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集约化养猪场废水处理技术及应用 养猪场废水是养殖业废弃物中最典型的一类污 染物,主要包括猪尿、部分猪粪和猪舍冲洗水,属高浓 度有机废水。由于养猪业属传统产业,用于废水处理 的资金有限,所以养猪场废水处理各项指标要完全达 标难度很大。迄今为止,国内外对养猪场废水处理已 进行了大量研究和工程应用实践。文章分析总结了 近3年来集约化养猪场废水处理的工艺研究和工程 应用等方面的情况,现报道如下。 1 猪场废水处理工艺 目前,养猪场废水处理研究的工艺方法有物化处 理、自然生态处理、好氧处理、厌氧处理等,实际工程 应用中常常是这些处理技术的组合工艺。 猪场废水悬浮物质浓度很高,悬浮物质是COD 的主要来源之一,过高的悬浮物质将会影响后续生化 处理的效果,所以在养猪场废水进入生化处理系统之 前进行固液分离处理是必要的。固液分离机有振动 筛、回转筛、水力筛和挤压式分离机等,其中挤压式分 离机可以连续运行,效率较高。德国研制的FAN - SEPATOR的挤压式离心分离机,具有很好的分离效 果,在我国的应用表明,悬浮物的去除效率较高,分离 出来的泥渣含水率为80%左右。 猪场废水氮磷含量很高, 采用磷酸镁铵 (MgNH4 PO4 ·6H2O,俗称鸟粪石)化学沉淀法处理, 使得废水中的氨氮转化为缓释肥中的营养元素,解决 了氮的回收和氨的污染两大问题,同时达到较好的预 处理效果,为后续的生化处理创造了条件。但该方法 必须考虑废水中N、P、Mg的平衡问题,所以廉价的添 加剂是化学沉淀法能否实际应用的关键。Lee S I等 人利用海水或制盐工业中的废盐卤作为Mg2 + 添加 剂,沉淀速度快,与添加MgCl2 作镁源对磷有等同的 去除效果,是一种处理成本低廉的方法,但去除氨的 效果不如添加MgCl2。 自然生态法是运用生态学原理与工程学方法相 结合的技术,应用较多的是稳定塘工艺和人工湿地系 统。PoachM E[ 1 ]为了研究有机负荷和去除效果的关 系,设计了6个并联的湿地- 池塘- 湿地处理系统, 通过分别进水控制各处理单元的有机负荷,试验研究 表明,最佳TSS、COD、TN、TP去除率分别为35% ～ 51%、30% ～50%、37% ～51%、13% ～26%,夏季处 理效果明显优于冬季,处理效果受温度和降雨的影响 较大。自然生态法处理建设费用较低,运行成本低 廉,但受自然条件的影响较大,适宜于土地资源丰富 的地区,具有良好的应用前景。 好氧生化法主要有活性污泥法和生物接触氧化法。 成文[2]采用接触氧化水解(酸化) -两段接触氧化-混凝 工艺处理猪场废水,水解对CODcr有较高的去除率,稳定 在60%～70%;接触氧化对COD的去除效果在50%左右。 整个工艺对氨氮去除效果较好,出水氨氮在13～15 mg/ L, CODcr在200～250 mg/L,经过聚合氯化铝混凝沉 淀后,最终出水CODcr稳定在100 mg/L 以下,出水 达到污水综合排放一级标准(GB8978 - 88) 。但该工 艺程序复杂,占地面积大,对氨氮的去除效果还有待 进一步研究。邓良伟[ 3 ]研究水解- SBR处理猪场废 水,大大简化了处理工艺, 水解去除了大部分的 COD, TP去除率达到55% ,但对氨氮去除效果不好; SBR对氨氮有较好的去除效果, TN的去除率为 1% ,氨氮的去除率在97%以上,但最终出水的COD 残留量较大。猪场废水的高氨氮常常导致生化处理 过程中碳源不够、C /N过低,从而影响总氮的去除效 果,如果采用外加碳源则会增加处理成本。Ju - Hyun Kim等人利用序批式反应器( SBR) 实时控制 工艺,采取补充源水作外加碳源的方式处理猪场废 水,通过ORP以及pH值实时控制缺氧段、好氧段, TOC和总氮的去除率分别在94%和96%以上,能够 有效除去TOC和TN,但对TP的去除效果不佳。猪 场废水氨氮浓度高,对直接进行生化处理可能会产生 影响,因此在生化处理前进行化学脱氮以减轻后续生 化处理的难度,是目前猪场废水处理的一个新途径, 于金莲等人提出了加石灰乳混凝沉淀- 脱氨- 好氧 生化的联合处理工艺,在生化处理前进行混凝沉淀和 脱氨预处理,一方面去除了大部分悬浮物和部分难降 解有机物;另一方面提高pH值,脱除大部分氨氮,使 后续生化处理降低能耗、容易达标。 自然生态法和好氧处理都有各自的不足,自然生 态法处理需要大面积的处理场地;好氧处理能耗大, 去除污染物不完全。 