李彩丹++閆曉明

摘 要：該文簡(jiǎn)述了養(yǎng)殖場(chǎng)污水的產(chǎn)生特點(diǎn)，綜述了養(yǎng)殖場(chǎng)污水處理的幾種技術(shù)，并結(jié)合我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向進(jìn)行展望，為今后的研究工作提供一些參考。

關(guān)鍵詞：養(yǎng)殖場(chǎng)污水；處理技術(shù)；展望

中圖分類號(hào) X713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2017）06-0125-04

Research Progress and Prospects of Farm Waste Water Treatment Technology

Li Caidan1 et al.

（1Deparement of Biological & Environmental Engineering，Hefei University，Hefei 230013，China）

Abstract：This paper firstly explained the characteristics and origin of sewage from farms.Then some methods about technologies are reviewed in waste water.According to the development status of animal husbandry，the technologies were forecasted in the future to provide some evidences.

Key words：Sewage of livestock and poultry farm；Techniques of handling；Prospect

隨著畜牧業(yè)規(guī)模的增大及集約化、機(jī)械化程度的提高，規(guī)?；B(yǎng)殖逐漸成為畜牧業(yè)發(fā)展的重要組成部分。然而，規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)的發(fā)展，不僅為人們帶來(lái)了豐富的肉、禽、蛋、奶類食品，還帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題[1]。規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的高濃度、高氨氮、高懸浮物的“三高”類畜禽廢水，處理難度較大，成為污染水體的重要污染源[1]。因此養(yǎng)殖場(chǎng)污水的減量化、無(wú)害化處理迫在眉睫。

1 養(yǎng)殖場(chǎng)污水現(xiàn)狀

近年來(lái)，由于養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展使得養(yǎng)殖污染成為農(nóng)業(yè)污染的主要來(lái)源，養(yǎng)殖場(chǎng)污水的處理成為畜禽養(yǎng)殖業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展的主要因素[2]。但是，研究表明，我國(guó)畜禽養(yǎng)殖規(guī)模仍繼續(xù)增加，養(yǎng)殖總量以每年8%的趨勢(shì)增長(zhǎng)。2015年畜禽養(yǎng)殖業(yè)COD排放量占農(nóng)業(yè)污染源排放量的95%，畜禽養(yǎng)殖業(yè)NH3-N排放量占農(nóng)業(yè)污染源排放量的79%，這將對(duì)環(huán)境造成的危害越來(lái)越大。

1.1 養(yǎng)殖場(chǎng)污水的來(lái)源 養(yǎng)殖場(chǎng)污水由畜禽尿液、飼料殘?jiān)?、殘余糞便、沖洗水等構(gòu)成。有的養(yǎng)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[3]。養(yǎng)殖場(chǎng)污水的產(chǎn)生量主要受養(yǎng)殖場(chǎng)的規(guī)模、動(dòng)植物的飲水方式、人工管理水平等多種因素的影響。張克強(qiáng)[4]的研究表明不同的養(yǎng)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，見表1所示。

1.2 養(yǎng)殖場(chǎng)污水的特點(diǎn)現(xiàn)狀 規(guī)?；B(yǎng)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(shù)量大、相對(duì)集中、處理難度大的特點(diǎn)導(dǎo)致其在處理過(guò)程中存在許多問(wèn)題。

1.2.1 數(shù)量大 首先是由于快速發(fā)展的養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)了許多的養(yǎng)殖專業(yè)戶和養(yǎng)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(dǎo)致排水量很大。

1.2.2 相對(duì)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(duì)集中的時(shí)間會(huì)導(dǎo)致污水的產(chǎn)生也相對(duì)集中。另外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是季節(jié)性的，大量集中的糞便和污水量使得周圍的農(nóng)田無(wú)法全部消納，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)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(jī)質(zhì)濃度較高，且富含氮、磷，極易腐敗。大量的糞便污水相對(duì)集中，難以運(yùn)輸，無(wú)法在周圍有限的土地上完全消化而成為重要的污染源[5]，嚴(yán)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(xiǎn)，廢水處理費(fèi)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(yǎng)殖場(chǎng)污水處理的重點(diǎn)。

2 養(yǎng)殖場(chǎng)污水處理技術(shù)研究進(jìn)展

養(yǎng)殖場(chǎng)污水的處理過(guò)程中存在各種各樣的問(wèn)題，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害。不同的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)根據(jù)自身的規(guī)模、經(jīng)濟(jì)、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(yǎng)殖場(chǎng)污水處理技術(shù)研究進(jìn)展及應(yīng)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(yǎng)殖場(chǎng)污水的產(chǎn)生。人們往往為了追求養(yǎng)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(dāng)動(dòng)物不能全部消化吸收時(shí)就會(huì)對(duì)隨著糞便排出對(duì)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[6]。有些發(fā)達(dá)國(guó)家開展“生態(tài)營(yíng)養(yǎng)飼料”，也就是在飼料的加工生產(chǎn)喂養(yǎng)過(guò)程中通過(guò)生態(tài)營(yíng)養(yǎng)配方技術(shù)來(lái)嚴(yán)格控制，使動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)系統(tǒng)達(dá)到平衡，最大限度地提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用效率。

