摘 要：目前，養(yǎng)殖廢水的處理技術(shù)較為成熟，但黑膜氧化塘因具有處理成本低、易于管理和維護(hù)的特點(diǎn)深受養(yǎng)殖戶的青睞，有助于實(shí)現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖廢水的資源化利用。研究從黑膜氧化塘處理后產(chǎn)生的沼液沼渣還田標(biāo)準(zhǔn)、周邊需要配套的土地承載力和其他需要配套的輔助設(shè)施等方面探討了利用黑膜氧化塘處理養(yǎng)殖廢水的可行性，同時(shí)總結(jié)了黑膜氧化塘處理養(yǎng)殖廢水的優(yōu)缺點(diǎn)及對(duì)各類污染物的去除效率，并舉例說(shuō)明了黑膜氧化塘容積的設(shè)置要求，旨在為畜禽養(yǎng)殖廢水資源化利用提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：畜禽養(yǎng)殖廢水；黑膜氧化塘；還田；資源化利用

中圖分類號(hào)： X713 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-7909（2024）2-144-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.02.034

0 引言

隨著生活水平的提高，人們對(duì)肉、蛋、奶等產(chǎn)品的需求逐漸增加，畜禽養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)發(fā)展成我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；l(fā)展產(chǎn)生了大量養(yǎng)殖廢水。若養(yǎng)殖廢水沒(méi)有得到有效處理，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生較大影響，可能會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化、水生生物死亡、農(nóng)田土壤污染等環(huán)境問(wèn)題。2020年6月，生態(tài)環(huán)境部、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合發(fā)布的《第二次全國(guó)污染源普查公報(bào)》顯示，2017年畜禽養(yǎng)殖業(yè)造成的水污染物排放量中化學(xué)需氧量1 000.53萬(wàn)t、氨氮11.09萬(wàn)t、總氮59.63萬(wàn)t、總磷11.97萬(wàn)t，分別占全國(guó)水污染物排放量4項(xiàng)分項(xiàng)指標(biāo)的46.67%、11.50%、19.61%、37.95%。由此可見(jiàn)，畜禽養(yǎng)殖業(yè)水污染物的排放已成為全國(guó)水污染物排放的主要來(lái)源之一。畜禽養(yǎng)殖廢水無(wú)害化處理是有關(guān)科研人員重點(diǎn)關(guān)注的研究方向。

陳磊等［1］總結(jié)了規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)廢水處理的技術(shù)進(jìn)展，對(duì)比了物理化學(xué)法、生物法和生態(tài)與資源化處理養(yǎng)殖廢水的優(yōu)缺點(diǎn)及各類污染物的去除效率；徐圣君等［2］闡述了畜禽養(yǎng)殖廢水生物處理的原理、優(yōu)缺點(diǎn)等，表明厭氧消化是畜禽養(yǎng)殖糞污處理和資源化利用的途徑之一；付晶等［3］通過(guò)工程實(shí)例研究了UASB-A2/O工藝處理生豬養(yǎng)殖廢水，出水能夠達(dá)到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18596—2001）要求。目前，大部分研究?jī)H對(duì)養(yǎng)殖廢水的處理方法、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)介紹，或者針對(duì)某一種特定的方法進(jìn)行研究得出這種方法的可行性等，這些研究大部分以達(dá)標(biāo)排放為目的，將養(yǎng)殖廢水中的有機(jī)物分解消耗，但未將養(yǎng)殖廢水中的有機(jī)質(zhì)、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行資源化利用，從而造成了資源浪費(fèi)。此研究主要探討黑膜氧化塘處理養(yǎng)殖廢水的可行性，將養(yǎng)殖廢水變廢為寶，為畜禽養(yǎng)殖廢水資源化利用提供參考。

1 畜禽養(yǎng)殖廢水的特點(diǎn)及危害

1.1 畜禽養(yǎng)殖廢水的特點(diǎn)

