养殖污水的生态资源化处理方式

文/ 山东省农业科学院畜牧兽医研究所 成建国

畜禽养殖污染是导致我国农业非点源污染的主要原因之一。为保护水源地及生态环境，促进规模化、集约化养殖的可持续发展，当前降低畜禽养殖污水中氮含量的方式主要包括源头控制法、还田处理法、自然处理法以及工程处理法。本文主要介绍适合中小养殖规模的前三种生态处理方法。

一、源头控制法

一是在满足畜禽生产效率和产量的同时，减少饲料中含氮有机物的含量或提高畜禽动物的吸收利用率，降低畜禽粪尿中氮的排放量，从而减少畜禽粪便对生态环境的污染；二是采用清洁的干清粪工艺，减少养殖场氮的排放。

二、还田处理法

畜禽粪便污水还田作肥料是传统且经济有效的处置方法，其主要优点是：污染物零排放，最大限度实现资源化循环再利用，可减少化肥施用量，提高土壤肥力；投资省、低耗能，不需要专人管理，运转费用低等。该模式适用于远离城市、土地宽广且有足够农田消纳粪便污水的地区，特别是常年种植需施肥作物的地区，要求养殖场规模较小。

其存在的主要问题：一是需要大量土地利用粪便污水，每万头猪场至少需7公顷土地消纳粪便污水，故其受条件所限而适应性弱；二是雨季及非用肥季节必须考虑粪便污水或沼液的出路；三是存在着传播畜禽疾病和人畜共患病的危险；四是不合理的施用方式或连续过量施用会导致硝态氮、磷及重金属沉积，成为地表水和地下水污染源之一；五是恶臭以及降解过程所产生的氨、硫化氢等有害气体释放对大气环境构成污染威胁。

经济发达的美国约90%的养殖场采用还田方法处理畜禽废弃物，他们在还田前一般未经专门厌氧消化装置厌氧发酵，而是贮存一定时间后直接灌田。我国一般采用厌氧消化后再还田利用，可避免有机物浓度过高而引起的作物烂根和烧苗，同时经过厌氧发酵可回收沼气，减少温室气体排放，且能杀灭部分寄生虫卵和病原微生物。这种方法需要大片农田消纳污染物，因而适用于远离城市的地区。

三、自然处理法

自然处理方法主要采用氧化塘、土地处理系统或人工湿地等方法对养殖场废水进行处理，其净化机理主要有过滤、截流、沉淀、物理和化学吸附、化学分解、生物氧化及吸收等。此模式适用于距城市较远、气温较高且土地宽广有滩涂、荒地、林地或低洼地可作污水自然处理系统和经济欠发达的地区，要求养殖场规模中等。其主要优点：一是投资较省，能耗少，运行管理费用低；二是污泥量少，不需要复杂的污泥处理系统；三是地下式厌氧处理系统厌氧部分建于地下，基本无臭味；四是便于管理，对周围环境影响小且无噪音；五是可回收沼气。其主要缺点：土地占用量较大，处理效果易受季节温度变化的影响；建于地下的厌氧系统出泥困难，且维修不便，还存在污染地下水的风险。

1．氧化塘处理。利用氧化塘的天然净化能力对污水进行处理，主要用来降低水体的有机污染物含量，同时提高溶解氧的含量，并适当除去水中的氮和磷，减轻水体富营养化的程度。

2．土地处理系统。处理畜禽污水经济有效的传统方法，可使废物资源化循环利用，土壤—植物生态系统使畜禽废水不排向外环境，达到污染物的零排放；但这种方法受场地、温度、季节等自然条件的限制比较大。

3．人工湿地。通过沉淀、吸附、阻隔、微生物同化分解、硝化、反硝化以及植物吸收等途径除去废水中的悬浮物、有机物、重金属等杂质；人工湿地净化效果好、运行成本低、水生植物可收割利用，具有广泛的应用前景。

人工湿地主要是由湿地植物和基质构成，通过利用湿地中植物、微生物和填料之间的物理、化学和生物作用达到污水净化的目的，其去污能力主要有植物吸收、基质截留和微生物降解等。专家研究发现，湿地植物芦苇其生物量和根系庞大，吸收氮、磷的能力远高于茭白、美人蕉等植物，同时芦苇在畜禽污水胁迫下具有较强的抗逆性和耐受性，可作为畜禽污水处理的理想植物之一。

常见的人工湿地基质主要是沸石、火山岩、高炉废渣、土壤、沙石、砾石、膨润土等，以及一些新基质如纳米材料、废砖、海蛎壳等，这些基质对氮素的去除效果较对磷素的去除效果相对较弱，这主要是由于基质含有较高的钙、铝、铁等物质，易于吸附磷。此外由于基质通过吸附或化学反应固定氮、磷的量有一定的上限，要注意湿地系统运行后期基质的及时添加。

此外，针对畜禽养殖污水排放相对集中、间歇排水、污染负荷大、成分复杂等特点，可将人工湿地分为表面流人工湿地、垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地等，在一定程度上可消除人工湿地堵塞的问题，有利于微生物和植物的生长繁殖，提高污染物的去除率，从而提高综合处理效果。