規模化畜禽養殖場廢水處理技術研究進展

摘 要：針對畜禽養殖業的快速發展及其帶來的日益嚴重的環境問題，該文在介紹了規模化養殖的概念和我國規模化畜禽養殖總體情況的基礎上，概述了規模化畜禽養殖場廢水帶來的環境危害，并對國內外規模化畜禽養殖廢水的處理方法進行了分析比較。結果表明：根據畜禽養殖廢水的水質水量和處理要求的不同，對高CODCr、高NH3-N、高SS的畜禽養殖廢水，一般采用固液分離+多級組合的厭氧+好氧處理工藝；再根據排放標準的不同和場地限制，選擇是否進行深度處理及處理工藝 。

關鍵詞：規模化養殖 畜禽養殖廢水 處理技術 研究進展

中圖分類號：X70 文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2015）08（b）-0144-02

Abstract：Fast-developing of livestock and poultry cultivation industry has brought seriously environment pollution. This paper introduced the concept and general conditions of intensification cultivation in China， summarized the environmental impact of the wastewater and analyzed the treatment methods at home and abroad. The results showed that， according to the high concentration of CODCr、NH3-N and SS of the wastewater， solid-liquid separation+ combined multi-anaerobic/aerobic processed were adopted usually. Advanced treatment and related processes were restricted by discharge standard and land limitation.

Key Words：Intensification Cultivation； Livestock and Poultry Wastewater； Treatment Technology； Study Progress

近年來，隨著人民生活水平的快速提高，對畜禽產品數量和質量的需求也不斷提高，使畜禽養殖業由過去的家庭小型養殖向集約化規模化養殖場發展。然而，畜禽養殖污染治理并沒有跟上規模化養殖快速發展的步伐，隨之而來的就是過分集中的糞尿和沖洗水大量增加，給生態環境帶來極大壓力，對公共衛生形成極大威脅。據國家環境保護總局對全國23個省（區）、市規模化畜禽養殖業污染狀況調查表明，畜禽糞便產生量為工業固體廢棄物產生量的2.4倍，畜禽糞便化學需氧量（COD）遠遠超過我國工業廢水和生活污水化學需氧量排放量之和[1]。隨著人們環境意識的增強，對生態環境和公共衛生的關注度提高，畜禽養殖污染已成為各方高度重視的問題。

1 我國規模化畜禽養殖場概況

國家環保總局（現環保部）于2000年對全國規模化養殖業集中的23個地區進行調查，調查對象是存欄數為200頭以上的養豬場、40頭以上的奶牛場、80頭以上的肉牛場、2000只以上的養雞場、1000只以上的養鴨場或養鵝場。調查結果表明，全國規模化畜禽養殖場數量為35814個，其中養豬場9653個，占27%；養雞場201602個，占56%；養牛場1367個，占4%；養鴨場和養鵝場4634個，占13%。

此后，2001年發布并實施的《畜禽養殖業污染物排放標準》（GB18596-2001）[2]中對集約化畜禽養殖場，即規模化畜禽養殖場，進行了定義。2009年發布并實施的《畜禽養殖業污染治理工程技術規范》（HJ479-2009）[3]中對集約化畜禽養殖場的規模進行了確定。集約化畜禽養殖場是指在較小的場地內，投入較多的生產資料和勞動，采用新的工藝與技術措施，進行精心管理的飼養方式。我國指存欄數為300頭以上的養豬場、50頭以上的奶牛場、100頭以上的肉牛場、4000羽以上的養雞場、2000羽以上的養鴨場或養鵝場。

2 規模化畜禽養殖廢水來源及特性

畜禽養殖廢水主要由畜禽尿液、沖洗水（主要有圈舍沖糞水、飲槽沖洗水、地面沖洗水）和少量工人生產生活過程中產生的廢水組成。

廢水的產生量和水質又因養殖種類、品種、生長期、飼料、生產方式和管理水平等因素的不同而存在較大差異。對于養殖種類、品種和規模相似的養殖場來說，不同的清糞方式對廢水的產量和水質有很大影響。在干清糞、水泡糞、水沖糞三種清糞工藝中，干清糞方式的養殖場廢水產生量最少、水中污染物濃度最低。不同清糞工藝的養豬場污水水質和水量比較。（見表1）[4]

由表1水質可見，畜禽養殖廢水是典型的高濃度有機廢水，水量大，廢水中固液混雜。尤其是水沖清糞工藝產生的污水排水量最大，可達干清糞工藝排水量的3倍；污染物濃度高，是干清糞工藝的2倍；沖洗時間相對集中，對水處理設施造成沖擊負荷最大。因此，采用干清糞工藝能有效減少廢水的產生量，降低廢水中污染物濃度。