2.1.1 生態(tài)營(yíng)養(yǎng)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(yǎng)變異小、消化率高的原料可以保證畜禽快速生長(zhǎng)的前提下，又可以達(dá)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(dá)到90%；其次，消化率高、營(yíng)養(yǎng)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。張俞[7]的研究表明草地資源的選擇直接決定了牛羊的健康養(yǎng)殖。

（2）加工技術(shù)。飼料的加工質(zhì)量影響著畜禽的消化吸收效果，不同的畜禽對(duì)飼料有著不同的需求。豬飼料的顆粒一般會(huì)選擇在700～800μm，最常用的是膨化和顆粒化技術(shù)加工，這樣飼料的轉(zhuǎn)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(jù)報(bào)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(yǎng)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[8]。

2.1.2 研究情況 養(yǎng)殖場(chǎng)污水的源頭減量化主要是靠生態(tài)營(yíng)養(yǎng)飼料的配置來(lái)實(shí)現(xiàn)，許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究。張俞[7]通過(guò)4組實(shí)驗(yàn)研究了生長(zhǎng)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(jī)微元素。喬建國(guó)[9]對(duì)日糧纖維進(jìn)行研究，結(jié)果表明其嚴(yán)重影響豬的消化率。袁軍[10]對(duì)飼料加工工藝和參數(shù)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。趙萍[11]研究了微生物和酶制劑在秸稈發(fā)料飼料應(yīng)用，結(jié)果表明微生物和酶制劑可以大大提高飼料的營(yíng)養(yǎng)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(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)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(jī)污染物，使有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物質(zhì)的一種方法。厭氧工藝從開始的厭氧消化池，發(fā)展到厭氧濾器（AF），厭氧流化床反應(yīng)器（AFB）、上流式厭氧污泥床（UASB）[12]厭氧折板式反應(yīng)器（ABR）[13]、升流式固體反應(yīng)器（USR）[14]、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）[15]以及第三代膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（EGSB和IC）[16-17]。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(jī)污染物一種方法。主要由活性污泥法和生物膜法兩大類別。

2.2.2 厭氧-好氧聯(lián)用技術(shù) 鑒于養(yǎng)殖場(chǎng)廢水的有機(jī)物濃度高，直接采用好氧處理，能耗太高，而相對(duì)來(lái)說(shuō)厭氧處理的費(fèi)用低。直接采用厭氧處理的話，CODcr不達(dá)標(biāo)。這就促使許多學(xué)者把厭氧好氧工藝結(jié)合起來(lái)，既能夠保證費(fèi)用低，又可以實(shí)現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放。通常厭氧處理會(huì)用來(lái)制沼氣，供應(yīng)養(yǎng)殖區(qū)和辦公區(qū)的用電需求。具體處理工藝見圖1所示。

對(duì)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。董崢[18]等把內(nèi)循環(huán)高效厭氧反應(yīng)器和A/O法結(jié)合應(yīng)用于規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)污水處理，結(jié)果顯示在水力停留時(shí)間縮短到1～1.5d，容積負(fù)荷達(dá)到5kgCOD/（m3·d）以上，COD的去除率達(dá)到75%。方俊華[19]在厭氧-好氧生物濾池處理城市污水試驗(yàn)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(dāng)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(qiáng)度在0.5～0.6L/（m2·s）時(shí)，CODcr、NH3-N、和SS的去除率分別在90%、75%、80%。吳迪[20]等運(yùn)用厭氧-3級(jí)好氧/缺氧生物膜工藝來(lái)處理農(nóng)村生活污水，結(jié)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(nóng)田建立生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)來(lái)凈化污水的一種方法。規(guī)模化養(yǎng)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(nóng)村地區(qū)比較常見，國(guó)外養(yǎng)殖場(chǎng)污水處理采用較多的是美國(guó)和澳大利亞，國(guó)內(nèi)主要是在華東地區(qū)。

2.3.1 自然還田 自然還田是在養(yǎng)殖場(chǎng)的附近有農(nóng)作物種植，利用養(yǎng)殖場(chǎng)污水和農(nóng)田建立一個(gè)循環(huán)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，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(yǎng)殖場(chǎng)規(guī)模和農(nóng)田耕作量，養(yǎng)殖場(chǎng)規(guī)模的大小與農(nóng)田耕作量成正比，才能夠達(dá)到生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益最大化。污染物中營(yíng)養(yǎng)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(yuǎn)離市中心區(qū)，經(jīng)濟(jì)落后，有足夠農(nóng)田的農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)，同時(shí)豬場(chǎng)規(guī)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(jī)廢水處理池塘，其處理污水的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)水體自凈的過(guò)程[21]。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(yùn)行管理簡(jiǎn)單，可以和動(dòng)植物形成復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。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。李瑜[21]等在談氧化塘處理集約化畜禽養(yǎng)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(yīng)的差異，可以分為厭氧塘、兼性塘、好氧塘、曝氣4種類型，各類型的特征見表2。

