廣西農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖污水生態(tài)濕地處理系統(tǒng)設計與運行

鄒志剛 張浩 曾馥平 陳惠君

[摘要]在對廣西農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖污染分析的基礎上，比較了養(yǎng)殖污染防控方法的差異，提出了一種低成本、高效益的污水生態(tài)濕地處理系統(tǒng)的設計方案，并在廣西區(qū)環(huán)江縣麗源養(yǎng)殖場進行了系統(tǒng)構(gòu)建與運行，可為全區(qū)農(nóng)村生豬養(yǎng)殖污水的生態(tài)處理和“美麗鄉(xiāng)村”建設提供技術(shù)支撐。

[關(guān)鍵詞]養(yǎng)殖污水;南方農(nóng)村;人工濕地;工程運行;美麗鄉(xiāng)村

[中圖分類號]X703.1[文獻標識碼]C

廣西壯族自治區(qū)（以下簡稱廣西區(qū)）是我國華南地區(qū)的重要省份之一。受地勢影響境內(nèi)河流從西北流向東南，形成以紅水河—西江為主干流的橫貫中部以及兩側(cè)支流的樹枝狀水系;分屬于珠江、長江、桂南獨流入海、百都河等四大水系。其中有986條集雨面積超過50km2的河流，總長3.4萬km，河網(wǎng)密度為144m/km2。西江流域中最大水系為珠江中游水系，流域覆蓋了廣西85.2%的土地，集雨面積超過50km2的河流有833條，主干流自西北折東，經(jīng)南盤江—紅水河—黔江—潯江—西江橫貫全境，而后流經(jīng)梧州、廣東匯入南海，在境內(nèi)流長1239km。然而，因受農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖的影響，西江流域中下游面臨著一系列生態(tài)環(huán)境惡化問題：（1）水體的富營養(yǎng)化;支流中含有來自于畜禽糞便中的有毒、有害成分的水質(zhì)污染。（2）土壤的物理化學性質(zhì)被破壞，固有的凈化、緩沖和有機體支持的功能逐步喪失，生產(chǎn)功能、調(diào)節(jié)功能和載體功能被損害等土壤污染。（3）農(nóng)藥化肥揮發(fā)或化學反應后進入大氣中，及養(yǎng)殖場產(chǎn)生大量的惡臭氣體直接進入大氣而帶來的空氣污染。（4）畜禽糞便中大量細菌隨著徑流進入水體后產(chǎn)生的傳播病菌。據(jù)報道，“十二五”時期，國家將廣西區(qū)3401家規(guī)模畜禽養(yǎng)殖場（玉林843 家、南寧525家，貴港438 家，賀州310 家，桂林239 家，柳州188家，來賓178 家，梧州165 家）被列入減排清單，要求到“十三五”全面開展農(nóng)業(yè)源污染減排工作，實施完成3401項規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖改造。因此，當前廣西區(qū)將加強西江流域中下游農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖污水的源頭防控與治理，保護西江水域生態(tài)環(huán)境設立為推動不同行政、功能區(qū)域協(xié)同、和諧、健康發(fā)展的戰(zhàn)略任務，以此為人口密集的下游“珠江大都會帶”提供安全健康水源保障，進而促進西江經(jīng)濟帶可持續(xù)健康和諧發(fā)展。

1農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖污染防控方法比較

研究和實踐表明，養(yǎng)殖廢棄物污染防控是一個系統(tǒng)工程，不是單項技術(shù)的累加，而是多項技術(shù)組合的復雜體系。除了要在上游通過飼料改良提高氮磷利用率，更要在下游通過多組合技術(shù)進行廢棄物污染控制。雖然我國已發(fā)展了循環(huán)治理模式、源頭控制模式（高床養(yǎng)殖、干清糞、雨污分離、固液分離等）、深度生物處理模式（曝氧、濕地、生物膜、二次發(fā)酵等）、水泡糞模式和發(fā)酵床治理模式。但養(yǎng)殖業(yè)無法承受傳統(tǒng)工業(yè)污水或生活污水處理方法的巨大成本，這些方法也并不完全適合養(yǎng)殖廢棄物的處理，不能保證高濃度氮、磷等物質(zhì)的去除效率;同時，養(yǎng)殖廢棄物的處理裝備在體積、使用可靠性和經(jīng)濟性、工藝流程等方面有自身特殊要求。所以，基于我區(qū)現(xiàn)有技術(shù)和經(jīng)濟的承受能力，建設一批先期投資小、占地面積少、運行效能高、管理便捷和運行成本低的畜禽廢棄物處理設施，是推進畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源頭治理的關(guān)鍵。

