貧困地區(qū)豬場廢水處理模式探討

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(1.四川省科學(xué)技術(shù)信息研究所, 四川 成都 610016; 2.長江師范學(xué)院 綠色智慧環(huán)境學(xué)院, 重慶 涪陵 408100; 3.重慶市黔江區(qū)畜牧技術(shù)推廣站, 重慶 黔江 409000)

0 引言

豬場養(yǎng)殖廢水氮磷含量較高，而且富含大量有機物、懸浮物，如果隨意排放會造成水污染、大氣污染和土壤污染?，F(xiàn)階段，養(yǎng)殖場往往通過厭氧發(fā)酵來完成廢水中有機物的降解[1]，但同時產(chǎn)生大量副產(chǎn)物-厭氧消化液，富含氮磷的厭氧消化液排放到自然水體容易造成富營養(yǎng)化，隨著水的遷移還容易造成地下水氮超標(biāo)。豬場廢水中的懸浮物含量較高，能夠堵塞土壤的毛細孔，造成土壤的透水性、透氣性變差，進而造成農(nóng)產(chǎn)品減產(chǎn)、品質(zhì)降低。厭氧消化液的氮磷含量遠遠超過排放標(biāo)準(zhǔn)，特別是厭氧發(fā)酵過程中，氨氮存在升高的趨勢[2]。隨著環(huán)保要求的不斷提高，豬場廢水的排放對現(xiàn)有處理技術(shù)提出了更高的要求。

結(jié)合豬場廢水的特性和貧困地區(qū)的環(huán)境容量，綜合利用和達標(biāo)排放是兩條可選之徑，無論哪一種模式都需要對豬場的廢水進行綜合性預(yù)處理。豬場常用清糞工藝主要有干清糞和尿泡糞的糞污收集模式，新建采用干清糞工藝的空懷妊娠豬舍會在舍外設(shè)置收集池，在排污管進入收集池的端口需要加設(shè)格柵，可以攔截輸精管等塑料制品、針頭等金屬制品等，另外需要加設(shè)能夠吸附金屬針頭的設(shè)備，防止糞污泵轉(zhuǎn)子等損壞。進入環(huán)保工程區(qū)的糞污則需要通過擠壓、離心等具有固液分離功能的設(shè)備進行預(yù)處理，盡可能地將干物質(zhì)與液體分離，現(xiàn)階段雖然離心式分離機和旋轉(zhuǎn)加壓式分離機的處理效率相對較低，但是固液分離率可達90%以上，固體部分含水率在70%以上，所以豬場廢水分離后仍含有大量有機物，仍需要進行相應(yīng)的后續(xù)處理。

目前，養(yǎng)殖廢水的主要處理技術(shù)有以下幾種。

1 自然處理法

自然界的水體和土壤具有一定的自凈能力，只要污染物濃度控制在一定的范圍內(nèi)，在一定的時間內(nèi)，土壤中的微生物等能夠?qū)⑽廴疚锓纸?，確保不會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。但是，我國種養(yǎng)分離較為嚴(yán)重，特別是早期建設(shè)的豬場，雖然通過了環(huán)評，但是并沒有足夠的土地來完全消納連續(xù)產(chǎn)生的污水，導(dǎo)致很大一部分污水在未經(jīng)處理的情況下直接排入自然界，其后果就是眾多的養(yǎng)豬場周邊出現(xiàn)水體黑丑、蚊蠅滋生，進而影響到豬場的生物安全，導(dǎo)致豬場疫病頻發(fā)。自然處理依靠水生動植物對污水進行處理，易受氣候條件、土地面積的影響，常見的有氧化塘法、人工濕地法等。污水在自然處理設(shè)施中的水力停留時間較長，因而需要大量的土地確保微生物能夠?qū)⒂袡C物完全降解。自然處理系統(tǒng)在超負荷的運作條件下會很快崩潰，失去處理能力。自然處理發(fā)具有投資少、運行費用低的優(yōu)點，但是也具有一定的局限性，適合于規(guī)模較小且具有足夠土地的豬場。

2 厭氧處理法

飼料殘渣和糞便含有大量有機物，即便進行固液分離，廢水中仍含有大量有機物。在厭氧條件和微生物的作用下，20%～95%有機物在水解、酸化、產(chǎn)甲烷階段被消解并產(chǎn)生大量的CH4、CO2、碳酸鹽等，而且富含氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素和其他活性物質(zhì)，可作為有機肥施用，但是需要根據(jù)作物的不同研究合理的配施制度。

年存欄6 000頭的豬場，沼氣工程減排的CO2當(dāng)量為500～1 000 t，厭氧發(fā)酵是甲烷排放率較高的液體糞污管理的重要資源化手段之一。但是，厭氧消化液從厭氧設(shè)施排出后，在儲存階段仍可釋放CH4，黃丹丹等[3]對豬場厭氧消化液在儲存過程中的氨氮和CH4排放規(guī)律進行了研究，CH4在貯存的前12 d增加且達到峰值，這可能是厭氧消化液在儲存過程中繼續(xù)發(fā)酵所致，在氨氮揮發(fā)過程中，厭氧消化液pH會上升，第40 d氨氮排放濃度降低到3 mg/m3。雖然厭氧發(fā)酵能夠生成生物燃氣，但是不具備氮磷的去除功能，而且液體中氨氮含量往往呈上升趨勢，所以厭氧發(fā)酵液的氮磷含量遠遠超過國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。

