不同季節(jié)規(guī)?；怆u場(chǎng)養(yǎng)殖污水主要指標(biāo)變化規(guī)律及處理效果研究

張希瑤，申李琰，牛晉國(guó)，李惠龍，淡江華

(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，山西 太原 030032)

肉雞養(yǎng)殖污水成分包含各類污染物，若不經(jīng)處理直接排放，會(huì)對(duì)地表和地下水體造成富營(yíng)養(yǎng)化、重金屬積累等危害，破壞周圍生態(tài)環(huán)境[1]。農(nóng)業(yè)源，畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)2017年水污染物排放量中化學(xué)需氧量604.83×104t，氨氮7.50×104t，總氮37.00×104t，總磷8.04×104t，分別占農(nóng)業(yè)源污染總排放量的56.68%、34.69%、26.15%和38.68%[2]，總體污染形勢(shì)依然嚴(yán)峻。目前肉雞糞污主要采用集中處理和種養(yǎng)結(jié)合兩種無害化處理方式，其中養(yǎng)殖污水主要隨少部分糞便一起進(jìn)行厭氧發(fā)酵、氧化塘等處理[3]。本研究以山西省文水縣某規(guī)?；怆u養(yǎng)殖場(chǎng)為試驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的養(yǎng)殖污水為研究對(duì)象，獲取污水原水及處理后水樣的7個(gè)指標(biāo)，即水溫(T)、酸堿度(pH)、氨氮(NH3-N)、總磷(TP)、總氮(TN)、化學(xué)需氧量(COD)和電導(dǎo)率(EC)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，分析指標(biāo)變化規(guī)律，為肉雞場(chǎng)糞污治理方案優(yōu)化提供理論支持和數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)情況

本研究選擇的某規(guī)?；怆u養(yǎng)殖場(chǎng)主要養(yǎng)殖品種為科寶白羽肉雞，有全自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化雞舍7棟，每棟可容納5萬肉雞，年出欄量可達(dá)100萬只。養(yǎng)殖場(chǎng)采用機(jī)械干清糞方式，雞糞集中收集后出售。污水以雨污分流方式與雨污進(jìn)行分別處理，雞舍周圍設(shè)置了地上排雨水溝，分流雨水不進(jìn)入污水收集池中，順溝直接外排；沖洗雞舍產(chǎn)生的污水則經(jīng)排污暗溝進(jìn)入污水收集池，再經(jīng)氧化塘(兼性塘)進(jìn)行凈化處理后用于養(yǎng)殖場(chǎng)自有農(nóng)田。

1.2 采樣點(diǎn)與采樣方法

本研究污水采樣點(diǎn)為污水收集池和氧化塘兩處(如圖1所示)，代表污水原水水樣與處理后污水水樣采樣點(diǎn)。每次采樣選取池內(nèi)對(duì)角線上四個(gè)位置，將采水器垂直落入水面下5 cm～30 cm處進(jìn)行采水，四位置水樣混合后制成混合樣，再?gòu)幕旌纤畼又腥? L左右水樣，用H2SO4溶液(4.5 mol/L)調(diào)節(jié)pH到2以下后，最終分為兩個(gè)樣品，每個(gè)樣品容積1L，1個(gè)測(cè)定指標(biāo)，1個(gè)備份。

圖1 肉雞舍污水處理流程示意圖Fig. 1 Schematic diagram of sewage treatment process in broiler house

采樣時(shí)間分布在不同季節(jié)，分別為夏秋季節(jié)的2018年9月11日至13日和2018年10月10至12日，冬春季節(jié)的2019年1月9日至11日和2019年1月26日至28日，共采樣4次，每次采樣持續(xù)3 d。根據(jù)采樣時(shí)間不同，將采集樣品批次以180911、181010、190109以及190126指代。

1.3 指標(biāo)檢測(cè)及方法

本研究的檢測(cè)指標(biāo)為T、pH、NH3-N、TP、TN、COD和EC。其中pH和T為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，將pH計(jì)及溫度計(jì)浸入排水渠或調(diào)節(jié)池水面以下5 cm，讀數(shù)穩(wěn)定后記錄pH和T；之后將采集樣品密封后送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行剩余指標(biāo)檢測(cè)。氨氮按照HJ665/666-2013要求的蒸餾-中和滴定法進(jìn)行檢測(cè)，總磷按照GB 11893-89要求的鉬酸銨分光光度法進(jìn)行測(cè)定，總氮按照HJ667/668-2013要求的堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法進(jìn)行測(cè)定，化學(xué)需氧量按照 HJ 828-2017要求的重鉻酸鹽法進(jìn)行測(cè)定，電導(dǎo)率按照GB 6920-86要求的玻璃電極法進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

污水樣品的7項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)時(shí)均設(shè)定3次平行，每次檢測(cè)結(jié)果為3次平行數(shù)據(jù)的均值，每批次各指標(biāo)結(jié)果為3 d數(shù)據(jù)均值。各試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用excel2010和SPSS中Pearson法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 肉雞場(chǎng)污水主要水質(zhì)指標(biāo)變化規(guī)律分析

2.1.1 各主要指標(biāo)不同季節(jié)變化趨勢(shì) 本研究水樣采集批次分布在溫差較大的不同季節(jié)，如表1所示，夏秋兩批次180911和181010污水原水T為20.17±0.058 ℃和15.17±0.35 ℃，而冬春兩批次190109和190126下降到2.57±0.25 ℃和1.33±0.38 ℃。

