度和数量的一种方法是依赖于实际测试，不仅工作量大，而且难以获得比较准确的数据；另一种方法是通过存栏猪的数量以及不同猪的排泄量确定，由于规模化猪场中，猪只大小不同、数量不同，不同猪的排泄量各不相同，对于粪污处理设计人员，一时难以收集比较齐全的这类资料对于，畜牧养殖人员，对于沼气的有关参数又不很清楚因此，很有必要推导出一个简便的规模化猪场粪污处理沼气产量和沼气装置容积计算公式或计算表以期对粪污处理设计人员和畜牧管理人员有所裨益1. 粪污排放量的确定粪污排放量的确定在不同资料中，猪粪污尿排放量差异很大这里根据日本、英国以及我国上海、赵恒斗[2,3]等的资料总结出规模化猪场粪尿排放量，如表 1猪尿中水分含量有的报道 97%，有的 98%，表 1 中猪尿水分含量取 97.5%。

粪便含水率按81.5%计按母猪与后备母猪、公猪与后备公猪之比为 3:1 加权计算母猪、公猪的粪污干物质(TS)平均排放量；而仔粪污 TS 平均值直接取哺乳仔猪与断奶仔猪TS 的平均；育肥猪 TS 平均值直接取 90 日龄与 180 日龄育肥猪 TS 的平均表 1 规模化猪场粪尿及其干物质排放量项目日龄(天)粪便排放量 (kg/头)尿排放量 (kg/头)粪尿排放总量(kg/头)TS 排放量(kg/头)TS 平均值(kg/头)生产母猪3655.05.510.51.060.919母猪 后备母猪1802.23.55.70.495公猪3653.06.99.90.7280.670公猪后备公猪1802.23.55.70.4950.9999 (1)式中 h-规模化猪场存栏数(头)；H-规模化猪场年出栏数(头)以表 2 中不同规模猪场的粪污干物质排放量(TS)对年出栏数回归，可得粪污干物质排放量(TS)与年出栏数的关系W=0.218H-0.129 r>0.9999 (2)式中 W-规模化猪场粪污干物质排放量(TS)（kg/d） ；H-规模化猪场年出栏数(头)。

以表 2 中不同规模猪场的粪污干物质排放量(TS)对存栏数回归，可得粪污干物质排放量(TS)与存栏数的关系W=0.378h-0.118 r>0.9999 (3)式中 W-规模化猪场粪污干物质排放量(TS)（kg/d） ；h-规模化猪场存栏数(头)因为猪场的年出栏数是计划指标，实际生产中，有较大的变动而存栏数是一个稳定的、实际的参数所以，式(3)更具实际意义规模化猪场的存栏数一般都在 50 头以上，因此式(3)中的截距可以忽略不计，于是式(3)可表示为：W=0.378h (4)2 规模猪场沼气潜在产量确定规模猪场沼气潜在产量确定沼气潜在产量与的粪污干物质排放量的关系可用下式表示：Q=Wrm (5)式中 Q-沼气产量(m3/d);W-规模化猪场粪污干物质排放量(TS)（kg/d）;rm-原料产气率(m3/kgTS);-粪污入池率(%)粪污的原料产气率受原料的质量和发酵条件的影响而有差异，在不同地区以及不同温度条件下，原料产气率也有很大差别根据农业部成都沼气科学研究所、辽宁能源所等五个研究单位测试：在发酵温度 35C，发酵周期 60 天条件下，粪污原料产气率在 0.224m3/kgTS-0.480m3/kgTS 之间，平均值为0.450m3/kgTS；在常温条件下(8C -25C)，粪污原料产气率在 0.25m3/kgTS-0.30m3/kgTS 之间[5]。

在全国范围内，不管是地下式还是地上式沼气池，常温条件下能达到 25C 时间很少，大多数是在 15C -23C 之间，而在实际设计中，粪污原料产气率一般采用 0.25m3/kgTS 或 0.30m3/kgTS因此，采用0.25m3/kgTS 与 0.30m3/kgTS 的平均值 0.275m3/kgTS 作为粪污原料产气率比较切合实际将式(4)及粪污原料产气率代如式(5)得：规模化猪场粪污处理沼气产量计算公式：Q=0.104h  (6)式中符号意义同前 3 规模化猪场粪污处理沼气池容积确定规模化猪场粪污处理沼气池容积确定在污水处理工程设计中，厌氧消化池容积可以根据水力停留时间或有机负荷确定，由于原料浓度差异很大，采用水力停留时间确定沼气池容积有很大局限性，因此，通常采用有机负荷进行设计而在沼气工程设计中，沼气池的容积产气率是一个很重要的参数因为：容积产气率(m3/m3.d)=容积负荷(kg TS/m3.d)原料产气率(m3/kgTS)，而在一定降解率和温度条件下，原料产气率是相对稳定的参数，所以，可以采用容积产气率进行沼气池容积设计。

因为：容积产气率(rv)=Q/V， (7)所以：V=Q/rv (8)式中 V-沼气池容积(m3);rv-容积产气率(m3/m3.d)；Q-沼气产量(m3/d)将式(6)代入式(8)得规模化猪场粪污处理沼气池容积计算式：V=0.104h  /rv （9）沼气池容积产气率因发酵工艺、温度以及地上式(采用高效厌氧工艺的大中型沼气池)还是地下式(水压式沼气池)而有很大差异，表 3 总结了不同温度条件下，地下式和地上式沼气池的容积产气率[5,6-8]表 3 不同温度条件下不同沼气池的容积产气率容积产气率(m3/m3.d) 温度(C) 大中型沼气池水压式沼气10-150.250.1020-251.00.25对于没有进行干清粪的规模化猪场，粪污全部进入沼气池进行处理，=100% ，将表 2、表 3 的数据代入式(9)就可得到不同规模猪场粪污全部入池的沼气池容积，见表 4表 4 规模化猪场粪污全部入池的沼气池容积(=100%)沼气池容积(m3)10C ~15C20C~25C年出栏数(头)存栏数(头)沼气产量(m3/d)大中型沼气池水压式沼气池大中型沼气池水压式沼气池100 576.06025200 11412.012050300 17418.07518075500 288301203001201000 57760240600602402500 1441150600150015060010000 576360024006002400200001152612004800120050000288153000120003000100000576006000240006000如果规模化猪场采用干清粪工艺将干粪清除作肥料，一般能清除 60%左右的粪污，那么能进入沼气池的粪污就只有 40%，即=40%。

将表 2、表 3 的数据代入式(9)就可得到干清粪规模化猪场粪污处理沼气池容积，见表 5表 5 干清粪规模化猪场粪污处理沼气池容积(=40%) 沼气池容积(m3)10C ~15C20C~25C年出栏数(头)存栏数(头)沼气产量(m3/d)大中型 沼气池水压式 沼气池大中型 沼气池水压式 沼气池100 572.42510200 1144.85020300 1747.27530500 2881250120501000 577241002401002500 1441602406006024010000 5763240100024002401000200001152648020005002000500002881512004800120010000057630240096002400几点说明：上述所推导出的计算式以及表 4、表 5 结果是使用配合饲料规模化猪场的情况，对分散户养以及采用传统饲养方法的规模化猪场不适用原料产率以及容积产气率是常温条件的数据，对于采用中温、高温发酵的情况不适用根据实际应用情况，地上式的大中型沼气池池容一般在 50m3以上，地下水压式沼气池池容一般在 3000m3以下。