近年來，因為人工濕地低成本、高效率、易管理的特點，得到國內(nèi)外研究學者和工程師的廣泛推廣。人工濕地的這些特點使得其適合經(jīng)濟能力有限的地處農(nóng)村地區(qū)養(yǎng)殖場。在實際應用中，可將系統(tǒng)的人工表面流（SFW）、潛流（SSFW）和垂直流（VFW）組合或與其它水處理技術(shù)結(jié)合起來。目前國內(nèi)外對人工濕地對廢水有廣泛的報道，表現(xiàn)出良好的技術(shù)性和經(jīng)濟可行性。但這些研究多注重氮磷處理效果，較少顧及經(jīng)濟利益和潛在的環(huán)境風險，常選用水葫蘆、大漂、香蒲、葛蒲、蘆葦?shù)染坝^植物，然而有的水生植物生長過快，后續(xù)處理難度大，如果隨意堆放，易造成二次污染而且難以繼續(xù)利用。因而探索利用一些新的植物品種顯得很有必要，如果能將污水治理、資源利用和生態(tài)景觀建設完美融合，必將產(chǎn)生更高的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，且能提高政府和企業(yè)的積極性，具有廣闊的前景。

2 農(nóng)村養(yǎng)殖污水生態(tài)濕地處理系統(tǒng)設計

（1）系統(tǒng)構(gòu)成。生物基質(zhì)池（稻草填料）與5級經(jīng)濟濕地（綠狐尾藻或水生蔬菜）生態(tài)系統(tǒng)組合（分別針對小、中、大型養(yǎng)豬場）。

（2）技術(shù)流程（圖1）。

（3）適用范圍。生豬養(yǎng)殖場、養(yǎng)牛場、家禽養(yǎng)殖場等。

（4）處理指標。COD、氨氮、總氮、總磷去除率97%～99%;達到國家排放指標GB18596-2001的1/3～1/5以下，或優(yōu)于國家排放標準（COD 150mg/L、總氮70mg/L、總磷5mg/L）。

（5）投資與效益。萬頭存欄豬排放量一次性總投資100～250萬元（土方、防滲、材料），年凈收入估算50～100萬元（5～15kg魚/頭豬）。

3 生豬養(yǎng)殖污水人工濕地生態(tài)處理示范

3.1 技術(shù)集成

環(huán)江縣麗源養(yǎng)殖豬場于2012年建成使用，肉豬年出欄量達1000多頭，日產(chǎn)出的污水、尿液及糞渣污染物2.8t。2014年，環(huán)江縣政府和環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站共同引進中科院亞熱帶生態(tài)所“規(guī)模畜禽養(yǎng)殖排泄廢棄物處理技術(shù)”改造其養(yǎng)殖排泄廢棄物處理設施。目前已建成60m3沼氣池、180m3生物質(zhì)池、1200m3四級濕地，其中種植狐尾藻等生物處理植物（圖2）。

3.2 技術(shù)示范

廣西區(qū)環(huán)江縣麗源養(yǎng)殖場的監(jiān)測結(jié)果表明，1月份狐尾藻進水口的化學耗氧量（COD）、總氮（TD）、氨氮（NH3-N）和總磷（TP）分別為745.3 mg·L-1 、1203 mg·L-1、859mg·L-1、和63.3 mg·L-1（圖3），經(jīng)過5級濕地的處理，這4個水質(zhì)指標分別達到42.4 mg·L-1 、322 mg·L-1、190mg·L-1和15.7 mg·L-1，去除率分別達到94.3%、73.2%、76.8%和79.2%;隨著氣溫的上升，3月份狐尾藻凈化污水的能力增強，COD、TD、NH3-N和TP的去除率分別達到97%、86%、91.9%和92.6%;然而，隨著5月份超過35℃，狐尾藻凈化污水的能力降低，COD、TD、NH3-N和TP的去除率分別達到79.1%、64.9%、62.1%和69.1%。到7月份，隨著溫度的進一步上升，COD、TD、NH3-N和TP的去除率分別達到71.8%、77.1%、56.3%和65.7%;到9月份，狐尾藻對COD、TD、NH3-N和TP的去除率分別達到50%、80.1%、61.8%和69.1%;11月份狐尾藻對各級污水的去除情況與其他情況相似。由此可見，狐尾藻對養(yǎng)殖污水的凈化效果很好，且其凈化能力受溫度和其他因素影響。

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