精品資料（2021-2022年收藏的）畜禽養(yǎng)殖廢水的處理分析

1、畜禽養(yǎng)殖廢水的處理內(nèi)容提要： 改革開放以來，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展以及人民生活水平的不斷提升，人民對禽畜產(chǎn)品的需求也日漸增長。在國家一系列加速禽畜業(yè)發(fā)展的政策推動下，禽畜業(yè)養(yǎng)殖由原來的分散經(jīng)營飼養(yǎng)、頭目少的小戶型養(yǎng)殖不斷的轉型為大型的集約化、規(guī)?；某擎?zhèn)養(yǎng)殖。但在提高管理與肉品水平以及增加經(jīng)濟收入的同時，也造成糞尿過度集中，沖洗水大量增加等問題，給生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力。該文主要綜述畜禽養(yǎng)殖廢水的來源、水質特點以及危害，同時重點介紹幾種畜禽養(yǎng)殖廢水處理工藝。關鍵詞： 畜禽養(yǎng)殖廢水 處理技術1 畜禽養(yǎng)殖廢水的來源及水質特點畜禽養(yǎng)殖廢水指由畜禽養(yǎng)殖場產(chǎn)生的尿液、全部糞便或殘余糞便及飼料殘渣、沖洗水及工

2、人生活生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水的總稱，其中沖洗水占大部分1。畜禽廢水處理難度大，并呈現(xiàn)出以下特點：（1） COD、SS、NH3-N含量高；（2） 可生化性好，沉淀性能好；（3） 水質水量變化大；（4） 含有致病菌并有惡臭。畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速。目前，我國每年產(chǎn)生禽畜糞便約45億噸，其化學需氧量（COD）超過我國工業(yè)廢水和生活污水之和。因此禽畜養(yǎng)殖污染已經(jīng)是繼工業(yè)污染、生活污染之后的第三大污染源。而畜禽養(yǎng)殖廢水的處理則是其中的重點2。 2畜禽養(yǎng)殖廢水的危害隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，所帶來的污染以及危害也日益凸顯。未經(jīng)處理而直接排放的的廢水往往給環(huán)境和人體帶來相應的危害。2.1 大氣污染畜禽糞尿中含有大量未

3、被消化的有機物，主要由碳水化合物和含氮化合物組成。碳水化合物可分解成甲烷、有機酸和醇類。含氮化合物主要是蛋白質。在有氧條件下，蛋白質分解的最終產(chǎn)物是硝酸鹽類；無氧條件下，可分解成氨、乙烯醇、二甲基硫醚、硫化氫、甲胺、三甲胺等惡臭氣體。而對于剛排泄出的畜禽糞便含有氨、硫化氫、胺等有害氣體，如未能及時清除處理，其臭味將成倍增加，產(chǎn)生甲基硫醇、二甲二硫醚、甲硫醚、二甲胺及多種低級脂肪酸等有惡臭的氣體3。這些大氣污染物不僅給養(yǎng)殖場的工作人員以及周邊的居民帶來健康上的危害，也會造成小范圍的糾紛和矛盾，從而影響地區(qū)的長治久安。同時畜禽養(yǎng)殖業(yè)所產(chǎn)生的大量氨氣也成為溫室氣體的重要來源之一4。2.2 水污染畜禽

4、飼料中大量添加鈣、磷、銅、鐵、鋅、錳、鈷、硒和碘等元素，以及畜禽糞便中本身含有的氮、磷、BOD等大量無機、有機污染物，甚至包含一些抗生素。這些組分使得畜禽養(yǎng)殖廢水中成分復雜，污染負荷很高。沒有經(jīng)過妥善處理的廢水通過地表土壤滲透到地表水體或地下水層，使水體受到污染，嚴重時水體發(fā)臭、發(fā)黑、水體喪失功能，非常難治理和恢復。其中最常見的就是水體富營養(yǎng)化。例如，太湖的富營養(yǎng)化就是因為養(yǎng)殖場高濃度氮磷廢水排入其流域所導致3。2.3 土壤污染高濃度的養(yǎng)殖廢水若未經(jīng)處理就直接長時間的排入土壤，會導致土壤孔隙堵塞，造成土壤透氣性和透水性的雙方面下降，影響土地性能，直接影響農(nóng)作物的生長質量，農(nóng)作物的徒長、倒伏、返

