畜禽養殖廢水的土地處理技術研究及應用

寇利卿

（河北省保定水文水資源勘測局 河北保定 071051）

1 前言

近年來我國畜禽養殖業的迅速發展，畜禽糞便大量產生，致使氮磷的產生量也大幅度增長，僅2002年我國畜禽糞便產生的磷素的總量為948萬噸，這個數值就是該年度化肥投入磷素總量（1060萬）t的89%；同樣該年度禽畜糞便中氮素的含量達到了1680萬t，這個數值就是我國2002年化肥中投入的氮素總量(2506萬)t的66%。我們國內和國外均做了這方面的大量的研究，研究結果已經證明：畜禽養殖業糞便排放中含有的氮磷是致使水體中藻類大量滋生，從而導致水體富營養化的重要因素之一。最近幾年，我國的各主要水域，均存在著不同程度的水體富營養化問題，其中有的時分嚴重。近年來我過水體污染的人工處理技術發展迅速，已經具有相當高的水平,不過僅僅使用常用的廢水處理方法是無法從根本上解決水污染問題的[1]。二級生物處理對氮和磷等營養物質的去除效率并不是很高,因此水體富營養化等的問題并不會得到徹底的解決。然而廢水的土地處理技術是一種處理廢水的生態工程技術,該技術主要是通過一系列化學的、生物化學的以及物理的過程,使得禽畜廢水能得到預期的處理效果,并使廢水中N、P等有用物質得以利用,使其變成植物體中所需的營養物質的一種廢水處理方法[2,3]。

2 廢水土地處理技術概述

廢水的土地處理技術包括：慢速滲濾、快速滲濾、地下滲濾、地表漫流和濕地系統等5種最基本的方法。采用其中的何種土地處理系統工藝的方法，主要是根據不同地區土壤的性質、土壤的透水性、該地的地形條件、該地區所種植的植物種類、氣候條件以及該地方有關部門對污、廢水處理程度的要求等的不同來進行決定。

3 廢水土地處理基本原理

廢水土地處理是把廢水變成資源的重要途徑，也就是說要在人為的條件下將產生的廢水按照適當的比例配送到土地上，運用植物-土壤-微生物這一生態系統的自我調節原理和對污染物的綜合凈化能力來處理某些工業生產過程中產生的生產廢水及城市社會生活中產生的生活廢水，不同深度的提高排污水質，它是一種常年可以利用的生態系統工程并能并能使得廢水重新變為可利用的資源同時使排放的廢水達到無害化。廢水的土地處理技術是一種生態學處理的技術。土地處理廢水的基本過程如下：廢水滲入到土里以后，首先有一部分水分蒸發掉，剩下的水分會進入到土壤里邊經過擴散、下滲等過程。廢水中含有的某些金屬離子還會與土壤中的膠體顆粒發生鰲合作用生成復合物，廢水中還會有一部分重金屬離子吸附在土壤膠體的表面，這部分的重金屬離子會因陽離子的交換作用而被置換吸附并形成難溶于水的物質。土壤顆粒間的孔隙會對水中含有的懸浮物進行不斷的截留和濾除。廢水中的一些有機污染物會被土壤顆粒吸附截留，從而達到去除有機物的目的。眾所周知，自然界中微生物的最理想的生存場所就是土壤，土壤顆粒中的微生物會很快氧化、分解截留下來的有機物，生成植物營養物質CO2及無機鹽類而被吸收，廢水的土地處理技術是一種生態學的處理方法，實際上它是利用土壤及存在于土壤環境中的生物尤其是微生物的相互作用來完成的，這種方法可以使得廢水中的污染物在被精華去除的同時，還可以是廢物資源化。目前，土地處理技術正在迅速的發展成為廢水處理工藝的二級處理或深度處理的代用技術。

廢水土地處理中包括：BOD的土地去除技術、SS的土地去除技術、病原體的土地去除技術、氮的土地去除技術、金屬的土地去除技術、痕量有機物的土地去除技術等。下面就其中BOD的土地去除技術、氮的土地去除技術、磷的土地去除技術等做一下簡要的說明。

