畜禽养殖废水处理技术的研究探讨

周立平 高程达 刘克锋

（北京农学院植物科学技术学院 北京 102206）

畜禽养殖废水处理技术的研究探讨

周立平 高程达 刘克锋

（北京农学院植物科学技术学院 北京 102206）

畜禽养殖废水和工业废水、生活污水并称为影响我国水体的三大污染源。根据现阶段畜禽养殖废水处理出现的矛盾和问题提出未来发展的趋势；畜禽养殖业的污染防治将以大力发展资源回收、提倡能源回收与农业综合利用以及发展清洁生产，将末端治理与源头控制相结合为前提进行研究。针对畜禽养殖废水特点，以物化与生化相结合方法处理，利用膜生物反应器 （MBR）技术,将养殖废水的净化处理与农业灌溉紧密结合，实现养殖废水的再生资源化利用，缓解农业用水紧缺现状，保护生态环境和改善人居环境。

废水处理；畜禽废水；膜生物反应器；生物技术

1.引言

近年来，随着我国农业结构的调整和农业产业化的推进，规模化、集约化的畜禽养殖业得以迅猛发展，成为我国农业农村经济的重要组成部分。这些养殖场的发展一方面满足了城市居民对肉类、禽蛋类食物的大量需求，另一方面也成为污染水体的重要污染源。我国每年畜禽养殖的废水排放量超过10亿吨，远远超过全国工业废水与生活废水排放量总和。同时畜禽废水水量波动大，含渣量、有机物和氮磷浓度高，处理技术不够成熟，管理运行成本高。目前我国有很多规模化养殖场开展了畜禽养殖废水的处理工作，可是规模化养殖场的废水处理出水水质绝大部分尚未达到国家一级排放标准。因此畜禽养殖业大力发展所带来的环境污染问题也日益严重，它不仅影响经济的发展，还危及生态安全，这已成为人们普遍关注的社会问题。目前，我国每年约产生畜禽粪便45亿吨，其化学需氧量 （COD）远远超过我国工业废水和生活污水之和。畜禽养殖污染已成为继工业污染、生活污染之后的第三大污染源，成为我国农村污染的主要原因之一。因此，为有效减少畜禽养殖废水对环境的污染，保证畜禽养殖业的稳步健康发展，因地制宜地研究开发畜禽养殖废水高效、低成本的处理技术就显得尤为重要。

2.畜禽养殖业的污染现状

畜禽养殖场就是一个很大的污物排放场。畜禽养殖业正向规模化、集约化发展，对区域环境质量产生了严重影响，部分区域流域的空气、地表水和地下水的污染程度已相当严重。

畜禽粪便过多导致随处堆放，堆积的粪便就会在厌氧条件下，分解释放出氨气、硫化氢、甲基硫醇、三甲基胺等酸味、臭味的刺激性气体，对养殖场周边的大气环境造成严重污染，挥发到大气中的气体还会引起酸雨的形成。

畜禽养殖场排出的污水中含有大量氮、磷和有机污染物等大量污染物质，排放到河流中，严重污染水质。这种高浓度的有机废水吸收水中的氧气，使水体因缺氧而变黑发臭，大量的氮、磷等富集营养物使水中藻类爆发，导致鱼虾缺氧死亡，等等，导致水质不断恶化。废水对周边农民的生产生活也带来了极大影响，有些地区已对集中饮用水源地构成严重威胁，人若长期或大量饮用，可能诱发癌症。

畜禽粪便中含有大量的钠盐和钾盐，如果直接用于农田，过量的钠和钾通过反聚作用而造成某些土壤的微孔减少，使土壤的通透性降低，破坏土壤结构，降低土壤质量，造成农作物减产或死亡。而且残留在土壤中的N、P等物质还将会通过土壤渗入地下，污染地下水，将导致地下水中NO2、N、NO3浓度升高，使土壤板结、酸化。另外，畜禽粪便中大量的病原微生物和寄生虫虫卵，也将通过污染水源及粉尘等方式危害养殖场及周围人群。

3.畜禽养殖废水的资源化利用技术

实施养殖污染物的治理，关键问题要实施废水的达标治理和资源化利用。养殖废水是污染源，同时也是可利用的资源，实现养殖废水的资源化利用，变废为宝，才是污染治理的良好途径。

目前养殖废水处理的核心工艺处理技术为：固液分离一水解酸化一厌氧消化一好氧生化一生化过滤四级处理过程，废水经过全过程处理后，可以按 《畜禽养殖业污染物排放标准》GBl8596-2001标准实现达标排放，排放废水可以浇灌附近农田 （满足 （农田灌溉水质标准）GB5084-92）。厌氧产生的沼气作燃料使用及综合利用，固液分离出的废弃物加工后成颗粒肥料和液体肥料，达标后排出的水可作景观水、冲洗水回用及综合利用，整个过程既解决废水治理问题，又综合利用有用资源，具有良好的环境效益和经济效益。

畜禽粪便作饲料是畜禽粪便综合利用的重要途径。粪便含有各种营养成分，据分析，畜禽所采食的饲料70%未经吸收排出体外。使用畜禽粪便作饲料，就是充分利用饲料中剩余的各种养分和饲养过程中产生的有用成分。

