周立平 高程達(dá) 劉克鋒

（北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院 北京 102206）

畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)的研究探討

周立平 高程達(dá) 劉克鋒

（北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院 北京 102206）

畜禽養(yǎng)殖廢水和工業(yè)廢水、生活污水并稱為影響我國(guó)水體的三大污染源。根據(jù)現(xiàn)階段畜禽養(yǎng)殖廢水處理出現(xiàn)的矛盾和問(wèn)題提出未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)；畜禽養(yǎng)殖業(yè)的污染防治將以大力發(fā)展資源回收、提倡能源回收與農(nóng)業(yè)綜合利用以及發(fā)展清潔生產(chǎn)，將末端治理與源頭控制相結(jié)合為前提進(jìn)行研究。針對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢水特點(diǎn)，以物化與生化相結(jié)合方法處理，利用膜生物反應(yīng)器 （MBR）技術(shù),將養(yǎng)殖廢水的凈化處理與農(nóng)業(yè)灌溉緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢水的再生資源化利用，緩解農(nóng)業(yè)用水緊缺現(xiàn)狀，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和改善人居環(huán)境。

廢水處理；畜禽廢水；膜生物反應(yīng)器；生物技術(shù)

1.引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)，規(guī)?；⒓s化的畜禽養(yǎng)殖業(yè)得以迅猛發(fā)展，成為我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。這些養(yǎng)殖場(chǎng)的發(fā)展一方面滿足了城市居民對(duì)肉類、禽蛋類食物的大量需求，另一方面也成為污染水體的重要污染源。我國(guó)每年畜禽養(yǎng)殖的廢水排放量超過(guò)10億噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)全國(guó)工業(yè)廢水與生活廢水排放量總和。同時(shí)畜禽廢水水量波動(dòng)大，含渣量、有機(jī)物和氮磷濃度高，處理技術(shù)不夠成熟，管理運(yùn)行成本高。目前我國(guó)有很多規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)開(kāi)展了畜禽養(yǎng)殖廢水的處理工作，可是規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)的廢水處理出水水質(zhì)絕大部分尚未達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。因此畜禽養(yǎng)殖業(yè)大力發(fā)展所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重，它不僅影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還危及生態(tài)安全，這已成為人們普遍關(guān)注的社會(huì)問(wèn)題。目前，我國(guó)每年約產(chǎn)生畜禽糞便45億噸，其化學(xué)需氧量 （COD）遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我國(guó)工業(yè)廢水和生活污水之和。畜禽養(yǎng)殖污染已成為繼工業(yè)污染、生活污染之后的第三大污染源，成為我國(guó)農(nóng)村污染的主要原因之一。因此，為有效減少畜禽養(yǎng)殖廢水對(duì)環(huán)境的污染，保證畜禽養(yǎng)殖業(yè)的穩(wěn)步健康發(fā)展，因地制宜地研究開(kāi)發(fā)畜禽養(yǎng)殖廢水高效、低成本的處理技術(shù)就顯得尤為重要。

2.畜禽養(yǎng)殖業(yè)的污染現(xiàn)狀

畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)就是一個(gè)很大的污物排放場(chǎng)。畜禽養(yǎng)殖業(yè)正向規(guī)?；?、集約化發(fā)展，對(duì)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，部分區(qū)域流域的空氣、地表水和地下水的污染程度已相當(dāng)嚴(yán)重。

畜禽糞便過(guò)多導(dǎo)致隨處堆放，堆積的糞便就會(huì)在厭氧條件下，分解釋放出氨氣、硫化氫、甲基硫醇、三甲基胺等酸味、臭味的刺激性氣體，對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)周邊的大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染，揮發(fā)到大氣中的氣體還會(huì)引起酸雨的形成。

畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)排出的污水中含有大量氮、磷和有機(jī)污染物等大量污染物質(zhì)，排放到河流中，嚴(yán)重污染水質(zhì)。這種高濃度的有機(jī)廢水吸收水中的氧氣，使水體因缺氧而變黑發(fā)臭，大量的氮、磷等富集營(yíng)養(yǎng)物使水中藻類爆發(fā)，導(dǎo)致魚蝦缺氧死亡，等等，導(dǎo)致水質(zhì)不斷惡化。廢水對(duì)周邊農(nóng)民的生產(chǎn)生活也帶來(lái)了極大影響，有些地區(qū)已對(duì)集中飲用水源地構(gòu)成嚴(yán)重威脅，人若長(zhǎng)期或大量飲用，可能誘發(fā)癌癥。

