養殖污水處理技術(shù)研究

　　一、養殖場(chǎng)污水現狀

　　近年來(lái)，由于養殖業(yè)的快速發(fā)展使得養殖污染成為農業(yè)污染的主要來(lái)源，養殖場(chǎng)污水的處理成為畜禽養殖業(yè)健康、可持續發(fā)展的主要因素。但是，研究表明，我國畜禽養殖規模仍繼續增加，養殖總量以每年8%的趨勢增長(cháng)。2015年畜禽養殖業(yè)COD排放量占農業(yè)污染源排放量的95%，畜禽養殖業(yè)NH3-N排放量占農業(yè)污染源排放量的79%，這將對環(huán)境造成的危害越來(lái)越大。

　　1.1 養殖場(chǎng)污水的來(lái)源

　　養殖場(chǎng)污水由畜禽尿液、飼料殘渣、殘余糞便、沖洗水等構成。有的養殖場(chǎng)污水還包括生產(chǎn)處理過(guò)程中產(chǎn)生的和人工生活產(chǎn)生的兩部分，前者是主要部分，尿液和沖洗水占了絕大部分。養殖場(chǎng)污水的產(chǎn)生量主要受養殖場(chǎng)的規模、動(dòng)植物的飲水方式、人工管理水平等多種因素的影響。研究表明不同的養殖場(chǎng)由于清糞方式的不同，用水量和污水排放量差異很大。

　　1.2 養殖場(chǎng)污水的特點(diǎn)現狀

　　規�；�養殖場(chǎng)所產(chǎn)生的污水主要是一些高濃度、高氨氮、高懸浮物、處理難度大的“三高”廢水。數量大、相對集中、處理難度大的特點(diǎn)導致其在處理過(guò)程中存在許多問(wèn)題。

　　1.2.1 數量大

　　首先是由于快速發(fā)展的養殖業(yè)帶來(lái)了許多的養殖專(zhuān)業(yè)戶(hù)和養殖場(chǎng)。其次是由于大部分豬場(chǎng)是漏板式的欄舍且采用水沖式清糞，這就會(huì )導致排水量很大。

　　1.2.2 相對集中

　　首先受人工管理方式的影響，沖洗欄舍的時(shí)間基本在早上或者晚上，這樣相對集中的時(shí)間會(huì )導致污水的產(chǎn)生也相對集中。另外農業(yè)生產(chǎn)是季節性的，大量集中的糞便和污水量使得周?chē)�的農田無(wú)法全部消納，對環(huán)境造成嚴重的危害。

　　1.2.3 處理難度大

　　首先，廢水固液混雜，濁度高，有機質(zhì)濃度較高，且富含氮、磷，極易腐敗。大量的糞便污水相對集中，難以運輸，無(wú)法在周?chē)�有限的土地上完全消化而成為重要的污染源，嚴重污染了周邊環(huán)境。其次，受自然和市場(chǎng)的雙重影響，有風(fēng)險，廢水處理費用高，人們往往在污水處理上資金投入少。另外，污水中抗生素和重金屬的殘留問(wèn)題也逐漸成為養殖場(chǎng)污水處理的重點(diǎn)。

　　二、養殖場(chǎng)污水處理技術(shù)研究進(jìn)展

　　養殖場(chǎng)污水的處理過(guò)程中存在各種各樣的問(wèn)題，對環(huán)境造成了嚴重的危害。不同的畜禽養殖場(chǎng)根據自身的規模、經(jīng)濟、環(huán)境等條件，污水處理技術(shù)也不盡相同。本文主要從源頭減量、生物處理、生態(tài)處理、混合處理技術(shù)四個(gè)方面來(lái)綜述養殖場(chǎng)污水處理技術(shù)研究進(jìn)展及應用情況。

　　2.1 源頭減量技術(shù)