表1 不同批次肉雞場(chǎng)污水池和氧化塘水樣T和pHTable 1 Water temperature and pH of water samples from the sewage pond and oxidation pond in different batches

2.1.2 各主要指標(biāo)間相關(guān)性分析 由表2可見，pH、TN、TP、COD及EC與水溫的相關(guān)性均不顯著(P>0.05)，而NH3-N與水溫存在顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，EC與TN存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，COD與NH3-N存在顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。

表2 肉雞場(chǎng)污水原水各水質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficients among various water quality indicators of raw sewage in broiler farm

2.2 肉雞場(chǎng)污水處理效果分析

2.2.1 污水收集池和氧化塘中TN和NH3-N對(duì)比 如圖2所示，污水中TN和NH3-N含量經(jīng)過氧化塘處理后顯著降低，TN總體去除率為17.04%～78.90%；NH3-N總體去除率為52.53%～78.86%。

圖2 污水池和氧化塘水樣中TN、NH3-N含量Fig. 2 TN and NH3-N content of water samples from the sewage pond and oxidation pond in different batches

2.2.2 污水收集池和氧化塘中TP對(duì)比 如圖3所示，污水經(jīng)過氧化塘處理后，TP含量明顯下降，由污水池中27.43～56.5 mg/L降至氧化塘中3.70～20.03 mg/L，總體去除率為26.98%～89.64%。

圖3 污水池和氧化塘水樣中TP和COD含量Fig. 3 TP and COD content of water samples from sewage pond and oxidation pond in different batches

2.2.3 污水收集池和氧化塘中COD對(duì)比分析 由圖3知，污水經(jīng)過氧化塘處理COD含量大幅下降，由646.67～2823.33 mg/L下降至86.67～765 mg/L，總體去除率達(dá)到50.25%～86.60%。

2.2.4 污水收集池和氧化塘中EC對(duì)比分析 如圖4所示，污水中EC值經(jīng)過氧化塘處理后有所下降，由污水池中26.9～116.67 ms/cm下降至氧化塘中21.03～78.8 ms/cm，下降率為16.38～35.38%。

圖4 不同批次雞場(chǎng)污水池和氧化塘中EC值Fig. 4 EC value of water samples from sewage pond and oxidation pond in different batches

2.2.5 污水處理效果關(guān)鍵影響因子相關(guān)性分析 如表3所示，經(jīng)氧化塘處理后，NH3-N、TN、TP、COD及EC的去除率(下降率)與T沒有顯著相關(guān)性，而是與pH有密切關(guān)系，其中TN、TP、COD均與pH有極顯著顯著相關(guān)關(guān)系，Pearson相關(guān)系數(shù)分別高達(dá)0.974(P<0.05)，0.993(P<0.01)，0.982(P<0.05)。

表3 肉雞場(chǎng)污水各指標(biāo)去除率(下降率)與T和pH的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficient between removal rate (descent rate ) of each index and T/pH

3 討 論

本研究中，不同季節(jié)肉雞養(yǎng)殖污水原水pH、NH3-N、TN、TP、COD及EC均與T有密切關(guān)系，沈豐菊[4]指出生豬場(chǎng)養(yǎng)殖污水原水NH3-N、TN、TP、COD同樣呈現(xiàn)季節(jié)性變化，孫寶麗[5]則對(duì)奶牛場(chǎng)污水進(jìn)行了周期性監(jiān)測(cè)研究，其研究結(jié)果表明奶牛場(chǎng)污水原水TN、COD、NH3-N春夏季節(jié)高于秋冬季節(jié)。李丹陽等[6]指出，山西省2016年排放到水體中的污染物可達(dá)55.69 t，其中蛋肉雞養(yǎng)殖排放的TP和NH3-N排放量占總排量的比例最大。目前污水處理技術(shù)已經(jīng)比較成熟，如流式厭氧污泥床工藝、 折流式厭氧反應(yīng)器工藝和內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器工藝等厭氧處理技術(shù)，以及序批式活性污泥(SBR)工藝、間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法(ICEAS)、序批式生物膜反應(yīng)器(SBBR)等好氧處理技術(shù)等，但是這些技術(shù)的成本和維護(hù)費(fèi)用都很高，無法推廣到一般企業(yè)中，尤其是污水產(chǎn)生相對(duì)較少的肉雞養(yǎng)殖企業(yè)[7-10]。所以大量規(guī)?；怆u養(yǎng)殖企業(yè)一般都選擇污水池、化糞池、氧化塘、沼氣池等污水儲(chǔ)存處理設(shè)施，而這些相對(duì)簡(jiǎn)易的設(shè)施對(duì)肉雞養(yǎng)殖廢棄物的處理效率應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注和研究，研究結(jié)果可為設(shè)施的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本研究結(jié)果揭示，污水中的TN、NH3-N、TP、COD、EC經(jīng)過氧化塘處理后，含量值都有所下降。其中TN總體去除率達(dá)到17.04%～78.90%，NH3-N總體去除率為52.53%～78.86%，TP總體去除率為26.98%～89.64%，COD總體去除率為50.25%～86.60%，EC下降率為16.38%～35.38%。

4 結(jié) 論

不同季節(jié)肉雞場(chǎng)污水pH、NH3-N、TN、TP、COD及EC都呈現(xiàn)規(guī)律性變化，其中pH、NH3-N、TN、TP、COD與T呈正相關(guān)，EC與T呈負(fù)相關(guān)。氧化塘是肉雞場(chǎng)污水處理的有效方式，處理后污水中NH3-N、TN、TP、COD及EC均有明顯下降，且pH是影響處理效率的重要因素。