畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)探討_梁進(jìn)

1、第30卷第6期2011年12月四川環(huán)境Vol. 30，No. 6December 2011SICHUAN ENVIRONMENT綜述畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)探討梁進(jìn)，李袁琴，楊平（四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，成都610065）摘要：介紹了畜禽養(yǎng)殖廢水有機(jī)物和氨氮含量高、可生化性好等特點(diǎn)及其污染現(xiàn)狀，從物化法和生物法兩個(gè)方面綜述了近年來國內(nèi)外有關(guān)畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展，并分析了現(xiàn)有處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)和存在的問題。在此基礎(chǔ)上并建議畜禽養(yǎng)殖廢水的治理提出了現(xiàn)階段厭氧（缺氧）好氧組合工藝技術(shù)是處理較大規(guī)模畜禽養(yǎng)殖廢水的主要方法，“防”、“治”應(yīng)從兩個(gè)方面入手。關(guān)鍵詞：畜禽養(yǎng)殖廢水；厭氧；好氧；廢水處理文

2、獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A3644（2011）06-0139-05文章編號(hào)：1001-中圖分類號(hào)：X703Study on Treatment of Wastewater from Livestock and Poultry FarmsLIANG Jin ，LI Yuan-qin ，YANG Ping（College of Architecture Environment ，Sichuan University ，Chengdu 610065，China ）Abstract ：The features of the wastewater from livestock and poultry farms su

3、ch as high contents of organic matters and ammonianitrogen and good biodegradability ，as well as the pollution situation were introducedThe progresses of treatment technologies of the wastewater home and abroad in recent years including physic-chemical process and biological process were reviewedWit

4、h analysis of advantages and disadvantages of the present process ，it was proposed that a combined process of anaerobic /anoxic-aerobic process is the main process to treat wastewater from large scale livestock and poultry farmsIt was suggested that the waste management in animal farms should consid

5、er two aspects ，prevention and treatmentKeywords ：Livestock and poultry wastewater ；anaerobic process ；aerobic process ；wastewater treatment近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，并已成為我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要支柱。規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖具有許多優(yōu)點(diǎn)，它可以縮短畜禽養(yǎng)殖的生長周期、提高產(chǎn)量、節(jié)約成本、便于管理；但是，規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖產(chǎn)生大量畜禽廢水，帶來一系列的環(huán)境污染問題，且污染相對(duì)集中，處理困難。畜禽養(yǎng)殖廢水的直接排放不僅會(huì)污

6、染地表水體，引起水體富營養(yǎng)化，還會(huì)對(duì)地下水和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，甚至危害人體健康。國內(nèi)外已開發(fā)出多種禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)，對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行分析和總結(jié)，對(duì)于推動(dòng)我05-06收稿日期：2011-南方山丘區(qū)沼液生態(tài)達(dá)標(biāo)基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目處理型沼氣工程示范（2008BADC4B04）。作者簡介：梁進(jìn)（1987），男，四川樂山人，四川大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)2010級(jí)在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)樗廴究刂乒こ獭笄蒺B(yǎng)殖廢水處理技術(shù)的進(jìn)步非常重要。1畜禽養(yǎng)殖廢水特點(diǎn)與污染現(xiàn)狀1畜禽養(yǎng)殖廢水處理難度大。其特點(diǎn)主要如下：（1）COD 、SS 、NH 3-N 含量高；（2）可生化性好，沉淀性能好；（3）水

7、質(zhì)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。僅以四川省為例，據(jù)相關(guān)資料顯示，2010年四川省生豬等主要畜禽規(guī)?；B(yǎng)殖比重達(dá)到45%，預(yù)計(jì)2020年將提高到80%以上。目前，我國每年產(chǎn)生畜禽糞便約45億噸，其化學(xué)需氧量（COD ）超過我國工業(yè)廢水和生活污水之和。因此畜禽養(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(diǎn)。2畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)為控制畜禽養(yǎng)殖廢水直接外排對(duì)環(huán)境的破壞，2，pH 值控制為3. 5 4，反應(yīng)30min 后，COD 和色度的去除率分別高于80%和95%。Kaan Yetilm-ezsoy 等7采用Fenton 氧化法處