3.1 生化需氧量的去除原理

生化需氧量的去除原理包括吸附、過濾和生物氧化，好氧生物通常在運行良好的土地處理系統中占據優勢，在運行良好的土地處理系統中還存在著厭氧區，在這里能夠去除較難降解有機物并通過反硝化脫氮。

3.2 氮的去除原理

利用植物-土壤-微生物系統來處理廢水時，其中氮的去除主要是：硝化反硝化脫氮作用、N素揮發作用以及作物吸收作用。

3.3 金屬物質的去除原理

廢水中金屬物質在土壤中的去除主要是通過吸附、沉淀、離子交換等作用來完成的。研究結果說明[4]，我們必須要充分考慮到兩個問題：一個是土地處理系統的金屬污染負荷；另一個則是土壤對重金屬的環境同化容量。原因是金屬物質進入到植物-土壤-微生物系統后絕大部分會在土壤中存在，其中只有一小部分是被植物吸收利用的。

3.4 磷的去除原理

利用植物-土壤-微生物系統來處理廢水時，其中磷會得到一點程度的去除，其原理是：一方面磷主要是作為植物生長所必需的營養元素而被吸收，另一方面廢水中的磷還會被土壤顆粒吸附沉淀固定。

4 廢水土地處理技術應用

目前大部分畜禽養殖場的糞便隨意堆積在場外，而不給予適當的處理，在這種情況下，如果遇到陰雨天，糞便就會隨地表徑流進入河道，污染地表水；而如果我們對畜禽糞便和廢水用土地處理技術加以適當的處理和利用，它就好成為植物生長的營養物質的來源，這樣既做到了無害化同時也做到了資源化。

4.1 廢水處理系統

4.1.1 廢水收集系統

在養殖場地勢最低處設置一條幾近橫跨整個場的集水槽，用于收集產生的養殖廢水，末端連接排水溝。在排水溝末端建設一個集水池，集水池體積根據當地最大暴雨徑流沖刷陸地30分鐘設置。收集后的廢水經過由壓力泵打入葦地進行噴淋慢滲。

4.1.2 廢水處理技術

采用慢滲生態處理系統(SF-LTS)，將廢水投配到植物的土壤表面，廢水在流經地表土壤-植物系統時得到充分凈化的處理。在該處理系統中，投配的廢水一部分被植物吸收，一部分在滲入底土的過程中其中的污染物被土壤介質截獲，或被植物根系吸收、利用或固定，或被土壤中的微生物轉化或降解為無毒或低毒的成分[5]。

4.2 運行效果分析

4.2.1 廢水噴施試驗結果分析

試驗共分兩期，每期試驗共兩天，每天早晚噴水各一次，相當于降8 mm小雨一次，每次共噴水19.2 m3。廢水噴施情況入下表所示：

表1 廢水噴施情況

4.2.2 試驗結果

在蘆葦收割季節，分別在噴施區（G 1、G 2、G 3、G 4、G 5）5個點和對照區（C 1、C 2、C 3）3個點上收割，收割面積為 1×1 m2，將收割的蘆葦晾干稱重。蘆葦的生物量稱重結果見下表：

表3 蘆葦的生物量稱重

5 結語

通過試驗可以知道，蘆葦慢滲生態系統可以有效的處理和凈化畜禽廢水，并能很好的加以利用和轉化。蘆葦的植株密度增長將近一倍，生物量增長86.9%，蘆葦株高增長12.5%，為畜禽養殖與蘆葦生產提供了新型經濟模式，并實現了廢水的零排放。

[1]王季震,喬鵬帥,魯智禮.廢水土地處理技術中幾種處理工藝的分析[J].北京工商大學學報(自然科學版),2006,24(2).

[2]楊文濤,劉春平,文紅艷.淺談廢水土地處理系統[J].土壤通報,2007,38(2).

[3]黃瑋,汪翔.淺議城市廢水資源化生態工程中的土地處理系統[J].水電站設計,2004,20(1).

[4]徐亞同.廢水中氮磷的處理.上海:華東師范大學出版社,1994.

[5]孫鐵珩,周啟星.廢水生態處理技術體系與展望.世界科技研究與發展,2009,24(4):1-5.