厭氧消化液中含有生物活性物質(zhì)，如氨基酸、腐殖酸、植物內(nèi)源激素(玉米素、赤霉素、吲哚乙酸)等，這些物質(zhì)有的利于種子發(fā)芽、有的利于作物生長，是很好的液態(tài)有機肥。對于具有足夠土地養(yǎng)殖場，可以對厭氧消化液進行農(nóng)田施用，處理后可采用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉等形式加以資源化利用。大規(guī)模場在做好農(nóng)業(yè)資源化利用的同時，根據(jù)場內(nèi)廢水剩余量，量大限度地做好達標(biāo)排放。

3 好氧處理法

高負荷廢水先作厭氧處理，可以把大分子物質(zhì)分解為小分子酸等物質(zhì)，然后再接好氧處理工藝。好氧處理工藝需要有游離態(tài)氧的參與，微生物將小分子物質(zhì)分解，達到穩(wěn)定、無害化處理的目標(biāo)。好氧處理能夠?qū)捬醴纸獾男》肿游镔|(zhì)進行降解，同時能夠?qū)㈦y降解的物質(zhì)進行分解，同時去除廢水中部分氮磷。好氧處理工藝可分為活性污泥法(如氧化溝、SBR及變形工藝等)、生物膜法(生物轉(zhuǎn)盤等)和好氧塘法。雖然好氧工藝對物質(zhì)的處理速度相對于厭氧發(fā)酵快，但是好氧處理法的物質(zhì)分解率相對較低，而且運行管理相對較為復(fù)雜，不適合高濃度廢水和可生化性較差的廢水。

4 組合工藝法

豬場廢水屬于高濃度有機廢水，特別采用尿泡糞工藝的豬場具有瞬間排量大、對環(huán)保系統(tǒng)具有一定沖擊力的特點，單純對其采用物理、化學(xué)或生物學(xué)方法都會遇到運行成本高的瓶頸，所以實際的污水管理一般采用組合工藝法，如“厭氧+A/O”、“厭氧+SBR”等。BOD5/COD是廢水可生化性(biodegrade-ability)的一個重要指標(biāo)，當(dāng)BOD5/COD<0.25時，說明生物降解性較差，豬糞沼液經(jīng)過厭氧后該值可達0.16[4]，而且沼液的COD/TKN往往也處于不利于生化的范圍內(nèi)，厭氧廢水需外源碳源來保證反硝化過程的順利進行[5]，所以厭氧往往會結(jié)合BOD負荷較小的好氧處理工藝，以期完成沼液的達標(biāo)排放。

豬場污水處理系統(tǒng)需要流程簡單清晰、技術(shù)先進、設(shè)備穩(wěn)定，同時能夠盡量經(jīng)濟地運行系統(tǒng)，完成廢水的達標(biāo)處理。豬的日糧多以精細飼料為主，豬場廢水中懸浮物，需要對其進行預(yù)處理，采用物理方法對廢水進行預(yù)處理，粒徑大于100 μm的顆粒物可通過篩濾等進行移除，BOD和COD去除率一般為30%和70%，但是如果采用采用螺旋擠壓固液分離機處理尿泡糞廢水，分離效果將會很差。為了減輕后續(xù)生化處理階段的壓力，可對廢水進行絮凝等處理，將廢水中的難溶解有機物等通過該階段進行脫除。然后采用厭氧(如UASB)高負荷去除有機物，附以兩級A/O和化學(xué)氧化，完成廢水各項參數(shù)的達標(biāo)處理。

抗生素具有減少動物疾病發(fā)生和提高生產(chǎn)效率的作用，但是不合理使用則會適得其反，威脅畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。雖然人類沒有直接攝取獸用抗生素，但是食用動物產(chǎn)品會導(dǎo)致耐藥性細菌進入人體內(nèi)?？股氐牟缓侠砗筒灰?guī)范使用同樣會導(dǎo)致眾多的環(huán)境問題。未降解的抗生素進入環(huán)境后，可以誘導(dǎo)細菌產(chǎn)生耐藥性，甚至一些常見的病原體可以演變?yōu)椤俺壖毦保淠退幮曰蚩蛇z傳?？股赝ㄟ^食物鏈作用會降低人體免疫力，美國疾病控制與預(yù)防中心估計約2.3萬人死于抗生素耐藥性感染。厭氧對于抗生素的分解作用較弱，大部分抗生素仍舊殘留在廢水當(dāng)中，所以抗生素的殘留將成為綜合處理和資源化的難點之一。為了降低抗生素對于環(huán)境和人體的負面影響，可以通過選址、生物安全控制、設(shè)施養(yǎng)殖環(huán)境控制等手段來提升豬的抗病能力，盡可能地少用抗生素的使用。

為了確保“科學(xué)合理、經(jīng)濟可行”的目標(biāo)，不同地區(qū)應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況和要求為切入點，不能一味地照抄和復(fù)制，不同的項目應(yīng)全面進行技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境容量比較，然后針對性地進行廢水工藝的優(yōu)選確定。