畜禽糞便中含有大量的鈉鹽和鉀鹽，如果直接用于農(nóng)田，過(guò)量的鈉和鉀通過(guò)反聚作用而造成某些土壤的微孔減少，使土壤的通透性降低，破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤質(zhì)量，造成農(nóng)作物減產(chǎn)或死亡。而且殘留在土壤中的N、P等物質(zhì)還將會(huì)通過(guò)土壤滲入地下，污染地下水，將導(dǎo)致地下水中NO2、N、NO3濃度升高，使土壤板結(jié)、酸化。另外，畜禽糞便中大量的病原微生物和寄生蟲蟲卵，也將通過(guò)污染水源及粉塵等方式危害養(yǎng)殖場(chǎng)及周圍人群。

3.畜禽養(yǎng)殖廢水的資源化利用技術(shù)

實(shí)施養(yǎng)殖污染物的治理，關(guān)鍵問(wèn)題要實(shí)施廢水的達(dá)標(biāo)治理和資源化利用。養(yǎng)殖廢水是污染源，同時(shí)也是可利用的資源，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢水的資源化利用，變廢為寶，才是污染治理的良好途徑。

目前養(yǎng)殖廢水處理的核心工藝處理技術(shù)為：固液分離一水解酸化一厭氧消化一好氧生化一生化過(guò)濾四級(jí)處理過(guò)程，廢水經(jīng)過(guò)全過(guò)程處理后，可以按 《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GBl8596-2001標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，排放廢水可以澆灌附近農(nóng)田 （滿足 （農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）GB5084-92）。厭氧產(chǎn)生的沼氣作燃料使用及綜合利用，固液分離出的廢棄物加工后成顆粒肥料和液體肥料，達(dá)標(biāo)后排出的水可作景觀水、沖洗水回用及綜合利用，整個(gè)過(guò)程既解決廢水治理問(wèn)題，又綜合利用有用資源，具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

畜禽糞便作飼料是畜禽糞便綜合利用的重要途徑。糞便含有各種營(yíng)養(yǎng)成分，據(jù)分析，畜禽所采食的飼料70%未經(jīng)吸收排出體外。使用畜禽糞便作飼料，就是充分利用飼料中剩余的各種養(yǎng)分和飼養(yǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的有用成分。

畜禽糞便中含有大量的有機(jī)物及豐富的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的寶貴資源。數(shù)千年來(lái)，農(nóng)民一直將它作為提高土壤肥力的主要來(lái)源。過(guò)去采用填土、墊圈的方法或堆肥方式將畜禽糞便制成農(nóng)家肥。如今，伴隨著集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的發(fā)展，人們開(kāi)展了對(duì)畜禽糞便肥料化技術(shù)的研究。當(dāng)前研究得最多的是堆肥法。堆肥是處理各種有機(jī)廢棄物的有效方法之一，是一種集處理和資源循環(huán)再生利用于一體的生物方法。是把收集到的糞便摻入高效發(fā)酵微生物如EM（有效微生物群），調(diào)節(jié)糞便中的碳氮比，控制適當(dāng)?shù)乃?、溫度、氧氣、酸堿度進(jìn)行發(fā)酵。這種方法處理糞便的優(yōu)點(diǎn)在于最終產(chǎn)物臭氣少,且較干燥,容易包裝、撒施，而且有利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育。常規(guī)堆肥存在的問(wèn)題是處理過(guò)程中有NH3的損失，不能完全控制臭氣，而且堆肥需要的場(chǎng)地大，處理所需要的時(shí)間長(zhǎng)。有人提出采用發(fā)酵倉(cāng)加上微生物制劑的方法，可以減少NH3的損失并能縮短堆肥時(shí)間。在一些畜禽有機(jī)肥生產(chǎn)廠,常采用的方法有厭氧發(fā)酵發(fā)法、快速烘干法、微波法、充氧動(dòng)態(tài)發(fā)酵法。隨著人們對(duì)無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品需求的不斷增加和可持續(xù)發(fā)展的要求，對(duì)優(yōu)質(zhì)商品有機(jī)肥料的需求量也在不斷擴(kuò)大，用畜禽糞便制成有機(jī)肥具有很大市場(chǎng)潛力。

