畜禽養(yǎng)殖廢水的土地處理技術(shù)研究及應(yīng)用

寇利卿

（河北省保定水文水資源勘測(cè)局 河北保定 071051）

1 前言

近年來我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，畜禽糞便大量產(chǎn)生，致使氮磷的產(chǎn)生量也大幅度增長，僅2002年我國畜禽糞便產(chǎn)生的磷素的總量為948萬噸，這個(gè)數(shù)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(dá)到了1680萬t，這個(gè)數(shù)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(nèi)和國外均做了這方面的大量的研究，研究結(jié)果已經(jīng)證明：畜禽養(yǎng)殖業(yè)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(dǎo)致水體富營養(yǎng)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(yǎng)化問題，其中有的時(shí)分嚴(yán)重。近年來我過水體污染的人工處理技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)具有相當(dāng)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(jí)生物處理對(duì)氮和磷等營養(yǎng)物質(zhì)的去除效率并不是很高,因此水體富營養(yǎng)化等的問題并不會(huì)得到徹底的解決。然而廢水的土地處理技術(shù)是一種處理廢水的生態(tài)工程技術(shù),該技術(shù)主要是通過一系列化學(xué)的、生物化學(xué)的以及物理的過程,使得禽畜廢水能得到預(yù)期的處理效果,并使廢水中N、P等有用物質(zhì)得以利用,使其變成植物體中所需的營養(yǎng)物質(zhì)的一種廢水處理方法[2,3]。

2 廢水土地處理技術(shù)概述

廢水的土地處理技術(shù)包括：慢速滲濾、快速滲濾、地下滲濾、地表漫流和濕地系統(tǒng)等5種最基本的方法。采用其中的何種土地處理系統(tǒng)工藝的方法，主要是根據(jù)不同地區(qū)土壤的性質(zhì)、土壤的透水性、該地的地形條件、該地區(qū)所種植的植物種類、氣候條件以及該地方有關(guān)部門對(duì)污、廢水處理程度的要求等的不同來進(jìn)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(chǎn)生的廢水按照適當(dāng)?shù)谋壤渌偷酵恋厣?，運(yùn)用植物-土壤-微生物這一生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)原理和對(duì)污染物的綜合凈化能力來處理某些工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水及城市社會(huì)生活中產(chǎn)生的生活廢水，不同深度的提高排污水質(zhì)，它是一種常年可以利用的生態(tài)系統(tǒng)工程并能并能使得廢水重新變?yōu)榭衫玫馁Y源同時(shí)使排放的廢水達(dá)到無害化。廢水的土地處理技術(shù)是一種生態(tài)學(xué)處理的技術(shù)。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(fā)掉，剩下的水分會(huì)進(jìn)入到土壤里邊經(jīng)過擴(kuò)散、下滲等過程。廢水中含有的某些金屬離子還會(huì)與土壤中的膠體顆粒發(fā)生鰲合作用生成復(fù)合物，廢水中還會(huì)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(huì)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(zhì)。土壤顆粒間的孔隙會(huì)對(duì)水中含有的懸浮物進(jìn)行不斷的截留和濾除。廢水中的一些有機(jī)污染物會(huì)被土壤顆粒吸附截留，從而達(dá)到去除有機(jī)物的目的。眾所周知，自然界中微生物的最理想的生存場(chǎng)所就是土壤，土壤顆粒中的微生物會(huì)很快氧化、分解截留下來的有機(jī)物，生成植物營養(yǎng)物質(zhì)CO2及無機(jī)鹽類而被吸收，廢水的土地處理技術(shù)是一種生態(tài)學(xué)的處理方法，實(shí)際上它是利用土壤及存在于土壤環(huán)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(shí)，還可以是廢物資源化。目前，土地處理技術(shù)正在迅速的發(fā)展成為廢水處理工藝的二級(jí)處理或深度處理的代用技術(shù)。