8、理經(jīng)UASB 消化的畜禽廢水，厭氧出水（1750 200）mgCOD /L，色2+度1500Hazen 。當(dāng)pH 值控制為3 4，F(xiàn)e 投加濃度100mg /L，H 2O 2投加濃度1200mg /L時(shí)，COD目前畜禽養(yǎng)殖廢水的處理技術(shù)可分為物化處理技術(shù)和生物處理技術(shù)兩大類。2. 1物化處理技術(shù)常用的物化處理技術(shù)有吸附法、磁絮凝沉淀、電化學(xué)氧化、Fenton 氧化等。（1）吸附法。該法的關(guān)鍵是吸附介質(zhì)的選取，2目前常用沸石等作為介質(zhì)。錢鋒等采用吸附過濾法對(duì)實(shí)際養(yǎng)豬廢水進(jìn)行預(yù)處理，以稻草沸石雙層濾料為過濾介質(zhì)，在5m /h的濾速下，COD 、NH 3-N 和磷的最高去除率分別達(dá)47. 9%、72

9、. 9%和50. 1%，還能去除一定量的小分子有機(jī)物和臭味，同時(shí)附著有大量固體有機(jī)物的稻草和吸附有氨氮、磷的沸石，經(jīng)過處理后可作為土壤改良劑或肥料，但該法對(duì)于吸附飽和的過濾介質(zhì)必須嚴(yán)格處理，避免造成二次污染。梁文婷等采用氧化鎂改性沸石，在最佳作用時(shí)間4h 下，得到豬場(chǎng)廢水N 、總磷的去除率分別為88. 6%和76. 2%，中NH 3-該法的改性沸石使用微波制成，能耗和技術(shù)要求較高，且吸附劑達(dá)到飽和時(shí)必須脫附，故只能間歇處理廢水。（2）磁絮凝沉淀。崔麗娜等4通過投加磁種和絮凝劑進(jìn)行磁絮凝分離反應(yīng)，處理豬場(chǎng)廢水，實(shí)驗(yàn)條件下，COD 為3232mg /L的豬場(chǎng)廢水樣，去除率最高可達(dá)61. 02%。該

10、技術(shù)工藝流程簡單、沉降性好、處理周期短，但會(huì)產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥。（3）電化學(xué)氧化。電化學(xué)氧化對(duì)氨氮的去除率較高。歐陽超等對(duì)實(shí)際養(yǎng)豬廢水進(jìn)行電化學(xué)N 的去除率可達(dá)氧化處理，在180min 內(nèi)，NH 3-98. 22%，但COD 的去除率僅14. 04%。（4）Fenton 氧化。Hyunhee Lee 等6采用Fen-ton 氧化法處理5000 5700mgCOD /L的畜禽廢水，當(dāng)H 2O 2投加濃度為廢水初始COD 濃度的1. 05倍，F(xiàn)e 2+投加濃度4700mg /L，H 2O 2與Fe 2+摩爾比為表1Tab. 1處理技術(shù)ABR UASBHRT 1d 4dMFCCOD 容積負(fù)荷kg /

11、（m 3d ）8 1053和色度的去除率分別高于95%和96%。Fenton 氧化技術(shù)對(duì)于COD 和色度的去除率較高，可作為畜2+禽廢水深度處理技術(shù)，但該技術(shù)Fe 用量大、H 2O 2的利用率不高。物化處理技術(shù)對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢水的COD 、NH 3-N 、色度等有一定的去除率，可作為畜禽養(yǎng)殖廢水的預(yù)處理或深度處理工藝，但工程經(jīng)驗(yàn)不足，目前大多還停留在實(shí)驗(yàn)階段，需要進(jìn)一步的研究和實(shí)踐。2. 2生物處理技術(shù)生物處理技術(shù)是目前處理畜禽養(yǎng)殖廢水的常用技術(shù)，包括厭氧處理法、好氧處理法和厭氧好氧聯(lián)合處理法等。（1）厭氧處理法。厭氧處理法適用于處理含高濃度有機(jī)物的畜禽養(yǎng)殖廢水。常見的有厭氧折流板反應(yīng)器（ABR