5、青、早熟、減產(chǎn)和死亡現(xiàn)象就是由于受高濃度污水長期污染使得其性能下降所導致的3 。以砷為例，近年來，媒體宣傳有機砷制劑能促進豬的生長并有較好的醫(yī)療效果。而據(jù)預測，一個萬頭豬場若連續(xù)使用含砷飼料，58d將可能向豬場周邊排入1t砷。土壤中砷含量每升高1 mg/kg，則甘薯塊根中砷含量即上升0.28mg/kg，不超過10天，該地所產(chǎn)的甘薯中砷含量將超過污泥農(nóng)用標準（41 mg/kg）4。2.4 微生物污染 畜禽體內(nèi)的微生物主要通過消化道排出體外，糞便是微生物的主要載體。有關資料表明，在1g豬場的糞污水中，含有83萬個大腸桿菌，69萬個腸球菌，還含有寄生蟲卵。這些有害病菌，如果得不到妥善處理，將污染環(huán)境

6、，這不僅會直接威脅畜禽自身的生存，還會嚴重危害人體健康。糞便中病原微生物在較長時間內(nèi)可以維持其感染性。如巴氏桿菌在室溫條件下的糞便中，其傳染性可維持34天，馬立克氏病毒可維持100天，禽流感病毒在4時可維持3035天4。3 畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀由于畜禽養(yǎng)殖廢水所帶來嚴重的環(huán)境壓力，業(yè)界諸多相關專家針對其處理技術進行了多方面的研究。目前，畜禽養(yǎng)殖廢水的治理主要從源頭控制與末端處理入手。源頭控制強調(diào)減少糞尿中有機物的含量1；用清潔的干清糞工藝取代原有的水沖糞、水泡糞工藝4；并鼓勵采用生物發(fā)酵舍技術實現(xiàn)糞尿零排放5。末端處理技術按照處理模式可分為三種：還田模式、自然處理模式、工業(yè)處理

7、模式6。3.1 還田處理模式還田模式即將糞尿及沖洗水施于土壤中，在微生物以及植物的共同作用下，可將其中的有機物分解并吸收利用。不僅改善了土壤肥力，有利于植物的生長發(fā)育同時降低了肥料等的使用所帶來的成本以及土壤的板結3。但這種方法需要大片農(nóng)田消納污染物4，因此，歐洲一些國家已經(jīng)改變了飼養(yǎng)方法，由水沖洗欄舍式變回傳統(tǒng)的稻草或作物秸稈鋪墊吸收尿糞，經(jīng)過處理后制成肥料還原給農(nóng)田。上個世紀70年代，日本曲徑經(jīng)過十多年的探索，又開始大力推廣還田養(yǎng)殖廢水。還田的優(yōu)點是不耗能源，不用請專業(yè)的人員進行管理，運轉費用低廉，節(jié)省了很大的投資和運行管理費用，還有就是使污染物得到了有效的處置和經(jīng)濟的利用，不僅可以達到污

8、染物零排放還能減少化肥的施用量，改善土壤質量。但不可忽視的是，養(yǎng)殖廢水在降解的過程中所產(chǎn)生的NH3以及H2S會對大氣環(huán)境以及人體健康產(chǎn)生危害，因此，歐洲一些國家將畜禽養(yǎng)殖廢水經(jīng)過厭氧消化處理后再進行還田利用3。3.2 自然處理模式自然處理模式即通過過濾、截流、沉淀、物理和化學吸附、化學分解、生物氧化及吸收等機理，采用氧化塘、土地處理系統(tǒng)或人工濕地等方法對畜禽養(yǎng)殖廢水進行處理4。氧化塘中的各類生物互相依存，形成一個復合生態(tài)系統(tǒng)，在塘內(nèi)停留較長時間的污水中的有機物及氮磷等營養(yǎng)物質被植物氧化分解，處理后的廢水可用于農(nóng)田灌溉。而人工濕地主要是通過植物的根和莖以及基質表層去除污水中比較大的顆粒物從而形成