廢水土地處理中包括：BOD的土地去除技術(shù)、SS的土地去除技術(shù)、病原體的土地去除技術(shù)、氮的土地去除技術(shù)、金屬的土地去除技術(shù)、痕量有機(jī)物的土地去除技術(shù)等。下面就其中BOD的土地去除技術(shù)、氮的土地去除技術(shù)、磷的土地去除技術(shù)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(yùn)行良好的土地處理系統(tǒng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，在運(yùn)行良好的土地處理系統(tǒng)中還存在著厭氧區(qū)，在這里能夠去除較難降解有機(jī)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(tǒng)來處理廢水時(shí)，其中氮的去除主要是：硝化反硝化脫氮作用、N素?fù)]發(fā)作用以及作物吸收作用。

3.3 金屬物質(zhì)的去除原理

廢水中金屬物質(zhì)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(jié)果說明[4]，我們必須要充分考慮到兩個(gè)問題：一個(gè)是土地處理系統(tǒng)的金屬污染負(fù)荷；另一個(gè)則是土壤對(duì)重金屬的環(huán)境同化容量。原因是金屬物質(zhì)進(jìn)入到植物-土壤-微生物系統(tǒng)后絕大部分會(huì)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(tǒng)來處理廢水時(shí)，其中磷會(huì)得到一點(diǎn)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(yǎng)元素而被吸收，另一方面廢水中的磷還會(huì)被土壤顆粒吸附沉淀固定。

4 廢水土地處理技術(shù)應(yīng)用

目前大部分畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的糞便隨意堆積在場(chǎng)外，而不給予適當(dāng)?shù)奶幚?，在這種情況下，如果遇到陰雨天，糞便就會(huì)隨地表徑流進(jìn)入河道，污染地表水；而如果我們對(duì)畜禽糞便和廢水用土地處理技術(shù)加以適當(dāng)?shù)奶幚砗屠茫秃贸蔀橹参锷L的營養(yǎng)物質(zhì)的來源，這樣既做到了無害化同時(shí)也做到了資源化。

4.1 廢水處理系統(tǒng)

4.1.1 廢水收集系統(tǒng)

在養(yǎng)殖場(chǎng)地勢(shì)最低處設(shè)置一條幾近橫跨整個(gè)場(chǎng)的集水槽，用于收集產(chǎn)生的養(yǎng)殖廢水，末端連接排水溝。在排水溝末端建設(shè)一個(gè)集水池，集水池體積根據(jù)當(dāng)?shù)刈畲蟊┯陱搅鳑_刷陸地30分鐘設(shè)置。收集后的廢水經(jīng)過由壓力泵打入葦?shù)剡M(jìn)行噴淋慢滲。

4.1.2 廢水處理技術(shù)

采用慢滲生態(tài)處理系統(tǒng)(SF-LTS)，將廢水投配到植物的土壤表面，廢水在流經(jīng)地表土壤-植物系統(tǒng)時(shí)得到充分凈化的處理。在該處理系統(tǒng)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(zhì)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(zhuǎn)化或降解為無毒或低毒的成分[5]。

4.2 運(yùn)行效果分析

4.2.1 廢水噴施試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)共分兩期，每期試驗(yàn)共兩天，每天早晚噴水各一次，相當(dāng)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(yàn)結(jié)果

在蘆葦收割季節(jié)，分別在噴施區(qū)（G 1、G 2、G 3、G 4、G 5）5個(gè)點(diǎn)和對(duì)照區(qū)（C 1、C 2、C 3）3個(gè)點(diǎn)上收割，收割面積為 1×1 m2，將收割的蘆葦晾干稱重。蘆葦?shù)纳锪糠Q重結(jié)果見下表：

表3 蘆葦?shù)纳锪糠Q重

5 結(jié)語

通過試驗(yàn)可以知道，蘆葦慢滲生態(tài)系統(tǒng)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(zhuǎn)化。蘆葦?shù)闹仓昝芏仍鲩L將近一倍，生物量增長86.9%，蘆葦株高增長12.5%，為畜禽養(yǎng)殖與蘆葦生產(chǎn)提供了新型經(jīng)濟(jì)模式，并實(shí)現(xiàn)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(shù)中幾種處理工藝的分析[J].北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,24(2).

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

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

[4]徐亞同.廢水中氮磷的處理.上海:華東師范大學(xué)出版社,1994.

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