畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)研究進展

呂曉飛

我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)近年來發(fā)展迅速，隨著人們物質(zhì)需求的增多，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式漸漸被打破，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進程的加快，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的調(diào)整，促進了畜禽養(yǎng)殖業(yè)朝著規(guī)?；?、集約化的方向發(fā)展，由此導致養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)的分離，畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的廢棄物不再是作為種植業(yè)的肥料而是排放至環(huán)境中。畜禽養(yǎng)殖廢水中含有大量污染物，遠遠超過環(huán)境的自凈能力，排入水域中極易導致水體的理化性質(zhì)發(fā)生改變，造成水體惡化，導致一系列的環(huán)境問題[1]。

1 畜禽養(yǎng)殖現(xiàn)狀及污染特點

以安徽省為例，全省畜牧業(yè)已形成5個產(chǎn)業(yè)帶，截止到2015年，全省規(guī)模養(yǎng)殖比重70%,比2010年提高15個百分點，省“十三五”規(guī)劃預計到2020年全省規(guī)模養(yǎng)殖比重將達到75%。安徽省統(tǒng)計年鑒顯示，2016年全省肉類總產(chǎn)量達4.11x106噸，禽蛋達1.39x106噸[2]，規(guī)?；B(yǎng)殖極大的滿足人們生活需求的同時帶來的環(huán)境問題也不容小覷。目前，我國每年產(chǎn)生約45億噸的畜禽糞便[3]，而由畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的廢水中的化學需氧量(COD)、氮磷等污染物量超過了工業(yè)廢水和生活廢水，農(nóng)業(yè)污染源成為包括工業(yè)、生活污染源在內(nèi)的三大污染源之首。

如果不對其進行適當處理排放到環(huán)境中，將會對水氣土三大環(huán)境介質(zhì)產(chǎn)生不利影響，對生態(tài)環(huán)境、動植物生存以及人類健康造成危害。畜禽養(yǎng)殖廢水排入水體中，高濃度的有機物將消耗水中的溶解氧，導致水生生物因缺氧而死亡，大量的氮磷導致水體的富營養(yǎng)化，使得水體發(fā)黑發(fā)臭，徹底改變水體的理化性質(zhì)，廢水中含有的致病菌等微生物進入自然水體中，隨地表徑流、地下徑流傳播，危害人類及其它動物健康。養(yǎng)殖廢水中含有NH3，H2S兩種無機化合物以及揮發(fā)性脂肪酸、酚類、醛類等九種有機化合物，長期暴露于空氣中，產(chǎn)生惡臭氣味，嚴重影響空氣質(zhì)量。未經(jīng)處理的廢水直接灌溉農(nóng)田會導致土壤透水性下降，影響作物生長甚至導致作物死亡，畜禽飼料中添加的微量重金屬不能在動物體內(nèi)被消化，隨著畜禽廢水進入土壤中，造成土壤的重金屬污染[5]。

2 畜禽養(yǎng)殖廢水工業(yè)處理技術(shù)

為了減少畜禽養(yǎng)殖廢水對環(huán)境的污染，常通過工業(yè)處理減少廢水中的污染物含量再進行排放。目前使用的畜禽養(yǎng)殖廢水處理方法主要分為物化法和生物法兩大類。

2.1 物化法

常用的物化處理技術(shù)有絮凝沉淀法、吸附法、電化學氧化法、Fenton氧化法等。

電化學氧化法是一種新興的處理廢水技術(shù)，集電氧化和電還原作用于一體。王志剛[12]以重金屬Cu、Zn和土霉素、四環(huán)素、金霉素、喹乙醇為目標污染物，采用電化學法通過控制電解電壓、電解時間、電解pH以及曝氣時間等條件對以上重金屬、抗生素、激素類物質(zhì)進行去除，當電解電壓為15V，電解時間為45min，初始pH值為8時去除效果最佳。歐陽超[13]利用曝氣加電解的方法去除畜禽養(yǎng)殖廢水的氮磷，氨氮去除率為92.48%，磷酸鹽去除率達到99.5%以上，但COD去除率僅為35.99%。由此看出，電化學氧化法能夠有效去除廢水中的氮磷、重金屬等污染物，但對COD的去除能力較差。