12、）、上流式厭氧污泥床（UASB ）、微生物燃料電池（MFC ）等。這些畜禽養(yǎng)殖廢水厭氧處理技術(shù)及參數(shù)見表1。由表1可知，ABR 的COD 容積負(fù)荷較高，水力停留時(shí)間較長，能實(shí)現(xiàn)含高濃度有機(jī)物廢水的處8理。它是McCarty 和Bachmaann 等于1982年提出的一種新型高效厭氧反應(yīng)器，對(duì)沖擊負(fù)荷有很好的適應(yīng)能力；UASB 是廢水厭氧處理的常用技術(shù)，工程實(shí)踐多，運(yùn)行穩(wěn)定且效果好，反應(yīng)器內(nèi)含顆粒污泥，處理畜禽養(yǎng)殖廢水具有高效、經(jīng)濟(jì)、占地面9積小等特點(diǎn)；MFC 的概念是Potter 于1910年提出的，MFC 可在實(shí)現(xiàn)處理污水的同時(shí)，將污水中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，是目前研究的熱點(diǎn)。MFC 對(duì)于有機(jī)

13、物的去除率也較高，適用于含高濃度有機(jī)物廢水的處理。畜禽養(yǎng)殖廢水厭氧處理技術(shù)及參數(shù)COD 去除率（%）6589 91（TCOD ）73. 686Technologies and parameters of anaerobic treatment for livestock-poultry wastewater進(jìn)水COD （mg /L）8000 1100018820 20280（TCOD ）81178320技術(shù)說明兩相分離，上流速度0. 15m /h10反應(yīng)器體積：15. 7L ，pH ：6. 6 7. 8，污泥負(fù)荷：0. 01 0. 11kgCOD /（kgVS d ）11中溫12單室陰極MFC

14、 ，最大功率密度約261mW /m213厭氧處理技術(shù)在處理含高濃度有機(jī)物廢水的領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如制藥、化工、養(yǎng)殖廢水的處理，COD 去除率高且占地少。但厭氧處理出水不能達(dá)標(biāo)，若反應(yīng)器不密閉常有臭味產(chǎn)生，因此厭氧出水需進(jìn)一步處理，常采用好氧處理技術(shù)。表2Tab. 2處理技術(shù)SBRMLSS （mg /L）6500 7500SBBR 好氧顆粒污泥生物濾池MBBR MBR9300 159002830 4070A /O（2）好氧處理法。常見的畜禽養(yǎng)殖廢水好氧處理技術(shù)包括SBR 、SBBR 、生物膜法、生物濾池、MBBR 、MBR 及A /O法等。這些技術(shù)及參數(shù)見表2（表中列出COD 和NH 3-N 去除效

15、果）。常用畜禽養(yǎng)殖廢水好氧處理技術(shù)及參數(shù)Technologies and parameters of aerobic treatment for livestock-poultry wastewaterHRT 10d 1. 5d 10d 1d 1d 8h 8h 2d 6d 7. 4h進(jìn)水COD （mg /L）5417COD 去除率（%）97. 3N 進(jìn)水NH 3-（mg /L）995700100. 5 107. 1300 1500260. 68 1140. 270. 5 243. 236. 74090. 2 92. 6540. 395（TN ）NH 3-N去除率（%）99. 999. 894.

16、 8 96. 18094. 5586. 8 89. 590技術(shù)說明溫度：20 3 ，SRT ：45d ，反應(yīng)器有效容積：9. 0L 14反應(yīng)器有效容積：3. 0L ，pH ：8. 1，SRT ：11d 15溫度：24 26 ，DO ：2. 0mg /L，反應(yīng)器有效容積：24L 16顆粒污泥表面附著大量原生動(dòng)物和微型后生動(dòng)物17礦化垃圾反應(yīng)床濕干比118PVC 填料19深度處理，Kaldnes TM K3填料40%填充，氣水比12 1202010. 5 2063. 492. 8 94. 1600 1600197. 6 2419. 848075. 33973. 2 2728. 885. 7 86.