畜禽養(yǎng)殖廢水主要由畜禽尿液、糞便殘?jiān)?、沖洗水等組成，廢水特征與畜禽種類、清糞方式、人工管理水平等因素密切相關(guān)。總體來(lái)看，畜禽養(yǎng)殖廢水是一種高濃度的有機(jī)廢水，廢水中含有高濃度的COD、BOD5、SS、氮、磷、病原微生物等。施勝利等［4］總結(jié)了養(yǎng)殖廢水污染物的濃度情況，干清糞情況下污染物濃度為：COD 918～2 710 mg/L、BOD5 685～4 820 mg/L、氨氮22.1～60.4 mg/L、總氮41.1～423 mg/L、總磷5.3～52.4 mg/L、懸浮物1 192～7 823 mg/L；水泡糞或水沖洗情況下污染物濃度為：COD 2 740～16 800 mg/L、BOD5 6 000～32 000 mg/L、氨氮70～1 780 mg/L、總氮97.5～1 790 mg/L、總磷13.2～293 mg/L、懸浮物15 000～18 000 mg/L。由此可知，污染物的濃度與清糞方式密切相關(guān)，干清糞比水泡糞方式污染物濃度低。雖然養(yǎng)殖種類、清糞方式等影響?zhàn)B殖廢水污染物的濃度，但是總體來(lái)看，養(yǎng)殖廢水的主要特點(diǎn)是有機(jī)負(fù)荷高、氮磷高、可生化性好、水質(zhì)水量變化較大，且可能含有大量致病菌。

1.2 養(yǎng)殖廢水的危害

基于以上特點(diǎn)，養(yǎng)殖廢水若處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生較大影響，甚至?xí)：θ祟惤】?。未處理的養(yǎng)殖廢水若排入水體，可能會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化、水生生物死亡，破壞水生生態(tài)平衡，甚至造成某些流行疾病的傳播；若排入周邊農(nóng)田，會(huì)造成大量有機(jī)質(zhì)在土壤中累積，使土壤環(huán)境中的氧化還原體系失去平衡，土壤環(huán)境呈還原性，不僅會(huì)影響農(nóng)作物的根系生長(zhǎng)，還會(huì)使土壤中原本處于惰性狀態(tài)的有害元素還原而被釋放，有害物質(zhì)在農(nóng)作物累積后通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，從而危害人類健康。因此，如何處理畜禽養(yǎng)殖廢水，使養(yǎng)殖廢水中的污染物實(shí)現(xiàn)綜合利用，是畜禽養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展的重點(diǎn)。

2 養(yǎng)殖廢水處理可行技術(shù)

畜禽養(yǎng)殖廢水的處理方法已經(jīng)較為成熟，相關(guān)部門發(fā)布了污染防治技術(shù)規(guī)范，以污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和污染控制技術(shù)為基礎(chǔ)，規(guī)定了畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防治工程技術(shù)要求。我國(guó)發(fā)布的畜禽養(yǎng)殖行業(yè)污染控制技術(shù)相關(guān)規(guī)范主要有《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防治技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 81—2001）、《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 497—2009）、《排污許可證申請(qǐng)與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 畜禽養(yǎng)殖行業(yè)》（HJ 1029—2019）等。目前，生物處理技術(shù)是處理養(yǎng)殖廢水較為成熟且應(yīng)用廣泛的工藝，主要分為厭氧、好氧、自然處理及組合工藝，企業(yè)可根據(jù)出水標(biāo)準(zhǔn)要求選擇合適的處理工藝。以上工藝中，黑膜氧化塘處理工藝因具有處理成本低、易于管理和維護(hù)的特點(diǎn)深受養(yǎng)殖場(chǎng)的青睞。此研究主要探討黑膜氧化塘處理養(yǎng)殖廢水的可行性，從污染物的去除效率、氧化塘容積設(shè)置、沼液沼渣還田標(biāo)準(zhǔn)、還田時(shí)需要配套的土地承載力及其他輔助設(shè)施等方面來(lái)探討該方法處理養(yǎng)殖廢水還田的可行性，旨在為畜禽養(yǎng)殖廢水資源化利用提供技術(shù)支撐。

3 黑膜氧化塘處理養(yǎng)殖廢水的可行性

3.1 黑膜氧化塘工藝介紹

黑膜氧化塘是“全封閉厭氧塘”，是在開(kāi)挖好的土方基礎(chǔ)上，用黑色高密度聚乙烯材料的土工膜將氧化塘底部、頂部密封成一體的超大型污水厭氧反應(yīng)器。在黑膜氧化塘內(nèi)，養(yǎng)殖廢水中的污染物在厭氧菌的作用下分解成二氧化碳、甲烷等。黑膜厭氧塘設(shè)置進(jìn)水口、出渣口、沼氣凈化設(shè)施等，具有厭氧發(fā)酵容積大、污水滯留時(shí)間長(zhǎng)，污水處理費(fèi)用低、管理簡(jiǎn)單，處理后的沼液、沼渣可還田作農(nóng)肥等優(yōu)點(diǎn)，適用于有充足土地承載力的中小型養(yǎng)殖場(chǎng)廢水的處理。