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(shè)防滲隔水層，種植水生植物，從而使污水得到凈化[22]。其關(guān)鍵是植物的選擇及土壤-濕生物-微生物復(fù)合系統(tǒng)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(dú)特的生態(tài)景觀。趙穎[3]通過(guò)潛流人工濕地實(shí)驗(yàn)，表明蘆葦和黑麥草可以富集Cr、Cu、Zn等重金屬，并且生長(zhǎng)速度快、適應(yīng)能力強(qiáng)，可以用此構(gòu)建人工濕地來(lái)處理養(yǎng)豬場(chǎng)的污水。葉勇[23]等通過(guò)對(duì)比2種主要的紅樹植物木欖和秋茄對(duì)牲畜廢水的處理，結(jié)果表明對(duì)N、P的去除效果比較好。廖新俤[24]的研究表明香根草和風(fēng)車草對(duì)污水中污染物COD的去除率達(dá)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(yǎng)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(yǎng)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(yùn)用，研究其最佳的處理?xiàng)l件及參數(shù)。

2.4.1 超聲波協(xié)同H2O2法 養(yǎng)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(qiáng)度、H2O2用量等。多種因素的考慮需要設(shè)置正交實(shí)驗(yàn)。楊鐵金[28]通過(guò)超聲波協(xié)同H2O2來(lái)對(duì)養(yǎng)豬場(chǎng)污水進(jìn)行研究，結(jié)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 李雪梅[29]采用自然生物處理和石灰混凝沉降相結(jié)合的工藝來(lái)處理養(yǎng)殖場(chǎng)污水，通過(guò)檢測(cè)CODcr、TP、pH、細(xì)菌總數(shù)等一些指標(biāo)的變化，確定適當(dāng)?shù)淖詿崽幚硖鞌?shù)，進(jìn)一步添加不同量的石灰來(lái)觀察不同階段廢水的處理效果，從而確定石灰添加量，結(jié)果表明“自然生物處理+石灰混凝沉降”工藝可以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)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(chǔ)量豐富、吸附處理效果好、成本低、應(yīng)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。鄭露露[30]選擇改性后的凹凸棒土對(duì)糞便污水進(jìn)行吸附研究，結(jié)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(duì)COD、TN、TP、NH4+-N、NO3--N、SS去除率可以達(dá)91.75%、80.06%、80.80%、83.78%、73.51%、90.20%。

3 展望

近年來(lái)，養(yǎng)殖場(chǎng)污水的處理技術(shù)不斷改進(jìn)，但是仍然存在處理效率低、污染嚴(yán)重等各種各樣的問(wèn)題，對(duì)于環(huán)境治理的投入，往往會(huì)降低養(yǎng)殖場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。大規(guī)模的養(yǎng)殖場(chǎng)可以選擇處理厭氧-好氧、SBR等工藝來(lái)處理，加大對(duì)新技術(shù)研發(fā)的投資是有效治理養(yǎng)殖場(chǎng)污水的一個(gè)途徑。而對(duì)于小規(guī)模的養(yǎng)殖場(chǎng)而言，需要考慮周邊的環(huán)境，形成一個(gè)農(nóng)業(yè)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)，糞污還田、還塘，秸稈制作飼料等。為了更好地治理養(yǎng)殖場(chǎng)污水問(wèn)題，一些吸附性能好、廉價(jià)的材料有待于開發(fā)探索，比如說(shuō)非金屬黏土礦物材料的開發(fā)、秸稈的應(yīng)用，都可以對(duì)此進(jìn)行改性處理，再結(jié)合微生物篩選降解技術(shù)來(lái)降低養(yǎng)殖場(chǎng)污水中的污染物，這樣不僅可以降低成本，還可以減少土地的占用。另外養(yǎng)殖場(chǎng)廢水中殘留的重金屬和抗生素的去除方法研究也將成為今后研究的方向和重點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)的快速發(fā)展，使養(yǎng)殖場(chǎng)廢水逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。為了適應(yīng)不斷出現(xiàn)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(yǎng)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(yǎng)飼料，生物處理法鑒于費(fèi)用和處理效果綜合考慮，一般厭氧好氧工藝結(jié)合起來(lái)使用?；旌咸幚碇饕嵌喾N技術(shù)的綜合運(yùn)用。生態(tài)處理技術(shù)的關(guān)鍵是構(gòu)筑生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展和人工濕地修復(fù)是未來(lái)生態(tài)處理的主要發(fā)展方向。另外，養(yǎng)殖場(chǎng)污水的處理技術(shù)仍需進(jìn)一步提高，相關(guān)政府部門應(yīng)加大宣傳力度，完善法律法規(guī)，同時(shí)加大資金的投入，企業(yè)或科研單位則應(yīng)加快技術(shù)的開發(fā)創(chuàng)新，從而使污水得到更高效合理的利用。

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（責(zé)編：張長(zhǎng)青）