养猪废水

养猪废水处理

摘要：目前国内猪场排放的大量废水大多没有经过有效的回收利用或处理即直接排放，对环境产生了严重污染。此文介绍了猪场废水的特征及危害，结合目前国内外猪场废水处理研究动态，系统地分析了猪场废水处理技术。控制猪场废水污染最有效的方法应以厌氧＋好氧生物处理为主，辅助物化法、自然处理方法。

关键词：猪场废水；物化处理；生物处理；自然处理；脱氮

由于近年来畜禽养殖业的发展，集约化、规模化畜禽养殖业迅速崛起，已使畜禽养殖污染成为不容忽视的问题［１］。虽然我国集约化畜禽养殖业起步较晚，但发展迅猛，很短时间已达到相当规模，并呈高速发展趋势，畜禽养殖场排放的大量粪尿与废水已成为许多城市和农村的新兴污染源。特别是规模化养猪场，由于废水排放量大，有机质浓度高、含氮量高等特点，如果得不到有效处理，会对我国城市环境、饮用水源、农业生态产生直接威胁和危害［２］。国内外对猪场废水已进行大量的研究，开发经济、高效的猪场废水处理技术是目前研究热点。猪场废水处理技术可简单地归纳为自然处理法、生物处理法、物理化学处理法等。

１自然处理法

这种模式主要采用稳定塘、人工湿地等自然处理系统。稳定塘是一种利用天然的或经过人工修整的池塘处理废水的构筑物，稳定塘对废水的净化和天然水体净化类似，有机物通过水中的微生物代谢而降解。人工湿地污水处理技术是２０世纪７０年代末发展起来的一种污水处理新技术。

廖新等分别以香根草和风车草为植被建立人工湿地，随季节不同，对猪场废水的净化能力不同，４个季节香根草和风车草人工湿地对化学需氧量（ＣＯＤ）和生化需氧量（ＢＯＤ）有较稳定的去除效果［３］。余远松等利用凤眼莲水生生物系统处理大型养猪场废水，该系统耗能少，处理效果好，比较适合我国养猪废水的处理［４］。华南农业大学汪植三等在“八五”期间研究出“畜禽舍粪便水多级酸化与人工湿地串联处理工艺”，该工艺节省能源，投资少，易维修管理，且对猪场污水中重金属清除有效。林东教等利用漂浮栽培方式种植蕹菜和水葫芦，探讨蕹菜和水葫芦对猪场废水的净化效果，结果表明两种植物都能大量地吸收利用水体中的氮、磷元素，生长旺盛，净化效果显著［５］。刘士哲等对漂浮栽培植物修复系统的组成及净化效果进行了研究，系统中的美人蕉、风车草、香根草取得了较好净化效果。卓坤水、罗金炼报道，可采用处理后的猪场污水种植杂交狼尾草，其作为青饲料喂猪，达到循环利用的目的［６，７］。

自然处理技术是利用土壤―微生物―植物组成的生态系统实现废水无害化、稳定化和资源化的生态处理技术，是一种高效、节能、经济并符合生态学原理的废水处理利用系统。自然处理技术具有投资省、工艺简单、动力消耗少等优点，但净化功能受自然条件等制约，且占地较大，适于城郊或农村猪场废水处理。

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利用污水进行沼气发电或供热

采用沼气与20%的柴油混合发电的技术已获成功。据江苏南通某燃气动力有限公司测算，每立方沼气可发0.2度电，全部沼气发电量的30%用于处理污水已可满足，其余可用作其它生产。深圳绿美特农业园10万头养猪场1999年建立一个1700m3的卧式沼气发酵池，日处理污水850m3，日产气不低于500m3，最高1500m3，用一个100kw的发电机组，总投资97.4万元，年发电48万kwh，电的成本约0.47-0.57元/kwh，低于国家网上电价0.6—0.9元/kwh，已运行四年，基本收回投资。沼气生产是一种厌氧废水处理技术，在处理成本上比好氧处理及其他处理方法要低得多，特别是对高浓度的养殖场废水(COD>1500mg/L)更是如此，一般来说，处理同等水平，厌氧处理成本只相当于好氧处理成本的三分之一，而且不包括所产沼气的价值。

猪场污水的沼气生产还有其它许多好处，如处理设备负荷高，占地少，剩余污泥量容易处理，设备简单易于操作，可以季节性、间歇性运转，可以直接处理高浓度废水，不需要大量的稀释水等。当然沼气发酵受地域、气温的限制，在北方冬季难以产生沼气，目前正在研究把沼气池建在猪舍地下等方案进行探索。