3.2 黑膜氧化塘處理養(yǎng)殖廢水的優(yōu)勢(shì)

①黑膜氧化塘具有耐高低溫、耐瀝青、耐酸堿等優(yōu)異性質(zhì)；對(duì)進(jìn)水懸浮物濃度無(wú)要求，不會(huì)造成污泥淤積和管道堵塞。

②黑膜氧化塘施工簡(jiǎn)單，建設(shè)成本低、周期短，安全性高，工藝流程短，運(yùn)行維護(hù)方便。

③黑膜氧化塘內(nèi)溫度穩(wěn)定，有利于厭氧菌發(fā)酵，即使在寒冷季長(zhǎng)、氣溫低的北方地區(qū)，黑膜沼氣池內(nèi)也可以保持常溫發(fā)酵溫度，污水處理效果好。

④黑膜氧化塘厭氧發(fā)酵容積大、污水滯留時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)行處理費(fèi)用低。

3.3 黑膜氧化塘對(duì)各污染物的處理效率

養(yǎng)殖廢水具有高COD、高氮磷的特點(diǎn)。張?，幍龋?］研究了不同季節(jié)肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)的氧化塘對(duì)各污染物的處理情況，發(fā)現(xiàn)pH值是影響處理效率的重要因素，經(jīng)氧化塘處理后總氮去除率為17.04%～78.9%，氨氮去除率為52.53%～78.86%，總磷去除率為26.98%～89.64%，COD去除率為50.25%～86.60%。由此可見(jiàn)，黑膜氧化塘對(duì)這些污染物均有一定的去除效率，去除率的高低與水溫、污水濃度、發(fā)酵時(shí)間等因素有關(guān)，但黑膜氧化塘的去除效率與厭氧工藝（UASB、USR等）、好氧工藝（SBR、接觸氧化、MBR）及組合工藝相比卻較低。

3.4 黑膜氧化塘容積的設(shè)置

一般情況下，黑膜氧化塘占地面積較大，適合周邊有充足種植面積的養(yǎng)殖場(chǎng)。容積的設(shè)置按照《畜禽養(yǎng)殖污水貯存設(shè)施設(shè)計(jì)要求》（GB/T 26624—2011）確定，容積為養(yǎng)殖污水體積、降雨體積、預(yù)留體積三者之和。養(yǎng)殖污水體積與飼養(yǎng)畜禽種類、數(shù)量、季節(jié)、清糞工藝有關(guān)；降雨體積根據(jù)25年來(lái)該設(shè)施每天能夠收集的最大雨水量與平均降雨持續(xù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算；預(yù)留體積按照設(shè)施的實(shí)際長(zhǎng)、寬及預(yù)留高度進(jìn)行計(jì)算，宜預(yù)留0.9 m高。

研究以北方某養(yǎng)殖場(chǎng)為例進(jìn)行黑膜氧化塘容積的計(jì)算。該養(yǎng)殖場(chǎng)年存欄生豬量為5 000頭，采用干清糞工藝，養(yǎng)殖場(chǎng)養(yǎng)殖污水產(chǎn)生量見(jiàn)表1。

降雨體積的計(jì)算應(yīng)根據(jù)該養(yǎng)殖場(chǎng)具體情況而定，如果設(shè)置雨污分流裝置，黑膜氧化塘只收集初期雨水，則降雨體積會(huì)遠(yuǎn)小于未設(shè)置雨污分流裝置的養(yǎng)殖場(chǎng)。該地區(qū)25年來(lái)最大降雨強(qiáng)度為110 mm/d，降雨時(shí)收集到黑膜氧化塘雨水的養(yǎng)殖場(chǎng)面積為50 000 m2，按照雨污合流進(jìn)行計(jì)算，最大降雨時(shí)間為2 d，則降雨體積為11 000 m3；如果按照雨污分流計(jì)算，只需將初期雨水（降水后15 min）收集到黑膜氧化塘，則收集的降雨體積為57.3 m3/次。

