畜禽养殖废水处理法的综述

摘要：目前畜禽养殖废水仍是污染水体的重要污染源。按废水处理工艺的主体和组合方式可以分为以物化处理为主体、以生化处理为主体和物化与生化处理相结合的三类组合工艺，并分别比较了各类组合工艺的优势与不足。根据现阶段畜禽养殖废水处理出现的矛盾和问题提出未来发展的趋势：畜禽养殖业的污染防治将以大力发展资源回收、提倡能源回收与农业综合利用以及发展清洁生产，将末端治理与源头控制相结合为前提进行研究。

关键词：废水处理；畜禽废水；组合工艺；综述

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1.引言

近年来，随着我国农业结构的调整和农业产业化的推进，规模化、集约化的畜禽养殖业得以迅猛发展，成为我国农业农村经济的重要组成部分。但是这些养殖场的发展一方面满足了城市居民对肉类、禽蛋类食物的大量需求，也成为污染水体的重要污染源。我国每年畜禽养殖的废水排放量超过１００亿吨，远远超过全国工业废水与生活废水排放量总和。同时畜禽废水水量波动大，含渣量、有机物和氮磷浓度高，处理技术不够成熟，管理运行成本高[1]。目前我国有很多规模化养殖场开展了畜禽养殖废水的处理工作，可是规模化养殖场的废水处理出水水质绝大部分尚未达到国家一级排放标准，远不及工业废水处理达标率的一半[2]

。因此禽畜养殖业大力发展所带来的环境污染问题也日益严重，它不仅影响经济发展，而且还危及生态安全，已成为人们普遍关注的社会问题。目前，我国每年约产生畜禽粪便45亿吨，其化学需氧量（COD）远远超过我国工业废水和生活污水之和[3]。畜禽养殖污染已成为继工业污染、生活污染之后的第三大污染源，成为我省农村污染的主要原因之一。因此，为有效减少畜禽养殖废水对环境的污染，保证我省畜禽养殖业的稳步健康发展，因地制宜地研究开发畜禽废水高效、低成本的处理技术迫在眉睫。

2.畜禽养殖废水处理的工艺现状

国内外畜禽养殖场废水的处理技术多种多样，其中按工艺的主体和组合方式可以分为三种处理模式，分别是以物化处理为主体、以生化处理为主体和物化与生化处理相结合的组合工艺。

2.1以物化处理为主体的组合工艺

日本的[4]等人提出了一个包括结晶、曝气、静沉三个单元的连续处理实际猪场污水的反应装置，该装置主要通过前期结晶预处理和后期沉淀相结合，主要以物化的方式去除水中的污染物。之后等人[5]又进一步研究出通过曝气结晶和成型鸟粪石沉降从猪场废水中去除和回收磷的具有双重功能的简易装置，在沉降污泥之前进行包括鸟粪石、脱水、堆肥等多级处理，这种组合工艺污泥中不仅操作简单，而且针对畜禽废水高浊度高悬浮物的特点，解决了污泥中存在大量悬浮性固体的难题。

2.2以生化处理为主体的组合工艺

传统的还田利用和自然处理模式[6]由于受土地的限制已不能满足城市近郊大量畜禽废水处理的要求，因此迫切需要找到一种经济、高效的工业化处理模式来处理土地受限地区的畜禽废水处理。经过几十年的研究和应用，畜禽养殖废水厌氧处理工艺已经比较成熟，常用的工艺包括完全混合式厌氧反应器（CSTR），厌氧滤池（AF），厌氧序批式反应器（ASBR），厌氧挡板反应器（ABR），厌氧复合反应器（UBF），内循环厌氧反应器（IC），上流式厌氧污泥床（UASB）等[7-14]。尽管厌氧生物处理能直接处理高浓度畜禽废水，并能回收能源[15-17]

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但厌氧处理出水中污染物浓度仍然很高，特别是氨氮基本没有去除，排入水体后，对环境的影响仍然很大，需要进一步后处理。同时由于好氧生物工艺直接处理高浓度畜禽废水能耗高，运行费用昂贵[18]。采用厌氧-好氧联合处理工艺是目前公认的最经济方法。目前我国大部分规模化猪场都采用厌氧-好氧工艺处理养殖场废水，由于SBR工艺可以在一个构筑物中完成生物降解和污泥沉淀两种作用，减少了全套二沉池和污泥回流设施，同时又能脱氮除磷，在厌氧一好氧工艺组合中得到了广泛的应用。SBR工艺主要有两种组合方式，一种是将厌氧控制在水解阶段，后接SBR工艺，如具有占地面积小,处理效率好,运行费用低等特点的水解SBR工艺[19-20]。另一种是厌氧反应器后接SBR工艺，如沉淀-UASB-SBR工艺及“CSTR+SBR”工艺[21-23]。两种处理工艺的组合均有各自的优点，水解处理相对厌氧处理工艺，能显著缩短处理时间，提高处理负荷，同时厌氧处理又有较高的去除效率，各有利弊。