9、一層污泥，大量氧氣在植物根系的作用下進入污水中，從而使污水中的有機物被大量繁殖的好氧菌降解吸收，并經(jīng)過厭氧菌的進一步吸收降解后，達到排放標準7。廖新偙和駱世明分別以香根草和風車草為植被建立人工濕地，其對COD的去除率可達到90%以上，BOD去除率可達80%以上8 。鄧任槐等利用蘆葦、菖蒲等挺水植物系統(tǒng)和鳳眼蓮、水燭等浮水植物系統(tǒng)建立了一個約300m2的濕地系統(tǒng)，整個系統(tǒng)對養(yǎng)殖廢水中的COD、BOD去除率均達到99%以上，氨氮的去除率達到98%9。灣墨西哥灣項目建立了相關養(yǎng)殖廢水人工濕地處理數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)污染物平均去除率為：生化需氧量 BOD 為 65%，固體懸浮物 53%，氨氮為 48%，TP

10、為 42%，TN 為 42%10。葉勇等利用紅樹植物木欖和秋茄處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的N、P，秋茄和木欖系統(tǒng)對N的去除效率達79.2%和91.8%，對P的去除效率達85.4%和95.5%11。但自然處理模式存在受季節(jié)溫度變化的影響，且防控性差，有污染地下水源的風險3。3.3 工業(yè)處理模式由于還田模式以及自然處理模式中用于消納或處理糞便污水的土地越來越少，加之該種處理方法有帶來二次污染的風險，因此工業(yè)化處理模式越來越受到重視12。工業(yè)化處理模式包括：物化處理技術與生物處理技術兩大類。3.3.1 物化處理技術常用的物化處理技術有吸附法、磁絮凝沉淀、電化學氧化、Fenton氧化等。（1） 吸附法梁文婷等

11、采用氧化鎂改性沸石，在最佳作用時間4h下，得到豬場廢水中NH3-N、總磷的去除率分別為88.6 %和76.2 %，該法的改性沸石使用微波制成，能耗和技術要求較高，且吸附劑達到飽和時必須脫附，故只能間歇處理廢水13。（2） 磁絮凝沉淀崔麗娜等通過投加磁種和絮凝劑進行磁絮凝分離反應，處理豬場廢水，實驗條件下，COD為32323 mg/L的豬場廢水樣，去除率最高可達61.02 %。該技術工藝流程簡單、沉降性好、處理周期短，但會產(chǎn)生大量的化學污泥14。（3）電化學氧化電化學氧化對氨氮的去除率較高。歐陽超等對實際養(yǎng)豬廢水進行電化學氧化處理，在180min內(nèi)，NH3-N的去除率可達98.22 % ，但CO

12、D的去除率僅14.04 %15。（4）Fenton氧化Hyunhee Lee等采用Fenton氧化法處理COD為50005700mg/L的畜禽廢水，當H2O2投入加濃度為廢水初始COD濃度的1.05倍，F(xiàn)e2+投加濃度4700mg/L，H2O2與Fe2+摩爾比為2，pH值控制為3.54，反應30min后，COD和色度的去除率分別高于80%和95%。Fenton氧化技術對于COD和色度的去除率較高，可作為畜禽廢水深度處理技術，但該技術Fe2+用量大、H2O2的利用率不高16。物化技術對于畜禽養(yǎng)殖廢水中的COD、NH3-N、色度具有一定去除率，可作為其預處理或深度處理工藝。3.3.2 生物處理技術