畜禽粪便中含有大量的有机物及丰富的氮、磷、钾等营养物质，是农业可持续发展的宝贵资源。数千年来，农民一直将它作为提高土壤肥力的主要来源。过去采用填土、垫圈的方法或堆肥方式将畜禽粪便制成农家肥。如今，伴随着集约化养殖场的发展，人们开展了对畜禽粪便肥料化技术的研究。当前研究得最多的是堆肥法。堆肥是处理各种有机废弃物的有效方法之一，是一种集处理和资源循环再生利用于一体的生物方法。是把收集到的粪便掺入高效发酵微生物如EM（有效微生物群），调节粪便中的碳氮比，控制适当的水分、温度、氧气、酸碱度进行发酵。这种方法处理粪便的优点在于最终产物臭气少,且较干燥,容易包装、撒施，而且有利于作物的生长发育。常规堆肥存在的问题是处理过程中有NH3的损失，不能完全控制臭气，而且堆肥需要的场地大，处理所需要的时间长。有人提出采用发酵仓加上微生物制剂的方法，可以减少NH3的损失并能缩短堆肥时间。在一些畜禽有机肥生产厂,常采用的方法有厌氧发酵发法、快速烘干法、微波法、充氧动态发酵法。随着人们对无公害农产品需求的不断增加和可持续发展的要求，对优质商品有机肥料的需求量也在不断扩大，用畜禽粪便制成有机肥具有很大市场潜力。

畜禽粪便转化成能源在草原上采用的是直接燃烧。目前对于集约化养殖场，大多是水冲式清除畜禽粪便的，粪便含水量高，对这种高浓度的有机废水，目前常采用厌氧消化法。厌氧消化法具有低成本、低能耗、占地少、负荷高等优点，是一种有效处理粪便和资源回收利用的技术。它不但提供清洁能源 （沼气），解决中国广大农村燃料短缺和大量焚烧秸杆的问题，还能消除臭气、杀死致病菌和致病虫卵，解决了大型畜牧养殖场的畜禽粪便污染问题。另外，发酵原料或产物可以生产优质饲料，发酵液可以用作农作物生长所需的营养添加剂。目前，这种工艺已经成熟，很多地方都已建立了沼气池。截止到上世纪末1996年底,全国已建成大中型沼气工程460座，池容积达到目的13万m3，年处理农业废弃物3000万t，全年产气达2000万m3。厌氧发酵工艺虽然能接受高浓度的畜禽粪水，其出水浓度也高，通过厌氧发酵工艺处理的污水很难达标排放，而且其处理能力受很多因素的影响，一次性投资大，沼气池残料难出。另外，发酵时间也比较长，长达15d，甚至1个月。随着畜禽粪便污水对环境的污染日益严重，人们对厌氧发酵处理工艺进行了大量的研究，开发了一系列新型厌氧处理反应器，其处理效率、出水效果都有所提高。

4.畜禽废水的处理趋势

随着畜禽粪便污染的加剧，国内已有部分养殖场开始利用各项技术对畜禽粪便进行减量化处理、资源化利用,但是普遍采用的是单一的治理技术,粪便利用率低、遗留问题难解决。对于畜禽粪便这种严重污染环境的宝贵资源，必须把现有的资源化技术在一定程度上进行科学组合，综合治理，使畜禽粪便得到多层次的循环利用，才能有效地解决养殖业的环境污染问题。例如，先对畜禽粪便进行固液分离，把分离出的固体堆肥、生产蚯蚓或饲料，然后液体用厌氧发酵法处理，发酵后产物中沼渣堆肥，沼气用来照明或采暖，最后把剩余的液体再用好氧法进一步处理。这样通过固液分离技术、厌氧技术、好氧技术的综合处理，既提高了对畜禽粪便处理的效果和综合利用率，又取得了良好的环境效益、经济效益和社会效益。目前,把几种方法有机地结合起来使用已成为畜禽粪便资源化技术发展的趋势。

为了控制畜禽冲洗废水对水体的污染，应当大力发展清洁生产，从源头上减少畜禽废水的排放。在环境污染日趋严重的今天，畜禽养殖业将面临巨大的挑战，改革传统生产模式势在必行，已经越来越多的养殖业走上了环境友好与资源节约型之路。大力推广干清粪工艺和合理设计规划养殖场内部结构与设施，有助于从源头上减少畜禽废水对受纳水体的污染，也减少了污水处理的难度和费用。同时，应着力宣传使用绿色饲料和添加剂，减少饲料中有毒有害或容易富集的添加剂如重金属、瘦肉精等，不仅能从源头上减少污染物的产生，也有利于畜禽养殖工业的健康长效发展。因此，开展清洁生产，减少粪污产生和排放与污染物处理相结合才是养殖业污染防治的首要任务。

5.结语

发展循环农业，由于沼气厌氧技术在中间起纽带作用，因而形成了养殖业一能源一农业、种植业一经济收益一养殖业的良性循环。然而，畜禽养殖业承受不起费用较高的污水处理工艺，因此对于畜禽养殖废水的处理只能采用投资少、运行和管理成本较低且效果好的工艺。所以，寻找高效节能的处理方法在资源与能源问题日益突出的今天尤为重要，开发具有高效节能处理畜禽废水的处理设备和组合工艺是实现可持续发展、建设和谐社会的重要途径，以物化和生化处理结合的组合工艺以其经济性和高效性将会受到越来越多的关注。

（略）