利用山坡林地，发展“自流式人工湿地”

污水处理除用于沼气发酵外，还有其它处理方案。一种是采用厌氧塘→好氧塘→水生植物塘→达标排放，所有污水池均在同一平面上;用污水泵运送污水，这种处理方法可称“平面处理法”，其缺点是需较大的污水池处理。日常维持费用也较高。

另一种方法是采用“自流式人工湿地”技术，它是由人工建造和监控的与沼泽地类似的地面，利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化。在有一定长宽比及宽面有坡度的洼地中，由土壤和填料(如砾石)混合组成填料床，废水在床体的填料缝隙中流动，或在床体的表面流动，并在床的表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性能强、生成周期长及具有经济价值的水生植物(如芦苇等)，形成一个独特的生态环境。该系统稳定后，在填料表面和植物根系中生长了大量的微生物形成生物膜，有机质被生物膜吸附、同化及异化作用而得以去除。因植物根系对氧的传递释放、湿地床层及其周围的微环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态，保证了废水中的氮、磷不仅被植物及微生物作为营养成分直接吸收，还可通过硝化、反硝化作用及微生物过量积累作用从废水中去除，最后通过湿地基质的定期更换或植物收割使污染物质最终从系统中去除。

猪场污水在先进行沼气发酵后，再进入水生植物塘，然后再用“自流式人工湿地”，最后可达标排放。

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随着国家对环境污染治理力度的加大，大中型养猪企业产生的废弃物对空气、土壤、水源的污染问题的解决已是刻不容缓。粪污不仅危害周边环境，也会致使猪病难以根除、病原累积。但是由环境治理而带来的成本压力，成为横亘在很多养猪企业头上的高压线。

1 国内外畜禽环保处理现状

1．1 国外概况

1．1．1小型猪场有的采用各种节水措施，如日本和中国的台湾、香港地区的木屑养猪场法—每日排泄的猪尿不断被铺在舍内地面上由混有某些微生物的木屑层吸收、消化。每隔一段时间将其装车外运作肥料，再换上新的木屑。有的将粪污经固液分离后，粪渣堆沤作肥料。污水经厌氧消化(即沼气池)处理后，排至农田、鱼塘。最近日本开始采用膜分离技术进行处理。

1．1．2 中型猪场以法国和德国为代表的西欧各国的中型猪场都与种植业相配套。猪牛粪利用自动化程度较高的沼气装置处理后，贮存在数个500～1000 m3钢制罐内，待需要时用粪车运至农田作肥料；产出的沼气作本农场的电力和热源，从而成一个生物质多层次利用的良性循环的生态农场。

1．1．3 大型猪场美国的一些大型猪场建在半沙漠地区的山坡上。平时，猪粪水顺坡而下，等7～8年后再将猪场移到它处。这样既减少了粪污处理的大量费用，又改良了土壤、增加了肥力，也为今后种植农作物打下了基础。发达国家的猪场对环保十分重视。各大型猪场一般都采用了固液分离、厌氧消化(即沼气发酵)和沉淀等工艺单元。由于科技的发展，每个单元均有创新。例如：大型沼气装置过去是大型钢混结构的纺缍形池，后发展为UASB(上流式厌氧污泥床反应器)技术的钢混矩形池。近来澳大利亚又出现没有顶盖的采用特种胶布制成的三相分离器的UASB型池。在好氧工艺中，在传统鼓风曝气装置上又发展了简单实用的多种浅层射曝气装置。为简化工艺，提高悬浮物的去除率，澳大利亚一大型猪场污水处理工艺流程中，在粪水沉淀后立即采用添加一种高效絮凝的大型气浮装置，使出水的BOD降低到1800 mg／L(估计COD为3000 mg／L)，然后排放到牧草地作灌溉之用。

1．2国内概况

我国规模化猪场90％以上没有粪污处理工程设施，连简单的固液分离机都没有。在采用工程设施处理粪污的猪场中，为取得较好的经济效益，大多数以能源与综合利用为主要目的，即兴建相应的沼气工程。沼气用于集中供气(少数发电)沼液、沼渣用作农田、菜地、果树和经济作物的肥料以及牛和鱼的饲料添加剂等。只有极少数是以环保为主要目的。其工艺流程与国外技术大致相同，即固液分离厌氧消化一好氧处理一水生植物塘。有的工程为减少能源的消耗，降低运行费用，使厌氧消化的出水直接进入植物塘(坡、沟)进行处理后排放。