13、畜禽養(yǎng)殖廢水的可生化性較好，因此工業(yè)上多選用生物處理技術對其進行處理。工業(yè)化生物處理技術有：厭氧處理技術、好氧處理技術以及厭氧好養(yǎng)組合技術。（1）厭氧生物處理技術目前，常用于處理畜禽養(yǎng)殖廢水的處理方法主要有以下幾種：厭氧濾池（AF）、上流式厭氧污泥床（USAB）、厭氧折流板（ABR）、內(nèi)循環(huán)厭氧反應器（IC）等。鄧良偉等采用了IC工藝對畜禽養(yǎng)殖廢水進行了實驗研究，結果表明，COD的去除率為80.3%，BOD5的去除率為95.8%，SS的去除率為78.5%，沼氣產(chǎn)率達1.53kgCOD/(m3·d)。出水氨氮濃度比進水高2.82%，TN的去除率為21.7%，TP的去除率為53.8%17

14、。宋煒等用厭氧折流板（ABR）處理畜禽養(yǎng)殖廢水，實驗COD為800010000mg/L，出水COD去除率可達65%18。趙青玲等用EGSB（膨脹顆粒污泥床）處理養(yǎng)殖廢水，進水COD濃度為6000mg/L左右，出水COD去除率可達80%19。以往大多數(shù)對畜禽養(yǎng)殖場直接進行厭氧處理的工程其主要目的是以回收利用沼氣能源居多，厭氧處理工藝處理畜禽養(yǎng)殖廢水不能算是對污水的完全處理，厭氧工藝只是去處了部分有機物和懸浮物，處理后的出水溶解氧含量低，氮磷等營養(yǎng)物質基本沒有得到有效去除，同時在厭氧消化過程中，有機氮被轉化成氨氮，污水中的氨氮濃度非常高，出水水質尚未達標，如果排放對環(huán)境的壓力仍然很大，隨著國家對環(huán)

15、保問題的重視，要想要想出水水質達到排放標準還需要作進一步處理。（2）好氧生物處理技術好氧生物處理技術：主要有活性污泥法、接觸氧化法、生物轉盤、序批式活性污泥法及 A/O 等工藝。這些工藝處理畜禽養(yǎng)殖廢水脫氮效果均差，其中 A/O 工藝雖能取得較好的脫氮效果，但需要污泥回流和高比例混合液回流，一般的還需要加堿。鄧良偉以水解續(xù)批式活性污泥（SBR） 處理畜禽養(yǎng)殖廢水，水解過程中 COD 有較好的去除率，當 SBR 水力停留時間為 2.06.0h 時，各項指標的去除率不是很高，氨氮幾乎沒去除，而當SBR 水力停留時間為 1.01.4d 時，COD 的去除率為 52.1%82.1%，BOD 的去除率為

16、 89.0%95.7%，SS 的去除率為 93.9%97.3%，TN 的去除率為 74.1%，特別是對高濃度 NH3-N 的去除率達到 97%以上20。由于畜禽養(yǎng)殖廢水屬于高有機物濃度、高氮磷含量和高有害微生物的三高廢水，采用單一好氧處理工藝直接進行處理則需對廢水進行稀釋或加大水力停留時間，進而得建造大型的處理設備，大大增加了投資、管理、運行費用。（3）厭氧（缺氧）好氧聯(lián)合處理工藝單獨的厭氧或好氧處理無法實現(xiàn)養(yǎng)殖廢水的達標外排，結合它們各自的優(yōu)勢，大多數(shù)畜禽養(yǎng)殖場采用厭氧（缺氧）好養(yǎng)聯(lián)合處理工藝。杭州西子養(yǎng)殖場采用了厭氧好氧組合工藝處理高濃度養(yǎng)殖廢水出水COD約為400mg/L，BOD為140

17、mg/L，出水COD、氨氮均能達到排放標準21。張欣等采用上流式厭氧污泥床續(xù)批式活性污泥（ASBR-SBR）組合工藝處理養(yǎng)殖廢水，COD去除率達96%，氨氮去除率達87%，出水水質達到畜禽養(yǎng)殖廢水排放標準的要求22, 23。P.Y.Yang等人開發(fā)的一個包括固液分離、厭氧單元（HRT=3d）、好氧單元(HRT=4d)、過濾出水修飾單元的組合工藝。當好氧單元以曝氣20h，沉淀4h工況操作時，出水COD的去除率為95.4%，TP去除率為81.2%，出水符合排放標準。厭氧好氧聯(lián)合處理法既克服了厭氧處理達不到要求的缺陷，具有投資少，運行費用低、凈化效果好、能源環(huán)境綜合效益高等有點，特別適合于規(guī)模化畜禽