　　源頭減量是指從源頭上來(lái)減少養殖場(chǎng)污水的產(chǎn)生。人們往往為了追求養殖業(yè)的快速發(fā)展，提高產(chǎn)量，會(huì )選擇在飼料中添加高蛋白，然而當動(dòng)物不能全部消化吸收時(shí)就會(huì )對隨著(zhù)糞便排出對環(huán)境造成一定的影響。這就需要采取合理的飼料配方，既滿(mǎn)足畜禽的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量的同時(shí)，又可以最大程度地減少糞便中氮、磷等的排放，降低環(huán)境污染。有些發(fā)達國家開(kāi)展“生態(tài)營(yíng)養飼料”，也就是在飼料的加工生產(chǎn)喂養過(guò)程中通過(guò)生態(tài)營(yíng)養配方技術(shù)來(lái)嚴格控制，使動(dòng)物的營(yíng)養系統達到平衡，最大限度地提高營(yíng)養物質(zhì)的利用效率。

　　2.1.1 生態(tài)營(yíng)養飼料配置技術(shù)的關(guān)鍵

　　(1)原料選擇。原料的選擇直接決定飼料產(chǎn)品的質(zhì)量，營(yíng)養變異小、消化率高的原料可以保證畜禽快速生長(cháng)的前提下，又可以達到排泄少、污染少的目的。首先，要選擇綠色畜產(chǎn)品的飼料原料，原料中綠色產(chǎn)品至少要達到90%;其次，消化率高、營(yíng)養變異少，研究表明消化率高的飼料可以使糞尿排出量減少5%;第三，無(wú)毒、無(wú)害、安全性高的原料選擇也至關(guān)重要。研究表明草地資源的選擇直接決定了牛羊的健康養殖。

　　(2)加工技術(shù)。飼料的加工質(zhì)量影響著(zhù)畜禽的消化吸收效果，不同的畜禽對飼料有著(zhù)不同的需求。豬飼料的顆粒一般會(huì )選擇在700～800μm，最常用的是膨化和顆�；�技術(shù)加工，這樣飼料的轉化率、消化率最高，也會(huì )破壞其中的有毒物質(zhì)，糞污排出量也會(huì )減少。(3)酶添加。據報道，日糧中添加植酸酶，能有效提高氮的利用率，排出量將會(huì )減少2%～5%;添加蛋白酶、聚糖酶等，可以促進(jìn)營(yíng)養的消化吸收;添加益生素，可以降低氮的排泄量2.9%～25%;盡量選擇一些高效、低吸收、無(wú)殘留的合理利用。

　　2.1.2 研究情況

　　養殖場(chǎng)污水的源頭減量化主要是靠生態(tài)營(yíng)養飼料的配置來(lái)實(shí)現，許多學(xué)者對此進(jìn)行了研究。通過(guò)4組實(shí)驗研究了生長(cháng)豬環(huán)保型飼料的配置，14.5%的日糧粗蛋白，0.4%總磷，另外可以使用枯草芽孢桿菌和有機微元素。對日糧纖維進(jìn)行研究，結果表明其嚴重影響豬的消化率。對飼料加工工藝和參數進(jìn)行優(yōu)化，從而提高飼料的加工質(zhì)量，降低污染的排放量。研究了微生物和酶制劑在秸稈發(fā)料飼料應用，結果表明微生物和酶制劑可以大大提高飼料的營(yíng)養成分，降低污染物的排放量。

　　2.2 生物處理技術(shù)

　　生物處理就是微生物通過(guò)自身的新陳代謝作用，把污水中的無(wú)機物轉化為有機物，從而使廢水得到凈化的一種方法。從需氧的角度來(lái)說(shuō)生物處理方法主要有厭氧生物法、好氧生物法。

　　2.2.1 厭氧好氧工藝的發(fā)展

　　厭氧生物處理法是指生物在無(wú)氧或缺氧條件下，利用自身的代謝作用分解污水中的有機污染物，使有機污染物轉化為無(wú)機物質(zhì)的一種方法。厭氧工藝從開(kāi)始的厭氧消化池，發(fā)展到厭氧濾器(AF)，厭氧流化床反應器(AFB)、上流式厭氧污泥床(UASB)厭氧折板式反應器(ABR)、升流式固體反應器(USR)、內循環(huán)厭氧反應器(IC)以及第三代膨脹顆粒污泥床反應器(EGSB和IC)。好氧生物處理法是利用好氧生物代謝作用分解污水中的有機污染物一種方法。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　主要由活性污泥法和生物膜法兩大類(lèi)別。

