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        規(guī)?;i場污染物排放監(jiān)測與遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究

        2017-03-21 11:41:53許仙菊馬洪波張永春
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2016年11期
        關(guān)鍵詞:規(guī)?;i場厭氧發(fā)酵去除率

        許仙菊+馬洪波+張永春

        摘要:為準(zhǔn)確了解規(guī)?;B(yǎng)殖場畜禽糞尿等污染物的排放量及其遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,以江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動物科學(xué)研究基地規(guī)?;B(yǎng)豬場為研究對象,對規(guī)?;i場污水排出口和厭氧發(fā)酵處理排出口的污水的周年四季進(jìn)行了連續(xù)3 d的監(jiān)測。結(jié)果表明:被研究的規(guī)?;i場,每年產(chǎn)生的污水中化學(xué)需氧量(COD)為16.6 t,總氮(TN)為3.8 t,總磷(TP)為0.6 t,年排放COD為8.0 t,TN為2.5 t,TP為0.4 t。按養(yǎng)殖場年存欄3 127頭計算,養(yǎng)殖場產(chǎn)污系數(shù)分別為COD 5.32 kg/(頭·年)、TN 1.21 kg/(頭·年)、TP 0.20 kg/(頭·年),養(yǎng)殖場排污系數(shù)分別為COD 2.56 kg/(頭·年)、TN 0.79 kg/(頭·年)、TP 0.11 kg/(頭·年)。通過厭氧發(fā)酵處理后,一年四季對豬場污水中COD、TN和TP有很好的去除效果。其中豬場污水中COD去除率為42.6%~61.1%,TN的去除率為56.2%~78.2%,TP的去除率為50.3%~88.4%。這為規(guī)模化養(yǎng)殖場的污染物排放量及其污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究提供了依據(jù)。

        關(guān)鍵詞:規(guī)?;i場;厭氧發(fā)酵;去除率;排污系數(shù)

        中圖分類號: X713 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A

        文章編號:1002-1302(2016)11-0495-03

        近年來,隨著中國畜牧業(yè)的發(fā)展,規(guī)模化、集約化養(yǎng)殖場越來越多,由于畜禽糞便量大,且不能得到有效利用,再加上糞便處理利用設(shè)施運行效果差,這就導(dǎo)致規(guī)?;i場排泄物及其轉(zhuǎn)化廢棄物對環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重[1-2]。規(guī)?;⒓s化養(yǎng)殖場的排泄物如何處理以及處理措施的消減率越來越受到人們的關(guān)注。日益減少的農(nóng)田能否吸納規(guī)模化養(yǎng)殖場污染物的排放以及預(yù)測區(qū)域農(nóng)田畜禽承載量,以往研究多集中于我國規(guī)?;B(yǎng)殖場的糞尿產(chǎn)生量[1,3-4]、預(yù)測區(qū)域農(nóng)田畜禽承載量[3]、污染系數(shù)的測算[5-7]及測算方法的比較[8-9]上,對規(guī)?;B(yǎng)殖場處理下養(yǎng)分遷移規(guī)律及消減率研究較少。因此,本研究以江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動物科學(xué)研究基地豬場為例,研究了規(guī)模化豬場污染物排放與污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,以期為污染物的治理提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 供試材料

        試驗在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動物科學(xué)研究基地豬場進(jìn)行。該豬場年存欄量3 127頭,其中保育805頭、育肥1 876頭、母豬428頭、公豬19頭。采用干清糞工藝,豬糞直接送進(jìn)附近的有機肥廠,養(yǎng)殖場及周邊無糞便丟棄情況。污水收集設(shè)施完善,建有日處理100 m3的厭氧發(fā)酵沼液污水處理工程。厭氧發(fā)酵沼液污水處理工程一年四季正常運轉(zhuǎn)。豬場污水處理工藝及采樣點設(shè)置見圖1。

        1.2 試驗設(shè)計

        規(guī)?;i場污染物排放的主要影響因素有氣候條件、糞便收集清理方式、糞便污水處理利用方式等。本研究擬從基礎(chǔ)調(diào)查入手,采用典型監(jiān)測和理論分析相結(jié)合的方法,對典型規(guī)?;i場的糞便污水排放量及其特征污染物濃度進(jìn)行周年監(jiān)測,掌握規(guī)?;i場污染特點和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。