18、養(yǎng)殖場污水的處理24。但該法仍然存在技術方法上的難點：厭氧或缺氧出水COD低，無法滿足后續(xù)好氧處理系統(tǒng)中微生物脫氮的需求，外加碳源量不容易控制。這也將是未來研究的終點2。4 水解酸化-A2/O組合工藝水解酸化-A2/O工藝即將水解酸化工藝與A2/O工藝聯(lián)合使用的工藝技術。通過水解微生物和產(chǎn)酸微生物的共同作用從而提高污水的可生化性，然后將污水通入A2/O反應器中，依次進入?yún)捬醭厝毖醭睾醚醭兀詈蟪鏊?。具體工藝流程如圖4-1所示。圖4-1 水解酸化-A2/O工藝流程圖首先，污水進入水解酸化池，水解微生物將大分子有機物轉化成小分子有機物，產(chǎn)酸微生物將水解產(chǎn)物轉化成短鏈中性有機物，如有機酸、醇等，并有

19、CO2、H2等氣體產(chǎn)生。隨后經(jīng)過酸化的污水與二沉池的含磷污泥回流液同步進入A2/O工藝中的厭氧池，在厭氧環(huán)境條件下，部分易溶解性有機物被兼性厭氧菌轉化為小分子揮發(fā)性脂肪酸，使得污水中的BOD氨氮濃度有所下降，同時聚磷菌將這些小分子有機物合成PHB并儲存在細胞內(nèi)，同時將P釋放出細胞，使得污水中P的含量增高。經(jīng)過厭氧池出來的污水和內(nèi)回流混合液一同進入缺氧池，在次反應器中，反硝化菌所需的碳源來自于污水中的有機物，BOD濃度繼續(xù)下降，同時反硝化菌通過反硝化反應進行脫氮，將內(nèi)馴化混合液中的NO3-N和NO2-N還原為N2釋放到空氣中。隨后污水進入好氧池，有機物繼續(xù)被降解使得濃度下降，在氨化菌和硝化菌的作

20、用下有機氮被氨化繼而被消化，使得NH3-N下降顯著，NO3-N和NO2-N含量增多；同時，聚磷菌在好氧環(huán)境下大量生長繁殖，過量吸收水中的溶解性磷與其體內(nèi)，經(jīng)過沉淀處泥達到除磷效果。水解酸化A2/O組合工藝的最佳運行條件為：水解酸化池的水力停留時間為8h，A2/O反應器中回流污泥比控制在70%，混合液回流比控制在300%，好氧池溶解氧濃度控制在3ml/L，A2/O反應器總水力停留時間為15h。在該實驗中，廢水中 COD 的總去除率平均可達 88.6%，其出水 COD 平均濃度可達 290mg/L，廢水中 TP 的總去除率平均可達 85.4%，其出水TP 平均濃度為 5.6mg/L，廢水中氨氮的總

21、去除率平均可達 75.8%，其出水氨氮平均濃度為 57.6mg/L，SS 總體去除率平均值可達到 95.23%，出水 SS 的均值62.5mg/L 左右，出水各項指標均滿足畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準（GB18596-2001）3, 23。5 畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理工程技術規(guī)范建議工藝模式選用糞污處理工藝時，應根據(jù)養(yǎng)殖場的養(yǎng)殖種類、養(yǎng)殖規(guī)模、糞污收集方式、當?shù)氐淖匀坏乩憝h(huán)境條件以及處理目標，并應充分考慮畜禽養(yǎng)殖廢水的特殊性，在實現(xiàn)綜合利用或達標排放的情況下，優(yōu)先選擇低運行成本的處理工藝，并慎重選用物化處理工藝。對于畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理技術規(guī)范中糞污處理基本工藝模式適合處理養(yǎng)殖規(guī)模在存欄（以豬計）2000