对于高浓度有机废水的处理,厌氧技术是必然选择 之一。目前较常用也比较有效的处理方法是厌氧或 厌氧+好氧后续处理工艺,研制高效厌氧反应器是猪 场废水处理的关键。邓良伟等人利用内循环厌氧反 应器( IC)处理猪场废水,水力停留时间 8～ 0 d, COD 负荷3～7 kg / (m3 ·d) ,经过半年的运行,结果 表明, COD 平均去除率为 3% ,耐冲击负荷好, BOD5 平均去除率为 8% , SS去除率为 5%。 厌氧反应器中,部分有机氮转化为氨态氮,使得出水 氨氮浓度比进水高 82% ,反应器对总氮、总磷的去 除还需进一步的试验研究。一般而言,单纯使用厌氧 工艺,出水有机污染物还很高,必须采用后续处理才 能达到排放标准。考虑到SBR 对氨氮有较好的去 除,杨朝晖等人提出沉淀- UASB - SBR工艺处理猪 场废水,经厌氧消化可除去大部分的有机质,在SBR 工艺中的曝气过程分为2个阶段,中间添置闲置阶 段,既防止产生过多泡沫,又增强反消化作用。经过 稳定运行, UASB 反应器COD 有机负荷稳定在 8～10 kg/ (m3 ·d) , COD去除率达到70%左右,BOD5 去除率80%左右,经SBR 处理可去除氨氮95% ～ 98% ,最终出水CODcr为186 ～412 mg/L, BOD5 为 78～146 mg/L,氨氮为20 ～60 mg/L,出水仍残留部 分生化处理难以去除的难降解有机物,这是因为厌氧 消化较完全,消化液COD较低,而氨氮很高,导致后 续生化处理碳源不足,影响了后续的处理效果。杨朝 晖等人又研究水解酸化+好氧处理猪场废水工艺,采 用水解酸化反应器(ASBR)进行厌氧处理,保持厌氧 消化处理控制在水解、酸化阶段,使出水C /N 较高, 保证了后续SBR的生化效果。经过最终混凝处理, COD去除率为 6% , BOD5 去除率为 8%, TN 为 3% ,氨氮为 8% ,出水达到污水综合排放二 级标准(GB8978 - 96) 。但水解酸化反应器COD 的 容积负荷较低仅为 3 kg/ (m3 ·d) ,还需进一步研 究提高其负荷。 猪场废水中还存在大量细菌,如不经处理可能将 大肠杆菌带入地表水和地下水,危害人类健康, James A Entry等人提出用水溶性的阴离子聚丙烯酰胺 ( PAM ) 处理猪场废水, 基建投资低、应用快捷。 PAM、PAM与CaO复配和PAM与Al2 ( SO4 ) 4 复配能 够使总的大肠杆菌和排泄物大肠杆菌减少30% ～ 50%,降低源水中的总磷、正磷酸根以及氨氮。正确 的应用PAM及其复配物可以减少进入地表水和地下 水中的污染物数量,保护水质。 2 猪场废水处理技术应用情况 目前,应用到实际工程上的猪场废水处理工艺有 自然生态法处理、好氧处理、厌氧+好氧处理等。潘 涌璋等人利用高级综合稳定塘处理猪场废水,经过稳 定运行, 出水达到畜禽养殖业污染物排放标准 (GB18596 - 2001)的要求,氨氮在60 mg/L 左右,总 氮没有考虑,总停留时间在20 d以上,占地面积大, 适合于土地资源较丰富的亚热带山区。由于凤眼莲 对水体中的污染物质和营养物质有较好的吸收, ]考虑用凤眼莲处理猪场废水,工艺流程如下: 该凤眼莲生化处理系统对COD 的______去除率为 43%～69% ,对总氮的去除率为55% ～72% ,对氮元 素的吸收量很大,同时对总磷、挥发酚等污染物都有 较好的去除效果。该处理系统的停留时间为30 d,日 设计流量为600 m3 ,但需要较大的处理场地,且受气 候条件影响很大,这都限制了该工艺的应用。目前, 厌氧+好氧处理工艺应用较为广泛。胡海良等人将 环形生活污水高效净化沼气装置应用到猪场废水的 处理上,废水经过高效净化沼气装置后进入接触氧化 池,进行自然曝气去除CODcr和BOD5 , 该工艺对 COD、BOD的去除率达到90%以上,但出水氨氮为 100～200 mg/L,去除效果不好。邓良伟等人进行了 厌氧- 加源水- 间隙曝气(Anarwia)的研究,此工艺 是厌氧+ SBR工艺的改良,因为厌氧消化较完全,导 致好氧处理中C /N较低,影响后续消化效果,如果添 加外源碳源或外源有机物提高C /N,运行成本随之增 高,故提出了部分猪场废水进入厌氧池进行厌氧处 理,另一部分进入沉淀配水池与厌氧出水混合后再采 用间歇曝气的序批式反应器( SBR)处理,经过一年的 生产性试验,该改良工艺对COD、氨氮、TN的去除率 分别为 1% ～ 4%、 2% ～ 5%、 1% , 但最终剩余难降解的有机质还需要进一步物化处理 才能达到排放标准。 