        周年監(jiān)測:對六合規(guī)?;B(yǎng)殖場(該養(yǎng)殖場污水利用方式是“豬場—沼液—農(nóng)田”)實行周年監(jiān)測,分夏(2012年6月19—21日)、秋(2012年9月26—28日)、冬(2012年12月24—26日)、春(2013年3月4—6日)4個季節(jié)進(jìn)行,每個季節(jié)對項目點豬場用水量、污水量進(jìn)行連續(xù)3 d監(jiān)測。同時獲得飼料量及其特性、糞便量及其污染物濃度、污水原水產(chǎn)生量及其污染物濃度、污水處理量及處理各階段污染物濃度。豬場用水量采用水表計量。豬場污水量采用量水槽法進(jìn)行計量。每個季節(jié)監(jiān)測時,每天取污水原水、污水處理各階段水樣各500 mL,測定化學(xué)需氧量(COD)、TN(總氮)、TP(總磷)含量。

        開展1次監(jiān)測點豬場飼料量、糞便量調(diào)查,并取樣測試。取母豬、公豬、保育豬、育肥豬飼料樣品各500 g,檢測指標(biāo)為含水率和TN、TP含量。取豬場糞便樣品500 g,檢測指標(biāo)為含水率和TN、TP含量。

        1.3 數(shù)據(jù)分析

        根據(jù)項目點周年監(jiān)測結(jié)果,并與理論計算相結(jié)合,獲得規(guī)?;i場主要污染物排放情況,掌握典型規(guī)?;i場主要污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 典型豬場水體污染物溯源分析

        由圖2和圖3可以看出,被調(diào)查豬場每天飼料投入中TN為182.4 kg/d,沖洗水投入中TN為0.13 kg/d。其中:可收集的糞便中TN含量為21.08 kg/d,占11.5%;污水中TN含量為 10.35 kg/d,占5.7%。每天飼料投入中TP為 17.23 kg/d,沖洗水投入中TP為0.01 kg/d。其中,可收集的糞便中TP含量為 7.53 kg/d,占44%;污水中TP含量為 1.73 kg/d,占10%。

        2.2 典型豬場污染物排放與消減情況分析

        經(jīng)測算(圖4),養(yǎng)殖場每年產(chǎn)生的污水中COD為16.6 t,TN為3.8 t,TP為0.6 t,年排放COD為8.0 t,TN為2.5 t,TP為0.4 t。

        按養(yǎng)殖場年存欄3 127頭計算,養(yǎng)殖場產(chǎn)污系數(shù)分別為COD 5.32 kg/(頭·年)、TN 1.21 kg/(頭·年)、TP 0.20 kg/(頭·年),養(yǎng)殖場排污系數(shù)分別COD 2.56 kg/(頭·年)、TN 0.79 kg/(頭·年)、TP 0.11 kg/(頭·年)(表1)。

        2.3 典型豬場污染物遷移規(guī)律分析

        2.3.1 COD去除情況分析

        根據(jù)污水原水、處理過程各階段水質(zhì)測量數(shù)據(jù),分別進(jìn)行污水處理各階段化學(xué)需氧量、TN、TP去除率計算,并繪制折線圖,掌握典型豬場污水污染物遷移規(guī)律,其中去除率為處理后的濃度除以處理前的濃度,結(jié)果見圖5。

        從圖5可以看出,養(yǎng)殖污水經(jīng)厭氧發(fā)酵處理后,監(jiān)測季COD濃度變化為126.0~240 mg/L,均達(dá)到了畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 8596—2001)要求(COD限值為 400 mg/L),對COD具有很好的去除效果。厭氧發(fā)酵對COD去除率為42.6%~61.1%,其中春秋2季COD去除率較高,夏冬2季較低。

        2.3.2 TN去除情況分析

        從圖6可以看出,養(yǎng)殖污水經(jīng)厭氧發(fā)酵處理后,監(jiān)測季TN濃度變化為20.7~89.7 mg/L。厭氧發(fā)酵對TN去除率為56.2%~78.2%,其中春夏2季TN去除率較高,其次是秋季,冬季TN去除率最低。

        2.3.3 TP去除情況分析

        從圖7可以看出,養(yǎng)殖污水經(jīng)厭氧發(fā)酵處理后,監(jiān)測季TP濃度變化為5.2~15.9 mg/L。除了春季,其他季節(jié)均達(dá)到了畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 8596—2001)要求(TP限值為8 mg/L)。厭氧發(fā)酵對TP去除率為50.3%~88.4%,TP去除率秋季最高,其次是冬季,然后是春夏季。