畜禽糞便轉(zhuǎn)化成能源在草原上采用的是直接燃燒。目前對(duì)于集約化養(yǎng)殖場(chǎng)，大多是水沖式清除畜禽糞便的，糞便含水量高，對(duì)這種高濃度的有機(jī)廢水，目前常采用厭氧消化法。厭氧消化法具有低成本、低能耗、占地少、負(fù)荷高等優(yōu)點(diǎn)，是一種有效處理糞便和資源回收利用的技術(shù)。它不但提供清潔能源 （沼氣），解決中國(guó)廣大農(nóng)村燃料短缺和大量焚燒秸桿的問(wèn)題，還能消除臭氣、殺死致病菌和致病蟲卵，解決了大型畜牧養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞便污染問(wèn)題。另外，發(fā)酵原料或產(chǎn)物可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼料，發(fā)酵液可以用作農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)添加劑。目前，這種工藝已經(jīng)成熟，很多地方都已建立了沼氣池。截止到上世紀(jì)末1996年底,全國(guó)已建成大中型沼氣工程460座，池容積達(dá)到目的13萬(wàn)m3，年處理農(nóng)業(yè)廢棄物3000萬(wàn)t，全年產(chǎn)氣達(dá)2000萬(wàn)m3。厭氧發(fā)酵工藝雖然能接受高濃度的畜禽糞水，其出水濃度也高，通過(guò)厭氧發(fā)酵工藝處理的污水很難達(dá)標(biāo)排放，而且其處理能力受很多因素的影響，一次性投資大，沼氣池殘料難出。另外，發(fā)酵時(shí)間也比較長(zhǎng)，長(zhǎng)達(dá)15d，甚至1個(gè)月。隨著畜禽糞便污水對(duì)環(huán)境的污染日益嚴(yán)重，人們對(duì)厭氧發(fā)酵處理工藝進(jìn)行了大量的研究，開(kāi)發(fā)了一系列新型厭氧處理反應(yīng)器，其處理效率、出水效果都有所提高。

4.畜禽廢水的處理趨勢(shì)

隨著畜禽糞便污染的加劇，國(guó)內(nèi)已有部分養(yǎng)殖場(chǎng)開(kāi)始利用各項(xiàng)技術(shù)對(duì)畜禽糞便進(jìn)行減量化處理、資源化利用,但是普遍采用的是單一的治理技術(shù),糞便利用率低、遺留問(wèn)題難解決。對(duì)于畜禽糞便這種嚴(yán)重污染環(huán)境的寶貴資源，必須把現(xiàn)有的資源化技術(shù)在一定程度上進(jìn)行科學(xué)組合，綜合治理，使畜禽糞便得到多層次的循環(huán)利用，才能有效地解決養(yǎng)殖業(yè)的環(huán)境污染問(wèn)題。例如，先對(duì)畜禽糞便進(jìn)行固液分離，把分離出的固體堆肥、生產(chǎn)蚯蚓或飼料，然后液體用厭氧發(fā)酵法處理，發(fā)酵后產(chǎn)物中沼渣堆肥，沼氣用來(lái)照明或采暖，最后把剩余的液體再用好氧法進(jìn)一步處理。這樣通過(guò)固液分離技術(shù)、厭氧技術(shù)、好氧技術(shù)的綜合處理，既提高了對(duì)畜禽糞便處理的效果和綜合利用率，又取得了良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前,把幾種方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)使用已成為畜禽糞便資源化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

為了控制畜禽沖洗廢水對(duì)水體的污染，應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展清潔生產(chǎn)，從源頭上減少畜禽廢水的排放。在環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的今天，畜禽養(yǎng)殖業(yè)將面臨巨大的挑戰(zhàn)，改革傳統(tǒng)生產(chǎn)模式勢(shì)在必行，已經(jīng)越來(lái)越多的養(yǎng)殖業(yè)走上了環(huán)境友好與資源節(jié)約型之路。大力推廣干清糞工藝和合理設(shè)計(jì)規(guī)劃養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與設(shè)施，有助于從源頭上減少畜禽廢水對(duì)受納水體的污染，也減少了污水處理的難度和費(fèi)用。同時(shí)，應(yīng)著力宣傳使用綠色飼料和添加劑，減少飼料中有毒有害或容易富集的添加劑如重金屬、瘦肉精等，不僅能從源頭上減少污染物的產(chǎn)生，也有利于畜禽養(yǎng)殖工業(yè)的健康長(zhǎng)效發(fā)展。因此，開(kāi)展清潔生產(chǎn)，減少糞污產(chǎn)生和排放與污染物處理相結(jié)合才是養(yǎng)殖業(yè)污染防治的首要任務(wù)。

5.結(jié)語(yǔ)

發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)，由于沼氣厭氧技術(shù)在中間起紐帶作用，因而形成了養(yǎng)殖業(yè)一能源一農(nóng)業(yè)、種植業(yè)一經(jīng)濟(jì)收益一養(yǎng)殖業(yè)的良性循環(huán)。然而，畜禽養(yǎng)殖業(yè)承受不起費(fèi)用較高的污水處理工藝，因此對(duì)于畜禽養(yǎng)殖廢水的處理只能采用投資少、運(yùn)行和管理成本較低且效果好的工藝。所以，尋找高效節(jié)能的處理方法在資源與能源問(wèn)題日益突出的今天尤為重要，開(kāi)發(fā)具有高效節(jié)能處理畜禽廢水的處理設(shè)備和組合工藝是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、建設(shè)和諧社會(huì)的重要途徑，以物化和生化處理結(jié)合的組合工藝以其經(jīng)濟(jì)性和高效性將會(huì)受到越來(lái)越多的關(guān)注。

（略）