預(yù)留體積按照設(shè)施的實(shí)際長(zhǎng)、寬和預(yù)留高度進(jìn)行計(jì)算。該養(yǎng)殖場(chǎng)黑膜氧化塘設(shè)計(jì)的長(zhǎng)、寬均為80 m，預(yù)留高度按照0.9 m計(jì)算，則需要預(yù)留的體積為5 760 m3。

綜上，按照雨污合流計(jì)算，該養(yǎng)殖場(chǎng)需要設(shè)置的黑膜氧化塘的容積為44 135 m3；按照雨污分流計(jì)算，需要設(shè)置的黑膜氧化塘的容積為33 192.3 m3。通過(guò)以上數(shù)據(jù)可看出，養(yǎng)殖場(chǎng)需要設(shè)置較大容積的黑膜氧化塘來(lái)處理養(yǎng)殖廢水。

3.5 沼液、沼渣處置利用可行性分析

養(yǎng)殖廢水經(jīng)黑膜氧化塘充分處理后會(huì)產(chǎn)生沼液、沼渣。沼液、沼渣中含有豐富的腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、鉀等，具有刺激作物生長(zhǎng)、增強(qiáng)作物抗逆性及改善產(chǎn)品品質(zhì)的作用，是緩速兼?zhèn)涞膬?yōu)質(zhì)農(nóng)家肥。廢水經(jīng)黑膜氧化塘處理后還田不僅能提高廢水的資源化利用率，還能降低企業(yè)的運(yùn)行成本。養(yǎng)殖場(chǎng)選址一般在農(nóng)村地區(qū)，周圍需有充足的種植農(nóng)作物的土地，因此，沼液和沼渣可在農(nóng)作物施肥季節(jié)進(jìn)行還田施肥，實(shí)現(xiàn)資源化利用。郭二果等［6］研究了養(yǎng)殖廢水還田對(duì)土壤環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)施用三級(jí)氧化塘處理的養(yǎng)殖廢水6 a后，土壤的理化性質(zhì)、重金屬含量、營(yíng)養(yǎng)元素含量均發(fā)生了一定變化，但是土壤環(huán)境質(zhì)量仍處于較為清潔的安全狀態(tài)。因此，經(jīng)處理的養(yǎng)殖廢水進(jìn)行還田利用的方案是可行的。

3.5.1 沼液、沼渣還田標(biāo)準(zhǔn)要求

沼液、沼渣還田前需要達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求。為保證沼液、沼渣充分發(fā)酵腐熟，推薦發(fā)酵周期為90 d以上，處理后的沼液、沼渣中的蛔蟲(chóng)卵、糞大腸菌群數(shù)、有機(jī)質(zhì)、腐殖酸等各項(xiàng)指標(biāo)均應(yīng)滿足《畜禽糞便無(wú)害化處理技術(shù)規(guī)范》（GB/T 36195—2018）和《農(nóng)用沼液》（GB/T 40750—2021）等規(guī)范中的相關(guān)要求，以免造成二次污染。

3.5.2 沼液、沼渣還田土地承載力分析

經(jīng)黑膜氧化塘處理的沼液、沼渣達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)要求還田時(shí)，還需要對(duì)周邊土地承載力進(jìn)行分析，周邊需要配套充足的土地對(duì)沼液、沼渣進(jìn)行消化。根據(jù)《關(guān)于進(jìn)一步明確畜禽糞污還田利用要求強(qiáng)化養(yǎng)殖污染監(jiān)管的通知》（農(nóng)辦牧〔2020〕23號(hào)），糞污還田利用除了需要達(dá)到以上相關(guān)質(zhì)量要求外，還需要配套充足的土地消納面積。配套的土地消納面積應(yīng)滿足《畜禽糞污土地承載力測(cè)算技術(shù)指南》要求。該指南中指出，畜禽糞污土地承載力及規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)配套土地面積測(cè)算以糞肥養(yǎng)分供給和植物養(yǎng)分需求為基礎(chǔ)進(jìn)行核算，其中畜禽糞肥養(yǎng)分需求量與土壤肥力、作物類型和產(chǎn)量、糞肥施用比例有關(guān)，畜禽糞肥養(yǎng)分供給量與畜禽養(yǎng)殖量、糞污養(yǎng)分產(chǎn)生量、糞污收集處理方式有關(guān)，可根據(jù)該指南中的公式計(jì)算出最小的土地消納面積。