17、 9294. 3600690 800250615009082. 6 95. 599. 468. 5 82. 779 9469. 8 93. 5好氧顆粒污泥，中空纖維微濾膜2198. 299. 637 50（TN ）COD 容積負(fù)荷為0. 57kg /（m 3d ），微濾膜22COD 容積負(fù)荷為0. 57kg /（m 3d ），中空纖維膜23回流比：224由表2可見，序批式活性污泥法（SBR ）有良N 去除率均達(dá)好的脫碳、脫氮效果，COD 和NH 3-到90%以上，它可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，占地面積少，有多種變型工藝，如ICEAS 工藝、CAST 工藝、DAT IAT 工藝等，是畜禽養(yǎng)殖廢水處理的常用

18、工藝；序批式生物膜反應(yīng)器（SBBR ）反應(yīng)器具有生物量高，占地少，脫碳、脫氮效果好等優(yōu)點(diǎn)；好氧顆粒污泥沉降性能好，生物量高，能承受高有機(jī)負(fù)荷，脫碳、脫氮效果較好，適用于畜禽養(yǎng)殖廢水的處理，但在理論和實(shí)際應(yīng)用中的具體工藝技術(shù)需要進(jìn)一步研究；生物濾池需要選擇適宜的填料，脫氮效果較好；MBBR 工藝是一種新型高效的污水處理方法，兼具傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點(diǎn)；MBR 具有較長的污泥齡和較高的污泥濃度，脫碳、脫氮效果較好，但如何減緩膜污染仍是MBR 發(fā)展和實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用的瓶頸，研究表明：投加適宜的載體，以及培養(yǎng)顆粒污泥都是減緩MBR 膜污染的有效途徑；A /O法工藝流程簡單、裝置少、不需要外加

19、碳源，技術(shù)成熟。N 等均有較以上各種好氧工藝對(duì)COD 、NH 3-高的去除率，在實(shí)踐中要充分考慮各自的適用條件，如SBR 、SBBR 具有占地小的特點(diǎn)，適合用地緊張情況下高濃度有機(jī)廢水的處理；膜法技術(shù)中膜的污染是個(gè)難點(diǎn)，需要經(jīng)常清洗、更換，投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，中小型養(yǎng)殖場(chǎng)不易承受。（3）厭氧（缺氧）好氧聯(lián)合處理技術(shù)。單獨(dú)的厭氧或好氧處理無法實(shí)現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖廢水的達(dá)標(biāo)外排，結(jié)合它們各自的優(yōu)勢(shì)，大多數(shù)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)采用厭氧（缺氧）好氧聯(lián)合處理工藝。厭氧好氧聯(lián)合處理法既克服了好氧處理能耗大和占地面積大的不又克服了厭氧處理達(dá)不到要求的缺陷，具有投資足，少、運(yùn)行費(fèi)用低、凈化效果好、能源環(huán)境綜合效益高等優(yōu)點(diǎn)，特別

20、適合于規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)污水的處理。在小試和中試研究中，部分學(xué)者采用厭氧-A /O25、layer bio-升流式多層反應(yīng)床（upflow multi-26reactor ，UMBR ）-好氧、升流式厭氧濾床-膜生物反MBR ）27、應(yīng)器（AUBF-上流式厭氧污泥床-活性污AS ）28等處理畜禽養(yǎng)殖廢水，泥反應(yīng)器（UASB-這NH 3-N 有較高的對(duì)COD 、些組合工藝COD 負(fù)荷高，表3Tab. 3處理技術(shù)CSTR A /OUMBR 好氧AUBF MBR UASB +AS3. 5h 1. 5 7. 8d UASB ：15. 1h ；AS ：24hHRT去除率，出水能達(dá)到排放要求。其處理技術(shù)及相

21、關(guān)參數(shù)可見表3。幾種畜禽養(yǎng)殖廢水組合處理技術(shù)及參數(shù)COD 去除率（%）79 8891（平均）95 97進(jìn)水NH 3-N （mg /L） 3001169885 1985320 416（TKN ）NH 3-N 去除率（%）98 9998. 360（以TN 計(jì)）100（TKN ）Technologies and parameters of combined process for livestock-poultry wastewater進(jìn)水COD （mg /L）10. 9 21. 4（gO 2/kg）1517 81841600 2700技術(shù)說明A /OCSTR 有效容積：110 120L ，反應(yīng)器有