1．3国内外概况总结

1)国内外对于大中型猪场粪污处理的方法，基本有二：一是综合利用，二是污水达标排放。有种植业和养殖业的农场、村庄和广阔土地的单位，采用“综合利用”的方法是可行，也是生物质能多层次利用、建设生态农业和保证农业可持续发展的好途径反之，只有采用“污水达标排放”的方法，才能确保养猪业长期稳定的生存与发展。

2)对于猪场粪污，这种高浓度的有机废水，必须采用厌氧消化(沼气发酵)工艺，因为只有厌氧消化，才能针对可溶性有机物进行大量的去除(去除率可达85％～90％)，而且可杀死传染原，有利防疫。这是固液分离、沉淀和气浮工艺不可取代的。如果采用好氧工艺将要消耗近l0倍的电能，一次性投资虽然可节省20％，但长期的运行费用将是个沉重的负担。

2 畜禽粪水快速处理设备背景及特点

2．1特点

2．1．1 快速化24 h好氧快速发酵，当天产生的粪水当天无害化处理；2．1．2 资源化粪水100％转化为高效有机肥回收利用，零排放，符合循环经济的要求。

2．1．3无害化在高温微生物作用下经过4 h以上50～60℃高温发酵，达到无有害菌和病原体、寄生虫，无恶臭味。

2．1．4缩量化在光合生物菌高温作及设备排气作用下，可使粪污水达到约30％的浓缩。

2．1．5产业化设备工厂化生产，时代感强，一次安装到位。与传统的工艺相比，占地节省50％～70％，操作简单、维修方便，通常一次加入微生物，长期内不再需要补充。

2．2工艺流程及技术特点

2．2．1 工作原理粪污处理设备利用畜禽养殖场粪污水，(粪污水生化指标应该达到CODcr：35000～50000 mg／L、BOD5>25000 mg／L、固形物TS含量：3．5％～6．0％、含氮量>4．5 kg／m3))经简单去除杂质分离后，使用能自体培养的含有光合菌PTB、嗜热性消化细菌的GE菌剂，使污水在好氧环境中快速高温发酵，12～24 h内产生50～60℃左右的高温(时间根据当地气温情况)，除臭并杀死有害微生物和寄生虫，生产出高效有机液肥。

2．2．2设备技术工艺

系统结构：该系统标准型号KS2000(日处理20 t)内装4台耐高温潜水射流式曝气机，5台消泡机，内胆采用不锈钢板，中间为3 mm厚的钢板，外包保温彩钢板，确保使用寿命达到l5年以上。

系统系列：现该系统已成功开发出适合存栏规模2 000～10 000头不同猪场的系列产品，日处理能力从10 t到100 t不等，以适于不同规模猪场的需要。

2．3经处理后产生有机液肥

本系统将畜禽粪尿一次全部进入设备，高温微生物在富氧环境下将粪水发酵后(55～60℃)转化为高效生物有机浓缩液肥，发酵过程中能够杀灭大肠杆菌、环状病毒等有害病原和杂草种子等，并且除去恶臭。液肥中含有丰富的N、P、K及有机物成分，具有养分全、吸收好、使用范围广等优点，是一种天然微生物有机液肥。该液肥能够结合滴灌、喷灌及灌水代替化肥使用。可广泛使用于农作物、蔬菜及林木、花卉生产。该产品具有高产、无害、有机、优质特点。此外，当它同土壤充分结合后，将大幅度增加土壤中有益微生物的数量，疏松土壤，提高土壤中有机质含量，改善土壤环境；并能提高水果的糖度(可提高约20％)；增加农作物产量；预防农作物各种疾病。

通过该设备的使用，可使这些禽畜养殖场减少粪便污染物排放，有利于养殖企业的健康发展。由此，环境得到明显改善，对当地水源保护，改善农业生产环境和生活环境具有显著作用。有机肥替代一部分化肥，有利于改良土壤、保持生态平衡，促进规模化猪场的环境治理，实现环境治理的资源化、无害化、效益化。由此可见，该技术的推广，不仅有一定的经济效益，为企业和当地经济发展注入了新的活力，同时还有显著的环境效益和社会效益。