22、頭及以下，養(yǎng)殖場位于非環(huán)境敏感區(qū)，周圍的環(huán)境容量大，遠離城市，有能源需求，周邊有足夠的土地能夠消納全部的沼液、沼渣的情況。具體工藝流程如圖5-1。圖5-1畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理技術規(guī)范中糞污處理基本工藝模式由畜舍流出的廢水通過格柵，截留廢水中粗大的污物，當污水量較大時，宜采用機械格柵，柵渣則運至糞便堆肥場或其他無害化場所進行處理。隨后污水進入沉砂池，對于處理養(yǎng)雞場或散放式奶牛場廢水時應強化沉砂池設置，其他養(yǎng)殖廢水處理可使設置的集水池具有一定的沉砂功能，而不單獨設置沉砂池。集水池其容量不宜小于最大日排放量的50%，且易于除浮渣和沉渣。處理食草類動物糞污時，應增加集水池容積，使其具有化糞的功能。污水進

23、入固液分離設備，將糞渣與污水分離，糞渣運送至糞便堆肥場，污水則進入水解酸化池。固液分離設備可選用水力篩網(wǎng)、螺旋擠壓分離機等，同時也應根據(jù)處理水量、水質、場地、經(jīng)濟情況等條件考慮選用，并考慮廢渣的貯存和運輸?shù)惹闆r。進入水解酸化池的廢水在微生物的作用下將大分子物質降解為小分子有機物，從而提高廢水的可生化性，其水力停留時間宜為1224h。隨后污水進入?yún)捬跎锾幚韱卧?，其通常由厭氧反應器、沼氣收集與處理系統(tǒng)（凈化系統(tǒng)、貯氣罐、輸配氣管和使用系統(tǒng)等）、沼液和沼渣處置系統(tǒng)構成。對于模式中進水經(jīng)固液分離的系統(tǒng)而言，厭氧反應器宜采用升流式厭氧污泥床（USAB），也可采用復合厭氧反應器（UBF），厭氧過濾器（A

24、F）、折流式厭氧反應器（ABR）等，宜采用常溫發(fā)酵，但溫度不宜低于20，水力停留時間不宜小于5d。厭氧反應產(chǎn)生的沼氣進入沼氣凈化系統(tǒng)，處理后的氣體通過輸配氣系統(tǒng)可進入儲氣罐并進一步用于居民生活用氣、鍋爐燃燒、沼氣發(fā)電等。厭氧反應產(chǎn)生的沼渣應及時運至糞便堆肥場或其他無害化場所，進行妥善處理。反應產(chǎn)生的沼液進入沼液貯存池，并經(jīng)過沼液利用系統(tǒng)，最終作為農(nóng)田、大棚蔬菜田、苗木基地、茶園等的有機肥1。6 展望畜禽養(yǎng)殖廢水的處理技術較多，探究某一具體技術的應用，不僅要考慮其技術上的優(yōu)勢，更要考慮諸如投資成本、運行費用以及操作等綜合因素。根據(jù)目前技術發(fā)展現(xiàn)狀以及國家政策引導，畜禽養(yǎng)殖廢水的處理應將源頭控制和

25、末端治理相結合，從根本上減少畜禽廢水處理的運行和處理成本，推廣清潔生產(chǎn)，遵循減量化、資源化和無害化的原則，有效地保護和改善畜禽養(yǎng)殖場的環(huán)境，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，走環(huán)境友好與資源節(jié)約之路4。參考文獻：1.CN-HJ, 畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理工程技術規(guī)范, in HJ 497-2009. 2009: 中國. p. 23. 2.梁進, 李袁琴 and 楊平, 畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術探討. 四川環(huán)境, 2011(06): p. 139-143. 3.田思文, 水解酸化-A2/O組合工藝處理畜禽養(yǎng)殖廢水研究. 2013, 吉林建筑大學. 4.董洪梅 and 萬大娟, 畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術研

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