        3 討論

        養(yǎng)豬業(yè)的規(guī)模集約化經(jīng)營中,如果豬糞尿不及時處理與利用, 將直接影響豬場及周邊的生態(tài)環(huán)境。規(guī)模化豬場污染物排放的主要影響因素有氣候條件、糞便收集清理方式、糞便污水處理利用方式等。規(guī)模化養(yǎng)豬場廢棄物處理技術(shù)中,厭氧方式處理是規(guī)?;i場糞污處理的核心。本研究表明,被研究的規(guī)?;i場,通過厭氧發(fā)酵處理后,一年四季對豬場污水中COD、TN和TP有很好的去除效果。其中豬場污水中COD去除率為42.6%~61.1%,TN的去除率為56.2%~78.2%,TP的去除率為50.3%~88.4%。何志平等的研究表明四川省一家規(guī)模化養(yǎng)豬場(水沖糞+沼氣池+農(nóng)田)的主要污染物經(jīng)過厭氧發(fā)酵后COD、TN和TP去除率分別為41.3%、24.46%和48.25%,而標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖小區(qū)(干清糞+沼氣池+農(nóng)田)的主要污染物經(jīng)過厭氧發(fā)酵后COD、TN和TP去除率分別為65.48%、59.67%和68.13%[5]。本研究結(jié)果與何志平等研究的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖小區(qū)的研究結(jié)果相近,這可能與糞便的處理方式有關(guān),兩者都采用了干清糞的處理方式。

        本研究的規(guī)模化養(yǎng)殖場每年產(chǎn)生的污水中COD為 16.6 t、TN為3.8 t、TP為0.6 t,年排放COD為8.0 t、TN為2.5 t、TP為0.4 t。按養(yǎng)殖場年存欄3 127頭計算,養(yǎng)殖場產(chǎn)污系數(shù)分別為COD 5.32 kg/(頭·年)、TN 1.21 kg/(頭·年)、TP 0.20 kg/(頭·年),養(yǎng)殖場排污系數(shù)分別為COD 2.56 kg/(頭·年)、TN 0.79 kg/(頭·年)、TP 0.11 kg/(頭·年)。董紅敏等對于北京市某養(yǎng)豬場進(jìn)行分析,結(jié)果表明,該豬場保育、育肥和妊娠母豬3個階段的COD產(chǎn)污系數(shù)分別為每頭252.8、479.6、493.4 g/d,TN分別為每頭20.4、33.2、43.7 g/d,TP分別為每頭3.48、6.06、9.93 g/d,在該豬場廢棄物處理系統(tǒng)的運行情況下,計算得出了該場保育、育肥和妊娠母豬3個階段的排污系數(shù)COD分別為每頭44.9、64.1、22.5 g/d,TN分別為每頭14.1、20.9、36.3 g/d,TP分別為每頭1.0、1.8、0.4 g/d[9]。與之相比,本試驗中所得的集約化養(yǎng)豬場COD、TN和TP的產(chǎn)污、排污系數(shù)均較低,其原因可能是由于豬場COD、TN和TP的產(chǎn)生量與豬的種類、生長期、飼料、天氣條件等因素有關(guān)。

        4 結(jié)論

        本研究豬場每天飼料投入中TN為182.4 kg,沖洗水投入中TN為0.13 kg。其中,可收集的糞便中TN含量為 21.08 kg,占11.5%;污水中TN含量為10.35 kg,占5.7%。每天飼料投入中TP為17.23 kg,沖洗水投入TP為0.01 kg。其中,可收集的糞便中TP含量為7.53 kg,占44%;污水中TP含量為1.73 kg,占10%。

        養(yǎng)殖場每年產(chǎn)生的污水中COD為16.6 t、TN為 3.8 t、TP為0.6 t,年排放COD為8.0 t、TN為2.5 t、TP為 0.4 t。按養(yǎng)殖場年存欄3 127頭計算,養(yǎng)殖場產(chǎn)污系數(shù)分別為COD 5.32 kg/(頭·年)、TN 1.21 kg/(頭·年)、TP 0.20 kg/(頭·年),養(yǎng)殖場排污系數(shù)分別COD 2.56 kg/(頭·年)、TN 0.79 kg/(頭·年)、TP 0.11 kg/(頭·年)。

        本研究豬場,通過厭氧發(fā)酵處理后,一年四季對豬場污水中的COD、TN和TP有很好的去除效果。其中COD去除率為42.6%~61.1%,TN去除率為56.2%~78.2%,TP去除率為50.3%~88.4%。

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