　　2.2.2 厭氧-好氧聯(lián)用技術(shù)

　　鑒于養殖場(chǎng)廢水的有機物濃度高，直接采用好氧處理，能耗太高，而相對來(lái)說(shuō)厭氧處理的費用低。直接采用厭氧處理的話(huà)，CODcr不達標。這就促使許多學(xué)者把厭氧好氧工藝結合起來(lái)，既能夠保證費用低，又可以實(shí)現污水達標排放。通常厭氧處理會(huì )用來(lái)制沼氣，供應養殖區和辦公區的用電需求。

　　對于厭氧好氧工藝組合，有許多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，取得了一定的效果。等把內循環(huán)高效厭氧反應器和A/O法結合應用于規�；�畜禽養殖場(chǎng)污水處理，結果顯示在水力停留時(shí)間縮短到1～1.5d，容積負荷達到5kgCOD/(m3/d)以上，COD的去除率達到75%。在厭氧-好氧生物濾池處理城市污水試驗的研究中表明厭氧-好氧生物濾池能夠有效去除污水中污染物，當CODcr、NH3-N、和SS的進(jìn)水分別為23mg/L、56mg/L和112mg/L，水力停留時(shí)間為8h，曝氣強度在0.5～0.6L/(m2/s)、CODcr、NH3-N、和SS的去除率分別在90%、75%、80%。等運用厭氧-3級好氧/缺氧生物膜工藝來(lái)處理農村生活污水，結果表明該工藝可以大大提高磷的去除率。

　　2.3 生態(tài)處理

　　生態(tài)處理是利用天然的水體或農田建立生態(tài)修復系統來(lái)凈化污水的一種方法。規�；�養殖場(chǎng)污水適合的生物處理方式主要有自然還田、氧化塘、人工濕地等，在偏離城市中心有閑置土地的農村地區比較常見(jiàn)，國外養殖場(chǎng)污水處理采用較多的是美國和澳大利亞，國內主要是在華東地區。

　　2.3.1 自然還田

　　自然還田是在養殖場(chǎng)的附近有農作物種植，利用養殖場(chǎng)污水和農田建立一個(gè)循環(huán)農業(yè)生態(tài)系統，通常采用自然沉淀或者隨雨水直接排出的方式，是目前重要的污染源，管理粗放。其關(guān)鍵是養殖場(chǎng)規模和農田耕作量，養殖場(chǎng)規模的大小與農田耕作量成正比，才能夠達到生態(tài)效益、經(jīng)濟效益最大化。污染物中營(yíng)養成分循環(huán)利用，可以降低化肥施用量，但是投資高。自然還田適于遠離市中心區，經(jīng)濟落后，有足夠農田的農村偏遠地區，同時(shí)豬場(chǎng)規模一般2萬(wàn)頭以下。

　　2.3.2 氧化塘

　　氧化塘是一種天然的或經(jīng)過(guò)一定人工修建的有機廢水處理池塘，其處理污水的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)水體自?xún)舻倪^(guò)程。凈化的過(guò)程中，既有物理因素，如絮凝、沉淀等，也有化學(xué)因素，氧化還原等，還有生物因素，氧化塘法主要適用于有舊河道、沼澤、荒地等的條件下，投資少，運行管理簡(jiǎn)單，可以和動(dòng)植物形成復合生態(tài)系統。但是受土地和氣候的影響比較大，土地和氣候會(huì )直接影響污染物的去除率及生態(tài)效益。等在談氧化塘處理集約化畜禽養殖場(chǎng)污水研究中明確了氧化塘法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件等，表明氧化塘按照占優(yōu)型的微生物種屬以及生化反應的差異，可以分為厭氧塘、兼性塘、好氧塘、曝氣4種類(lèi)型。