2.3畜禽养殖废水处理存在的问题

近年来虽然有越来越多的规模化养猪场采用了一些新工艺，引进了新的技术设备，但还是存在一些问题，主要有以下几个方面：

1.某些技术设备及工艺在研究过程中忽略了养殖场的总体运行成本，致使运行管理成本高成为畜禽废水处理正常运行的制约因素。

2.养殖废水中丰富的氮磷都是不可再生的资源，这些放错位置的资源很容易被人忽视。3.没有从源头上控制畜禽养殖废水的排放，增大了废水处理的难度和处理成本，不符合可持续发展社会的思想。

3.畜禽养殖废水处理的趋势

3.1废水处理与能源回收、农业综合利用相结合

尽管目前有很多处理畜禽养殖废水的先进技术，但是处理成本成为畜禽废水处理的制约因素，同时也不符合可持续发展的思路，为了解决这一矛盾，今后应该着力研究通过废水处理与回收能源和农业的综合利用（有机农业）相结合降低猪场的运行成本的组合工艺。猪场废水等畜禽废水中含有大量丰富的营养物质，在处理过程中对这些有用的资源进行回收和再利用，可以充分利用在废水处理过程中所产生的可回收生物能源。猪场废水中的有机物经过厌氧消化产生了大量的可燃气体，主要包括甲烷、氢气等，这些气体具有很高的热值，经过净化可以作为能源进行再利用，传统上被用作燃料，通常是用来加热和发电，减少了能耗成本和环境质量的恶化。在处理畜禽冲洗废水时，将其与畜禽粪污结合起来，可以利用USR反应器这种结构简单、适用于高悬浮固体原料的反应器，原料从底部得到快速消化。未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内，上清液从消化器上部溢出。同时使用闷晒式太阳能热水池，可充分利用太阳能加热，提高反应温度，即使在在冬季也可保证较好的运行。其次在能源再利用方面，污水和鲜粪进入USR反应器，经厌氧反应器出来的沼气（含有细小杂志以及硫化氢等腐蚀性气体）经脱水、脱硫净化塔进入贮气罐，进入用气单元使用。这种采用USR反应池与沼气生产相结合的污水处理工艺处理畜禽污水，实现了养殖、沼气、供热及供电一体化的新型处理模式具有广泛的应用价值。

3.2废水处理与资源回收相结合

畜禽废水处理的组合工艺中常常忽略对废水的水质特征缺乏细致的了解，氮和磷是不可再生的资源，污水中排放的氮磷是氮磷消耗的重要途径。目前，污水中氮磷的去除和回收主要通过化学和生物的方法。其中对磷的去除和回收的方法中，普通的化学除磷方法回收率一般为90%以上，但添加药剂后还需调回pH值，且药剂成本较高。更有研究表明，污泥回收75%的磷可减少3%～3.8%的污泥干固体质量。回收磷后，污泥焚烧后灰分的产量也将显著下降，可减少12%～48%。而且鸟粪石除磷工艺产生的污泥体积很小，仅是化学除磷产生的污泥体积的49%。同时较为关注的吹脱加药结晶的方法，主要是利用吹脱曝气提高水中的pH值以提高水溶液中磷酸盐的过饱和度，并利用水中的碱度或投加的钙镁等离子生成化学沉淀，投加少量药剂既可达到较高的回收率，较普通化学除磷方法节省了一定的药剂成本。

3.3把末端治理与源头控制相结合

目前畜禽废水处理的大部分工艺都是对已有的污染进行处理，并没有深入考虑从源头上减少企业对周围环境的污染。大力推广干清粪工艺和合理设计规划养殖场内部结构与设施，有助于从源头上减少畜禽废水对受纳水体的污染，也减少了污水处理的难度和费用。同时应着力宣传使用绿色饲料和添加剂，减少饲料中有毒有害或容易富集的添加剂如重金属等，不仅能从源头上减少污染物的产生，也有利于畜禽养殖工业的健康长效发展。

4.结论

（1）畜禽养殖业是一个低利润行业，一般无法承受耗费较高的污水处理工艺。因此对于畜禽养殖废水的处理只能采用投资少、运行和管理成本低且效果好的工艺。寻找高效节能的处理方法在资源与能源问题日益突出的今天尤为重要，开发具有高效节能处理畜禽废水的处理设备和组合工艺是实现可持续发展、建设和谐社会的重要途径，以物化和生化处理结合的组合工艺以其经济性和高效性将会受到越来越多的关注。

（2）去除废水中污染物的同时有效回收和利用资源是未来畜禽废水处理的

一个方向，不仅可以提高系统的去除率，回收利用的资源和能源还能大大减少系统的运行成本。

（3）将末端治理与源头控制相结合，从根本上减少畜禽废水处理的运行和处理成本，推广清洁生产，改革企业的传统生产模式，是今后畜禽废水处理首要的发展趋势。

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