3 其他相关处理技术 猪场废水处理还有其他的相关处理技术,如从养 猪场生产过程的环境管理上考虑,在源头改进工艺减 少排污,减轻污染。采用干清粪工艺取代水冲式清粪 就是一种较好的方法,干清粪工艺是将粪便单独清 出,不与尿、污水混合排出,这种工艺固态粪便含水量 低,粪中营养成分损失小,肥料价值高,便于堆肥和其 他方式处理,还可以节约用水,减少废水和污染物排 放量,易于净化处理,是目前理想的清粪工艺。以万 头规模化养猪场为例,将现有的水冲粪工艺改为干清 粪工艺,每年可减少污水排放 5万吨,既节约了用 水,又减少了污染。王德刚等人提出“零污染”干式 法养猪,即在栏舍内铺上敷料,将猪的粪尿吸附混合, 生物处理后进行二次发酵,并经工艺处理合成生态有 机肥,对周围环境达到“零污染”的排放效果,同时降 低猪群疾病发生率,加快生长速度,提高饲养效益以 达到较好的经济效益、环境效益。 目前很多学者提出了不少猪场废水处理的新方法, 但都只停留在试验室小试阶段,真正应用到生产中还需 要进一步的研究试验。邓良伟等人利用秸秆作为载体 进行堆肥,在堆肥发酵过程中,产生的生物热蒸发浓缩 “猪场废水”,达到处理猪场废水和生产有机肥的目的。 以秸秆为载体用猪粪水及其厌氧消化液进行堆肥处理, 其吸水比可达1∶ 94～1∶ 65,堆肥含水率基本在 70%以上,超过一般堆肥过程含水率( 50% ～60% ) , 且能保持较长的高温期,说明以秸秆为载体吸收猪粪 水在高温条件下进行堆肥的工艺路线是可行的。在 堆肥过程中,氮、磷、钾是一个累加的过程,所获得的 堆肥是一种肥效较高的有机肥,但该工艺消耗猪场生 产废水有限,仅限于小规模的污水处理,对于大规模 的猪场废水处理还需研究探讨。 4 结论与展望 根据以上分析,解决猪场废弃物污染问题,首先 应当加强猪场环境管理,从源头污水减量化考虑,采 用“零污染”干式养猪,减少用水量,基本实现零污染 物排放;或采用干清的方式代替水冲,既不会流失营 养物质,又可以大大减少废水的排放。养猪业属于传 统产业,猪场废水处理必须寻求经济可行、处理效果 好的方法。开发经济有效的处理工艺是目前猪场废 水处理的重点。高效厌氧反应器的研制、氮磷污染物 的去除、沼气发电技术及无害化资源能源的回收是今 后猪场废水处理的重要研究方向。 参考文献: [ 1 ] POACH M E SwineWastewater treatment bymarsh - pond - marsh constructed wetlands under varying nitrogen loads [ J ] Ecological Engineering, 2004 (23) : 165 - [ 2 ] 成文 养猪场废水处理工艺研究[ J ] 环境污染与防治, 2000, 22 (1) : 24 - [ 3 ] 邓良伟 水解- SBR工艺处理规模化猪场粪污研究[ J ] 中国给 水排水, 2001, 17 (3) : 8 - [ 4 ] 余远松 凤眼莲水生生态系统处理大型养猪场废水的应用研究 [ J ] 农业环境保护, 2000, 19 (5) : 301 - 畜禽粪便用于生产饲料的方法 随着我国畜牧业的蓬勃发展,生产规模化、集约 化趋势越来越明显,在给人类提供丰富的畜禽产品同 时,由于规模化养殖场的畜禽粪便和污水多不处理直 接用作肥料,某些地区甚至直接排入江河,造成严重 的环境污染。其实,畜禽粪便并非完全是不可利用的 废物,粪便中有一部分营养物质能被动物直接再吸 收,还有一部分物质可通过处理再被动物吸收。现在 被各国所接受和使用的主要处理方法有以下几种。 1 干燥法 一般只适用于营养物质含量较高的鸡粪。 1 自然干燥 将新鲜粪便单独或掺入一定比例糠麸拌匀后,摊 在水泥地面或塑料布上,随时翻动,自然风干、晒干, 然后粉碎,掺到其他饲料中饲喂。此法成本较低,操 作简单,但受天气影响大,晒干时造成的环境污染大。 2 加温干燥 干燥快速,可达到灭菌、灭杂草籽和去臭的目的, 但是经处理后的粪便养分损失较大,成本较高。 1 低温干燥 将畜禽粪便运到装有机械搅拌和 气体蒸发的干燥车间或干燥机、隧道窖中,在70 ～ 500 ℃的温度下烘干,使畜禽粪便含水量降到13%以 下,再储藏和利用。 2 高温快速干燥 将含水量为70% ～75%的 畜禽粪便通过高温快速干燥机,在不停旋转的干燥机 中,畜禽粪便通过间接加热( 500 ～700 ℃) , 12 s左 右,含水量即可降至13%以下。 3 微波处理干燥