　　2.3.3 人工濕地

　　人工濕地是用人工筑成水池或溝槽，底面鋪設防滲隔水層，種植水生植物，從而使污水得到凈化。其關(guān)鍵是植物的選擇及土壤-濕生物-微生物復合系統的基本性質(zhì)特征。不同污染物需要不同的植物來(lái)去除。人工濕地法不僅起到污水凈化作用，而且可以通過(guò)天然的濕地環(huán)境，創(chuàng )造獨特的生態(tài)景觀(guān)。通過(guò)潛流人工濕地實(shí)驗，表明蘆葦和黑麥草可以富集Cr、Cu、Zn等重金屬，并且生長(cháng)速度快、適應能力強，可以用此構建人工濕地來(lái)處理養豬場(chǎng)的污水。等通過(guò)對比2種主要的紅樹(shù)植物木欖和秋茄對牲畜廢水的處理，結果表明對N、P的去除效果比較好。研究表明香根草和風(fēng)車(chē)草對污水中污染物COD的去除率達到80%以上。

　　2.4 混合技術(shù)處理

　　混合技術(shù)處理是為了有效地改善養豬場(chǎng)污水的質(zhì)量而選擇多種技術(shù)聯(lián)用的方法。為了解決養殖場(chǎng)的污染問(wèn)題，許多學(xué)者會(huì )選擇多種技術(shù)綜合運用，研究其最佳的處理條件及參數。

　　2.4.1 超聲波協(xié)同H2O2法

　　養殖場(chǎng)污水處理的影響因素有很多，處理時(shí)間、超聲波電流強度、H2O2用量等。多種因素的考慮需要設置正交實(shí)驗。通過(guò)超聲波協(xié)同H2O2來(lái)對養豬場(chǎng)污水進(jìn)行研究，結果得出了超聲波協(xié)同H2O2在電流0.7A、處理時(shí)間2min、H2O2用量3%時(shí)處理污水的效果最佳，COD量可降低95%以上，NH3-N含量可降至14～15mg/L，臭味也得到了改善，污水也由黑色變?yōu)闇\黃色。

　　2.4.2 自然生物處理和石灰混凝沉降

　　采用自然生物處理和石灰混凝沉降相結合的工藝來(lái)處理養殖場(chǎng)污水，通過(guò)檢測CODcr、TP、pH、細菌總數等一些指標的變化，確定適當的自熱處理天數，進(jìn)一步添加不同量的石灰來(lái)觀(guān)察不同階段廢水的處理效果，從而確定石灰添加量，結果表明“自然生物處理+石灰混凝沉降”工藝可以實(shí)現養殖場(chǎng)污水的快速處理。

　　2.4.3 改性黏土礦物的吸附

　　改性黏土礦物具有儲量豐富、吸附處理效果好、成本低、應用廣泛、再生簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的潛在使用價(jià)值。選擇改性后的凹凸棒土對糞便污水進(jìn)行吸附研究，結果表明在25℃、吸附時(shí)間為60min、pH為5、吸附用量為0.4g時(shí)，吸附效果最佳。對COD、TN、TP、NH4+-N、NO3--N、SS去除率可以達91.75%、80.06%、80.80%、83.78%、73.51%、90.20%。

　　結束語(yǔ)：

　　規�；�養殖場(chǎng)的快速發(fā)展，使養殖場(chǎng)廢水逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。為了適應不斷出現的污水問(wèn)題，人們一步步地將工藝技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng )新。本文主要從源頭減量、生物處理、生態(tài)處理、混合技術(shù)處理四個(gè)方面綜述了養殖場(chǎng)污水處理技術(shù)。源頭減量主要是配制生態(tài)營(yíng)養飼料，生物處理法鑒于費用和處理效果綜合考慮，一般厭氧好氧工藝結合起來(lái)使用�；旌咸幚碇饕�是多種技術(shù)的綜合運用。生態(tài)處理技術(shù)的關(guān)鍵是構筑生態(tài)修復系統，循環(huán)農業(yè)發(fā)展和人工濕地修復是未來(lái)生態(tài)處理的主要發(fā)展方向。另外，養殖場(chǎng)污水的處理技術(shù)仍需進(jìn)一步提高，相關(guān)政府部門(mén)應加大宣傳力度，完善法律法規，同時(shí)加大資金的投入，企業(yè)或科研單位則應加快技術(shù)的開(kāi)發(fā)創(chuàng )新，從而使污水得到更高效合理的利用。(來(lái)源：北極星水處理網(wǎng))