农村分散式养猪废水处理技术探索

李旦郑美贵邱俊

（1.瑞金市环境保护局，江西 赣州 342500；2.进贤县畜牧局；3.江西省畜牧技术推广站）

农村分散式养猪废水处理技术探索

李旦1郑美贵2邱俊3

（1.瑞金市环境保护局，江西 赣州 342500；2.进贤县畜牧局；3.江西省畜牧技术推广站）

我国是世界上最大的猪肉生产大国，据不完全统计，我国南方某省2013年生猪出栏量为3 050万头，而其中有5%属于分散及小规模生猪养殖。据调查，存栏100头猪一天产生的养猪废水约为1.2（冬季）～1.5（夏季）t。而分散及小规模生猪养殖作为农村地方经济的支柱产业，现阶段难以将其规模化和规范化。笔者认为有必要针对农村分散式养殖废水特点研发出适合农村经济技术水平的处理技术来解决环境污染问题。

1 农村分散式养猪废水的水质特征和处理问题

1.1废水特征

农村分散式养猪规模一般在50～100头，猪舍在场院中，各养殖户相隔较远。废水的数量、成分以及污染物浓度与当地村民的养殖习惯、经济条件和冲洗栏舍的方式有关。废水一般由尿、粪和饲料残渣以及冲洗水组成。

1.1.1废水有机物浓度高、灰黑色、SS含量高、而且还有大量细菌及其他微生物，氨氮浓度高。国内已报道的有关养猪废水的排放特征值见表1。

表1 国内已报道的有关养猪废水的特征值mg/L

1.1.2废水中的污染物主要以碳水化合物形式存在，使废水表现出很高的BOD、COD、悬浮物和色度等。废水中污染物的BOD/COD比值较高，此外废水中含有大量氮、磷等营养物质。

1.1.3废水中的污泥残渣主要为有机物质（粪、饲料残渣等），如果不进行固液分离，就会影响后续处理，增加污泥负荷，使得处理效果降低。

《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）标准值见表2。

表2 排放标准mg/L，个/L

1.2废水处理问题

高浓度养猪废水直接排入水体会造成收纳水体的严重污染。废水中所含氮、磷等营养元素进入水体后，会使得水体里面的浮游植物等疯狂生长，即形成富营养化，水体表面被植物覆盖，即吸收了大量氧气又阻止了氧气的通入，水体内的动植物大量死亡，水体生态平衡遭到破坏。而且养猪废水中的大量含氮化合物在土壤微生物的作用下，在有氧条件下氨化、硝化；在厌氧条件下亚硝化等过程而形成了硝态氮、亚硝态氮，如果下渗到地下水，造成水体中硝酸、亚硝酸盐（致癌）浓度含量过高，饮用后会严重影响人体健康。

2 分散式养猪废水常规处理方法

目前我国对分散式养猪废水处理主要有两个方向，即处理达标排放和综合利用。

对于处理达标排放而言，对采用多级生化加物

化方法。如曝气塘加序批式操作反应器(SBR)工艺。香港理工大学利用好氧序批操作反应器(ASBR)处理接纳猪场废水的曝气塘出水。SBR进水中BOD和SS浓度分别为2 881mg/L和1 418mg/L，出水平均BOD和SS浓度分别为18.7mg/L和12.3mg/L。优点是操作简便、去除率较高和土地占有量小。缺点是基建和运行费用较高。类似工艺还有多级酸化加人工湿地处理工艺。华南农业大学汪植三等在“八·五”期间研究出“畜禽舍粪便污水多级酸化与人工湿地串联处理工艺”。COD由15 000mg/L降至98.4mg/L，BOD5由9 000mg/L降至49.4mg/L，SS由186 000mg/L降至51.5mg/L。该项工艺系统具有以下特点：自流不需任何水泵等外力，节约能源，减少了60%的运转费，投资费用不高、运行管理方便。还有例如ABR法、UASB法、生物接触氧化法、曝气生物滤池法、生态塘等厌氧好氧生物法以及砂滤、氨吹脱等物化方法。

综合利用则是进行污染物的减量化、无害化、资源化的一种途径。例如干清粪工艺，可以大大降低固态粪污含量低，产生的污水量少，污染物含量低，易于净化处理。且此工艺清粪粪中营养物质损失较小，便于高温堆肥或其他方式的处理来利用其中的营养价值。再者可以将废水经过一级厌氧消化后的消化液作为主要基质，制备生物絮凝剂。生物絮凝剂(MBF)是一类由微生物产生的，可使液体中不易降解的固体悬浮颗粒凝聚、沉淀的特殊高分子代谢产物。该类絮凝剂是具有高效、廉价、无毒、无二次污染的水处理剂，可广泛应用于饮用水处理、废水处理、食品工业和发酵工业等领域。但目前为止，因为利用传统培养基制备微生物絮凝剂的成本过高，所以其还不能工业化规模生产。

3 农村分散式养猪废水处理技术探索

应用“源分离技术+SBR-SND池+两级人工湿地”组合工艺。

3.1源分离技术初步处理

污染物源分离技术，简称源分离技术，概念的提出起初是针对生活污水中的黑水（粪便污水）和灰水（粪便污水以外的其它生活污水）进行分离的一种技术。源分离技术顾名思义即从源头入手，将粪和尿单独收集、运输和处理。这样，不仅可以减少其他污水的处理负荷，而且可以循环利用其含有的营养物质，形成一个良性的闭合循环系统。一般认为，此技术更适合应用于分散式污水系统。分散处理的经济性很差，所以适合于建设收集系统成本过高的农村地区。