3 我國規模化畜禽養殖場廢水危害

畜禽養殖廢水具有高CODCr、高NH3-N、高SS的特點，規模化的畜禽養殖場廢水量大且集中，如不經處理直接排放到環境或回用農田，將會嚴重污染環境、破壞生態，并且這種影響將是持續的甚至是不可修復的。

3.1 對水體造成污染

畜禽養殖產生的高濃度有機廢水，直接進入地表水體，廢水中有機物分解將消耗大量溶解氧，使水體發臭；大量懸浮物使水體渾濁，限制水生生物的正常活動；大量的氮、磷造成水體富營養化；從而改變水生生物的種類，破壞生物鏈，破壞水體生態平衡。由于廢水的淋溶性極強，極易通過地表徑流或土壤滲入地下，污染地下水，使地下水失去飲用和灌溉功能，而且地下水污染治理恢復難度極大。

3.2 對土壤及作物造成污染

未經任何處理的養殖廢水直接、連續、過量的以肥料形式投入土壤，會超過土壤本身的自凈能力，有機物過量積累會使土壤呈強還原性，影響作物根系生長；大量無機鹽和重金屬在土壤中積累會引起土壤板結，肥力下降，土壤生態環境破壞，土壤質量降低。

3.3 對大氣造成污染

畜禽養殖廢水的惡臭成分復雜，含有大量硫化氫、氨、醇、甲烷等200多種有機惡臭物質，這些氣體可刺激人畜呼吸道，引起呼吸道疾病及導致畜禽生產力下降。

3.4 對環境衛生的影響

畜禽養殖廢水中含有大量的致病菌和寄生蟲卵，直接進入水體或農田，將導致蚊蠅滋生、病菌泛濫、誘發疾病，尤其會導致流行病的傳播，嚴重危害人畜健康。

4 國外規模化畜禽養殖場糞污處理技術

在美國，厭氧塘曾被廣泛用于處理和儲存封閉養豬場產生的液態糞污，但是厭氧塘技術在氨氮、惡臭、病原菌的排放和造成水質惡化等方面對環境和健康的影響受到關注。2000年6月，北卡羅來納州成立了由政府-企業-院校為框架的機構，開發并示范應用廢物管理的優勢技術（EST）。要求開發的優勢技術必須是專業的、可操作的、經濟可行的，并能滿足相關的五項環境標準。2006年3月，對提出的18項技術進行了測試，其中5項能滿足EST要求，4項采用堆肥、厭氧消化或氣化的方法處理離心脫水后的糞便固體，1項采用固體分離、硝化/反硝化、除磷工藝實際處理液體糞污。鑒于實際的處理技術滿足EST五項環境標準，且顯著減少成本，2006—2008年北卡羅來納州對該技術進行了設計、實施并示范應用于另一農場（5145頭豬）。二代技術在一代技術的基礎上減少了項目的建設、維護和運營費用。在對農場糞污（5145頭豬產生的）處理中，懸浮物、氨氮、磷、銅鋅、惡臭、病原體去除率分別達到98%、97%、95%、99%、99.9%、99.99%。成本僅為一代技術的1/3[5]。

在歐洲，歐洲委員會于1991年首次提出硝酸鹽管理條例，以解決畜類養殖糞便排放對土壤氮負荷的影響，進而對地表水和地下水資源的影響。在過去的30多年中，氨氮氣體排放成為歐洲主要關注的問題，首先是因為氨氮氣體的排放，代表著有價值的營養物的流失；其次是因為這種氣體會造成富營養化和酸雨等不良影響。畜類養殖糞便處理技術，從解決惡臭或氨氣排放和提供更靈活的土地擴展途徑方面，起到了管理作用。這些處理主要基于生物技術和物理技術，并可能使用化學添加劑。已經用于大型養殖農場的技術為：固體分離堆肥，厭氧消化和曝氣。同時，在畜類養殖糞便土地處理前要求進行有效的廢物收集和儲存，以減少后續處理的堵塞和方便輸送。有些實例中，有機廢物厭氧消化發電會得到溢價形式的獎勵，進而鼓勵畜類養殖農場采用一系列處理措施[6]。

5 國內規模化畜禽養殖場糞污處理技術

隨著畜禽養殖業污染問題的加劇，人們環境意識的增強和國家環境管理力度的加大，畜禽養殖業相關標準和規范陸續出臺，污染治理的技術和方法得到逐步完善。

2001年5月開始國家先后發布實施了《畜禽養殖污染防治管理辦法》《畜禽養殖污染防治技術規范》HJ/T81-2001、《畜禽養殖業污染物排放標準》GB18596-2001、《畜禽養殖業污染治理工程技術規范》HJ497-2009、《畜禽養殖業污染防治技術政策》。