22、效容積：120 125L 25UMBR （2個(gè)）工作容積：14. 5m 3，好氧池（1個(gè)）容積：27. 4m 326OLR ：0. 5 3. 0kgCOD /m3，內(nèi)循環(huán)比：300%27UASB 的GRT ：20 50d ，AS 的SRT ：10 25d 28而在實(shí)際工程中，畜禽養(yǎng)殖廢水的處理也常采用厭氧好氧組合工藝，其部分國內(nèi)外應(yīng)用情況見表4。由表4可知，對(duì)于含高濃度有機(jī)物的畜禽養(yǎng)殖廢水，厭氧好氧聯(lián)合處理法能較好的實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物和氨氮的去除，COD 去除率90%以上，且處理費(fèi)用相對(duì)較低，對(duì)于畜禽養(yǎng)殖這種受自然與市場(chǎng)雙重風(fēng)險(xiǎn)影響的微利行業(yè)，尤其適用。其中厭氧消化階段去除大部分的COD ；好氧過

23、程進(jìn)一步去表4Tab. 4主體工藝前處理厭氧SBR處理規(guī)模（m 3/d）140 180120 150水解UASB SBRIC +SBBR3000100 150N 、SS 。好氧出水再經(jīng)過如人工濕除COD 、NH 3-地、絮凝沉淀、電化學(xué)氧化等的處理可達(dá)標(biāo)外排。但是，厭氧消化的各階段處理效果很難同時(shí)達(dá)到最佳，有學(xué)者提出用水解酸化代替?zhèn)鹘y(tǒng)的厭氧消化。畜禽廢水厭氧好氧組合工藝應(yīng)用的難點(diǎn)在于：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。而這些也是未來研究的重點(diǎn)。幾種畜禽養(yǎng)殖廢水組合處理工藝的工程應(yīng)用情況NH 3-N （mg /L）進(jìn)水1500 3500*

24、1960*636 1114300 1200出水450*29. 1*3. 5 6. 380Projects applying combined process to treat livestock-poultry wastewater處理費(fèi)用（元/m3）2. 4（=C ）2. 5噸水投資（元/m3）4990COD （mg /L）進(jìn)水20000 45000248005616 99656000 8000出水200035697 130400工程應(yīng)用Magreta 農(nóng)場(chǎng)，意大利29S. Anna 農(nóng)場(chǎng)，意大利29杭州燈塔養(yǎng)殖場(chǎng)30江西某養(yǎng)豬場(chǎng)31注：*這里指TKN 。3結(jié)語Process Biochem

25、istry ，2005，40（2）：in a tropical climate J 817-8292錢鋒，曾萍，宋晨，等養(yǎng)豬廢水的吸附過濾法初級(jí)J 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2008，8（6）：60-64處理試驗(yàn)研究3梁文婷，顏麗，郝長紅，等氧化鎂改性沸石處理豬場(chǎng)廢水巖磁絮凝法處理規(guī)模化豬場(chǎng)廢水的實(shí)2009，25（11）：73-75的研究J 中國給水排水，4崔麗娜，王克科，王5歐陽超，尚62010，36（5）：3-4驗(yàn)研究J 工業(yè)安全與環(huán)保，曉，王欣澤，等電化學(xué)氧化法去除養(yǎng)豬廢水中J 水處理技術(shù)，2010，36（6）：111-115氨氮的研究Hyunhee Lee ，Makoto ShodaRemove

26、l of COD and color from livestock wastewater by Fenton method J Journal of Hazardous 2008，153（3）：1314-1319Materials ，7Kaan Yetilmezsoy ，Suleyman SakarImprovement of COD and col-or removal from UASB treated poutry manure wastewater using Journal of Hazardous Materials ，2008，F(xiàn)enton s oxidation J 畜禽養(yǎng)殖廢

27、水污染控制是目前環(huán)保行業(yè)關(guān)注的”、“治”兩方面著手，關(guān)閉小型重點(diǎn)，應(yīng)從“防養(yǎng)殖場(chǎng)，建立集約化、規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)，建成有效、經(jīng)濟(jì)的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢水處理系統(tǒng)，加大政策的推行和實(shí)施力度，促進(jìn)高效低耗的厭氧好氧組合處理技術(shù)的應(yīng)用，為解決畜禽養(yǎng)殖廢水污染提供有效可行的途徑。參考文獻(xiàn)：1Sanchez E ，Borija R ，TraviesoL ，et alEffect of influent substrateconcentration and hydraulic retention time on the performance of down-flow anaerobic fixed bed rea

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