3.5.3 沼液、沼渣還田還需配套的設(shè)施

沼液、沼渣還田還需要配套一些輔助設(shè)施，以解決糞污資源化利用的 “最后一公里”問(wèn)題。根據(jù)《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防治技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 81—2001），在畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)與農(nóng)田之間，應(yīng)建立有效的污水輸送網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)車載或管道形式將處理后的污水輸送至農(nóng)田，嚴(yán)格控制污水輸送沿途的泄漏、遺灑現(xiàn)象。因此，種養(yǎng)結(jié)合的養(yǎng)殖場(chǎng)需要配套建設(shè)專屬管線及泵房，確保將處理后的養(yǎng)殖廢水輸送至周邊農(nóng)田，以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢水的資源化利用。專屬管線的建設(shè)能避免養(yǎng)殖廢水的肆意排放，同時(shí)也減輕了環(huán)境監(jiān)管部門的監(jiān)管壓力。

3.6 黑膜氧化塘處理養(yǎng)殖廢水的缺點(diǎn)

以上探討了黑膜氧化塘處理養(yǎng)殖廢水的可行性及使用該工藝需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，該工藝處理畜禽養(yǎng)殖廢水具有投資低、易管理、能實(shí)現(xiàn)廢水的資源化利用等優(yōu)點(diǎn)，但也有不能忽視的缺點(diǎn)。

①黑膜氧化塘僅對(duì)養(yǎng)殖廢水進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，不能達(dá)到直排或者灌溉利用標(biāo)準(zhǔn)；處理后的沼液、沼渣可作為肥料進(jìn)行還田利用，不能排入周邊水體。沼液、沼渣如果使用不當(dāng)會(huì)造成二次污染，污染周邊水體和土壤。

②黑膜氧化塘占地面積較大；廢水處理效果受溫度影響較大，高溫或低溫均會(huì)影響微生物的代謝速度，影響處理效果。

③黑膜氧化塘如果密封不嚴(yán)，惡臭氣體會(huì)逸出，對(duì)人體健康產(chǎn)生影響，因此不宜建在人員密集的地方。

4 問(wèn)題及展望

未處理的養(yǎng)殖廢水亂排放會(huì)造成周邊農(nóng)田和水體污染，利用目前較成熟的處理技術(shù)可以有效解決這個(gè)問(wèn)題。黑膜氧化塘工藝一般適用于有充足土地面積的中小型規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)，且周邊需有充足的種植農(nóng)作物的土地。對(duì)黑膜氧化塘處理后的養(yǎng)殖廢水進(jìn)行還田利用，不僅能減少肥料的施用，而且能充分利用水資源。此方法在實(shí)施過(guò)程中可能會(huì)存在一些問(wèn)題：①處理后的養(yǎng)殖廢水受地域和季節(jié)的限制，在非灌溉季節(jié)不能有效將處理后的廢水還田；②養(yǎng)殖戶環(huán)保意識(shí)淡薄，在缺乏監(jiān)管的情況下會(huì)將未達(dá)標(biāo)處理的廢水排入水體，污染周邊水體。

為解決以上問(wèn)題，筆者提出以下建議。①提高養(yǎng)殖場(chǎng)職工環(huán)保意識(shí)，聘請(qǐng)技術(shù)專家對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)職工進(jìn)行培訓(xùn)，將黑膜氧化塘污水治理技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中。②對(duì)規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行合理選址，根據(jù)周邊種植規(guī)模確定養(yǎng)殖規(guī)模，在建設(shè)前對(duì)黑膜氧化塘治理技術(shù)進(jìn)行可行性論證。③黑膜氧化塘處理后的廢水在非灌溉季節(jié)要進(jìn)行暫存，不能隨意排放，待灌溉施肥期來(lái)臨時(shí)再進(jìn)行還田利用；同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)的監(jiān)管，在規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)安裝在線監(jiān)控平臺(tái)，加大環(huán)境執(zhí)法力度，實(shí)現(xiàn)糞污資源化利用，打通從養(yǎng)殖場(chǎng)到種植地的“最后一公里”，促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)緊密結(jié)合，形成良性發(fā)展。

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