各種畜禽養殖廢水的處理方法也被逐漸開發并應用。目前普遍采用的方法包括自然處理、工業化處理及二者結合的處理方法。其中自然處理由于占地大、處理效率低，受季節變化影響大，存在二次污染等限制因素，很少單獨使用。在工業化處理方法中，多為各種工藝組合的方式，而且多數為養豬廢水處理，養雞、鴨、鵝和養牛廢水處理較少。

對于養豬廢水，預處理通常采用多種固液分離方法組合的工藝，二級處理通常采用厭氧+好氧相結合的工藝，深度處理根據出水要求選用人工濕地或氧化塘等自然處理工藝。如徐曉云等[7]報道江西某牧業有限公司（8000頭豬）養豬廢水采用固液分離機+反切式細格柵+平流沉淀+厭氧+好氧+水解酸化+好氧+人工濕地+氧化塘的處理工藝，處理出水達到達到畜禽養殖業污染物排放標準（GB18596-2001）。其中預處理采用了三種固液分離措施，二級處理采用了多級厭氧+好氧工藝的組合，深度處理采用人工濕地串聯氧化塘。張之浩[8]報道某生豬生產基地（2萬頭豬）廢水處理改造后采用格柵+預沉池+初沉池+產沼氣池+一級好氧+厭氧+二級好氧+連續循環曝氣系統（CCAS）工藝，處理出水達到達到畜禽養殖業污染物排放標準（GB18596-2001）。溫志良等[9]報道某養豬場（約7500頭豬）廢水處理采用粗格柵+固液分離機+沉淀池+UASB+缺氧+活性污泥+生物接觸氧化+生物炭濾池+砂濾工藝，出水達到廣東省地方排放標準《水污染物排放極限值》（DB44/26-2001）第二時段的一級標準。

對于養牛廢水，由于清糞方式、廢水的產生方式、水質水量與養豬廢水相似，處理工藝也相似，一般采用固液分離預處理、厭氧+好氧組合二級處理、氧化塘等深度處理工藝。如王彥欣等[10]報道江西某有機牧場養殖奶牛（1000頭奶牛）廢水處理采用固液分離機+除渣池+厭氧消化+UASB+SBR+生物氧化塘工藝，處理出水達到畜禽養殖業污染物排放標準（GB18596-2001）。

對于養雞、鴨、鵝養殖場，目前所見報道一般采用干清糞后再沖洗的生產工藝，因此廢水產量相對較小、污染物濃度相對較低，因此處理工藝也相對簡單，一般出水多農用。如薛嘉等[11]報道攀枝花市某養雞場（存欄7萬只雞）清除雞糞后的廢水，采用格柵+沼氣池+氧化塘+人工濕地+蓄水池/二級氧化塘工藝，處理出水達到農用水標準，用于農田灌溉。祖波等[12]報道重慶市某種、肉鴨基地（存欄7萬只鴨）人工清除鴨糞等固態物后，廢水采用格柵+固液分離+沼氣發酵+沼液池+生態魚塘工藝，處理出水達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》標準（GB/T18920—2002）。

6 結語

根據國內外針對規模化畜禽養殖場廢水處理的實例，可以看出：對于高COD、高NH3-N、高SS的畜禽養殖產生的廢水，采用何種處理工藝主要取決于原廢水的水質水量和出水水質要求。原水濃度高或出水要求高的，處理工藝就復雜，反之則相對簡單。而原廢水的水質水量又與清糞方式有很大關系，即干清糞方式廢水量小，污染物濃度相對較低；水沖糞方式廢水量大，污染物濃度相對較高；水泡糞方式廢水量相對較大，污染物濃度高。針對廢水高SS（尤其是干清糞方式的廢水）的特點，一般需要在預處理階段采用多種固液分離方式后才能進行二級處理。針對廢水高COD的特點，一般先采用厭氧法將大分子有機物分解為小分子有機物，部分轉化為甲烷氣體后，再采用好氧法進一步將小分子有機物分解為CO2和H2O。針對廢水高NH3-N的特點，一般采用好氧、厭氧交替的方法使NH3-N經過硝化和反硝化最終以N2形式排出。因此二級處理采用多級組合的厭氧+好氧工藝。最后，根據排放標準的不同和場地限制，選擇是否進行深度處理及處理工藝。

參考文獻

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