从污染物产生的源头上采取分离技术措施，可以通过干清粪分离粪便等“干货”或者对冲洗水和尿液等“湿货”的分离，实现降低后续有机物和氮、磷等营养物质的处理负荷。随尿液排出的还有药品成分和荷尔蒙代谢物等痕量难降解有机物，利用源分离可以将这些高浓度污染物和难降解物随猪粪、尿液等分离出来，集中解决。可以利用堆肥等技术或将这些污染物排至预先设置好的生物有机肥垫料池中。通过分离技术分离出来的少量的粪渣、尿液和冲洗水等作为待处理的养猪废水进入废水处理单元。此技术大大降低了后续的废水处理工艺的污染物有机负荷和营养物负荷，有效的降低了养猪废水处理成本。重要的是实现了猪粪、尿液的资源化，符合可持续发展的理念。

简单来说，源分离的分离装置可采用干湿分离器，猪粪和分离出来的尿液可以制作有机肥，分发或者低价出售给当地农户。冲洗水和其他分离液体则进入下一道处理设施中。

3.2SBR-SND池深度处理

根据传统生物脱氮理论,脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个过程,硝化过程又分两步均是在好氧条件下进行，第一步硝化即氨在亚硝化菌作用下氧化为亚硝态氮，第二步硝化是在第一步硝化的基础上继续在硝化细菌作用下氧化为硝态氮。反硝化过程则是在厌氧条件下将硝态氮还原为氮气从水中释放出完。硝化和反硝化两个过程理论上说是需要在两个隔离的反应器中进行,或者在时间或空间上形成的交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行。然而,最近几年国外有不少实验和报道证明存在同步硝化反硝化(SND)。在SND工艺中，硝化反应的产物可直接成为反硝化反应的底物，因此，整个反应过程加快，大大减小了水力停留时间，反应器容积也可相应减小，具体到工程中则是基建费用和运营管理费用降低。另外在SND工艺中，反硝化反应中释放的碱度可补偿硝化反应所需，平衡pH值，而硝化反应产生的碳源又能补充反硝化过程所需，这样就无需外加碱和碳源。

SND的反应机理主流上有两种解释，即微环境理论和微生物学理论。微环境理论是从物理学角度

对该现象进行解释。简单来说就是宏观下的某种条件里同时存在着硝化和反硝化所需的微观环境。原因则是微生物个体形态非常微小，一般属于微米级，因此生物的生存环境也是微小的，而宏观环境的变化往往会导致微观环境的变化或不均匀分布，从而有充分可能形成这两种微观环境。而微生物学理论则认为存在着一群自氧型微生物可以进行好氧反硝化，但也不排除存在异氧型硝化菌的可能性。同步硝化反硝化的影响因素主要为溶解氧、污泥有机负荷、有机碳源、氧化还原电位、pH值，SRT等。

采用SBR工艺，控制碳氮比在5∶1～10∶1，乙酸作为碳源，调节曝气时间72min、沉淀时间48min、出水时间24min，采用逐渐增大溶解氧的方式可利用硝化菌30h的滞后期实现同步硝化反硝化。此工艺COD的去除率为95%以上，氮的去除率大于90%。3.3人工湿地出水前处理

人工湿地系统是通过人为地控制条件，利用湿地复杂特殊的物理、化学和生物综合功能净化污水。人工湿地污水处理系统主要由植物、动物、微生物、基质及水体组成。主要的净化成分包括填料、植物和微生物，每种成分均发挥着各自不同的作用，相互协作，去除有机物，脱氮除磷，使得湿地生态系统平衡运转，发挥良好的净化作用。有机物通过填料上生物膜的吸附吸收和生物代谢去除；氨氮则在填料内微观环境下硝化反硝化最后成为氮气挥发以及被植物根系吸收等作用去除；磷则通过植物吸收、微生物去除及物理化学作用去除。而且农村地区土地资源丰富，周边环境良好，所以人工湿地是作为最终处理的适合选择。

人工湿地根据废水流经的方式，可以分为表面流湿地、潜流湿地和垂直流湿地。表面流湿地类似于沼泽，污水以较慢的速度从湿地表面流过，具备投资少操作简单，运行费用低等优点，但占地大，水力负荷率小，净化能力有限。潜流湿地则是污水从一端水平流过填料床，其由一个或多个填料床组成，床体填充基质，床底设防水层，水力负荷较大，对COD、SS及重金属等处理效果好，但控制相对复杂，脱氮除磷效果欠佳。垂直流湿地污水从湿地表面纵向流向填料床底，床体处于不饱和状态，硝化能力强，但处理有机物欠佳，控制复杂。本文采用一级表面流湿地接一级潜流人工湿地方式处理。可保证有机物、氨氮和磷以及重金属物质的处理效率，使得出水达标排放。

上述组合工艺对于分散式养猪废水的处理可达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)（见表2）要求，工艺工程基建费用不高，运行管理方便，资源利用率高。

4 总结

就现阶段经济条件而言，分散式养猪废水主体方法还是以生物处理为主，最经济可靠的还是厌氧处理法。笔者认为可以在预处理和深度处理及最终处理上面提出更多经济可靠的方法，完善处理过程，推广利用到实际工程中。例如在圈养栏中可以设置缝隙度适合的水泥地板，实现固液分离，可大大方便后续处理。

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信息之窗

国家新闻出版广电总局认定第一批学术期刊名单

根据新闻出版广电总局《关于规范学术期刊出版秩序促进学术期刊健康发展的通知》《关于开展学术期刊认定及清理工作的通知》，总局组织开展了学术期刊认定工作。经过各省、区、市新闻出版广电局、中央期刊主管单位初审上报、有关专家严格审定，确定了第一批认定学术期刊名单，《江西畜牧兽医杂志》名列其中。(本刊辑)

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2014-11-27）