Fenton氧化法是利用催化劑、電化學或光輻射等作用使得H2O2產(chǎn)生羥基自由基處理污染物的方法。Lee等[14]利用Fenton氧化法處理初始COD為5000-5700mg/L的高濃度養(yǎng)豬廢水，反應(yīng)30分鐘后，COD的去除率達88%。Park等[15]分別采用Fenton氧化和光Fenton氧化法處理畜禽廢水，其最佳pH分別為4和5，最佳Fe2+劑量分別為0.066M和0.01M，最佳H2O2濃度分別為0.2M和0.1M，最佳反應(yīng)時間分別為60和80分鐘，在最適工藝條件下，兩種方法對COD、廢水色度以及大腸桿菌群的去除效率分別為70-79%，70-85%和 96.0-99.4%。Fenton氧化法是一種深度處理技術(shù)，在降解有機物方面具有一定的優(yōu)勢，但反應(yīng)中Fe2+消耗大且H2O2利用率較低。

物化方法對于畜禽養(yǎng)殖廢水中COD、氨氮、重金屬均有一定的去除能力，但作為單獨處理工藝，凈化效果尚欠缺。因此，可以將其與生物處理方法聯(lián)用，作為廢水的前處理或深度處理，以獲得更高的去除效率。大多數(shù)物化法現(xiàn)階段仍處于實驗階段，缺乏實踐經(jīng)驗，如何將其投入工程實踐，適應(yīng)于大規(guī)模廢水處理仍是需要考慮的問題。

2.2 生物法

生物處理方法是目前處理畜禽養(yǎng)殖廢水常用的處理技術(shù)，包括好氧生物處理技術(shù)、厭氧生物處理技術(shù)以及混合生物處理技術(shù)。

3 自然生態(tài)處理法

自然生態(tài)處理技術(shù)是依靠水體和土壤中的微生物、植物等處理污染物，主要包括人工濕地和氧化塘等。

4 結(jié)語

目前我國畜禽養(yǎng)殖廢水處理仍然面臨著一系列的問題：

首先，在畜禽廢水產(chǎn)生的源頭防治措施不夠完善，一些養(yǎng)殖戶環(huán)保意識不強，忽視廢水的處理工作，建立廢水處理設(shè)施投入及運營成本大，面對經(jīng)濟利益的驅(qū)動，往往以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價換取經(jīng)濟回報。對于源頭的控制，應(yīng)從以下三方面著手：1.國家應(yīng)完善法律法規(guī)的編纂，現(xiàn)階段已頒布的《畜禽養(yǎng)殖污染防治管理辦法》以及《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》僅僅針對規(guī)模化養(yǎng)殖場，而對于農(nóng)村分散的小型養(yǎng)殖戶沒有針對性的法律法規(guī)約束[33]；2.政府部門應(yīng)加大監(jiān)管力度，對于規(guī)模養(yǎng)殖場排放廢水的水質(zhì)嚴格執(zhí)行畜禽廢水排放標準，對于不符合排放標準的責令整改，同時政府也應(yīng)聯(lián)合群眾加強公眾監(jiān)督，加強環(huán)境執(zhí)法的效率及執(zhí)行力。3.加強農(nóng)村群眾的法治宣傳、環(huán)保宣傳。

其次，畜禽廢水處理技術(shù)的實際應(yīng)用方面有待加強。國內(nèi)外現(xiàn)有的畜禽廢水處理技術(shù)非常多，但在技術(shù)的選擇和應(yīng)用上不能生搬硬套，有些技術(shù)目前只適用于實驗室小規(guī)模的廢水處理，有些技術(shù)雖然已經(jīng)投入工程，但因廢水的水質(zhì)條件、運行費用、地理位置等條件的不同也不能直接作為本地的廢水處理技術(shù)。因此，在建立廢水處理系統(tǒng)的時候需要綜合當?shù)氐牡乩憝h(huán)境、廢水處理系統(tǒng)的投入成本及運營費用、廢水中污染物的種類及含量等各方面因素。一般情況下，單一的處理技術(shù)很難達到國家廢水排放標準，需要將多種技術(shù)聯(lián)用以達到出水水質(zhì)的要求，但有的技術(shù)之間存在抑制作用，阻礙生化反應(yīng)的進行，所以技術(shù)的組合不僅僅是簡單的串聯(lián)，更需要做到各單元之間的合理聯(lián)用，達到最佳的處理效果。新型工藝的開發(fā)、實驗室工藝運用于實際工程、各個工藝的最佳組合等問題仍需要廣大工作者進一步的研究。

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