李彩丹++閆曉明

摘 要：該文簡述了養(yǎng)殖場污水的產生特點，綜述了養(yǎng)殖場污水處理的幾種技術，并結合我國養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向進行展望，為今后的研究工作提供一些參考。

關鍵詞：養(yǎng)殖場污水；處理技術；展望

中圖分類號 X713 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）06-0125-04

Research Progress and Prospects of Farm Waste Water Treatment Technology

Li Caidan1 et al.

（1Deparement of Biological & Environmental Engineering，Hefei University，Hefei 230013，China）

Abstract：This paper firstly explained the characteristics and origin of sewage from farms.Then some methods about technologies are reviewed in waste water.According to the development status of animal husbandry，the technologies were forecasted in the future to provide some evidences.

Key words：Sewage of livestock and poultry farm；Techniques of handling；Prospect

隨著畜牧業(yè)規(guī)模的增大及集約化、機械化程度的提高，規(guī)?；B(yǎng)殖逐漸成為畜牧業(yè)發(fā)展的重要組成部分。然而，規(guī)?；B(yǎng)殖場的發(fā)展，不僅為人們帶來了豐富的肉、禽、蛋、奶類食品，還帶來了嚴重的環(huán)境污染問題[1]。規(guī)?；B(yǎng)殖場產生的高濃度、高氨氮、高懸浮物的“三高”類畜禽廢水，處理難度較大，成為污染水體的重要污染源[1]。因此養(yǎng)殖場污水的減量化、無害化處理迫在眉睫。

1 養(yǎng)殖場污水現(xiàn)狀

近年來，由于養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展使得養(yǎng)殖污染成為農業(yè)污染的主要來源，養(yǎng)殖場污水的處理成為畜禽養(yǎng)殖業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展的主要因素[2]。但是，研究表明，我國畜禽養(yǎng)殖規(guī)模仍繼續(xù)增加，養(yǎng)殖總量以每年8%的趨勢增長。2015年畜禽養(yǎng)殖業(yè)COD排放量占農業(yè)污染源排放量的95%，畜禽養(yǎng)殖業(yè)NH3-N排放量占農業(yè)污染源排放量的79%，這將對環(huán)境造成的危害越來越大。

1.1 養(yǎng)殖場污水的來源 養(yǎng)殖場污水由畜禽尿液、飼料殘渣、殘余糞便、沖洗水等構成。有的養(yǎng)殖場污水還包括生產處理過程中產生的和人工生活產生的兩部分，前者是主要部分，尿液和沖洗水占了絕大部分[3]。養(yǎng)殖場污水的產生量主要受養(yǎng)殖場的規(guī)模、動植物的飲水方式、人工管理水平等多種因素的影響。張克強[4]的研究表明不同的養(yǎng)殖場由于清糞方式的不同，用水量和污水排放量差異很大，見表1所示。

1.2 養(yǎng)殖場污水的特點現(xiàn)狀 規(guī)?；B(yǎng)殖場所產生的污水主要是一些高濃度、高氨氮、高懸浮物、處理難度大的“三高”廢水。數(shù)量大、相對集中、處理難度大的特點導致其在處理過程中存在許多問題。

1.2.1 數(shù)量大 首先是由于快速發(fā)展的養(yǎng)殖業(yè)帶來了許多的養(yǎng)殖專業(yè)戶和養(yǎng)殖場。其次是由于大部分豬場是漏板式的欄舍且采用水沖式清糞，這就會導致排水量很大。

1.2.2 相對集中 首先受人工管理方式的影響，沖洗欄舍的時間基本在早上或者晚上，這樣相對集中的時間會導致污水的產生也相對集中。另外農業(yè)生產是季節(jié)性的，大量集中的糞便和污水量使得周圍的農田無法全部消納，對環(huán)境造成嚴重的危害。

1.2.3 處理難度大 首先，廢水固液混雜，濁度高，有機質濃度較高，且富含氮、磷，極易腐敗。大量的糞便污水相對集中，難以運輸，無法在周圍有限的土地上完全消化而成為重要的污染源[5]，嚴重污染了周邊環(huán)境。其次，受自然和市場的雙重影響，有風險，廢水處理費用高，人們往往在污水處理上資金投入少。另外，污水中抗生素和重金屬的殘留問題也逐漸成為養(yǎng)殖場污水處理的重點。

2 養(yǎng)殖場污水處理技術研究進展

養(yǎng)殖場污水的處理過程中存在各種各樣的問題，對環(huán)境造成了嚴重的危害。不同的畜禽養(yǎng)殖場根據(jù)自身的規(guī)模、經濟、環(huán)境等條件，污水處理技術也不盡相同。本文主要從源頭減量、生物處理、生態(tài)處理、混合處理技術四個方面來綜述養(yǎng)殖場污水處理技術研究進展及應用情況。

2.1 源頭減量技術 源頭減量是指從源頭上來減少養(yǎng)殖場污水的產生。人們往往為了追求養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，提高產量，會選擇在飼料中添加高蛋白，然而當動物不能全部消化吸收時就會對隨著糞便排出對環(huán)境造成一定的影響。這就需要采取合理的飼料配方，既滿足畜禽的生產效率和產量的同時，又可以最大程度地減少糞便中氮、磷等的排放，降低環(huán)境污染[6]。有些發(fā)達國家開展“生態(tài)營養(yǎng)飼料”，也就是在飼料的加工生產喂養(yǎng)過程中通過生態(tài)營養(yǎng)配方技術來嚴格控制，使動物的營養(yǎng)系統(tǒng)達到平衡，最大限度地提高營養(yǎng)物質的利用效率。

2.1.1 生態(tài)營養(yǎng)飼料配置技術的關鍵

（1）原料選擇。原料的選擇直接決定飼料產品的質量，營養(yǎng)變異小、消化率高的原料可以保證畜禽快速生長的前提下，又可以達到排泄少、污染少的目的。首先，要選擇綠色畜產品的飼料原料，原料中綠色產品至少要達到90%；其次，消化率高、營養(yǎng)變異少，研究表明消化率高的飼料可以使糞尿排出量減少5%；第三，無毒、無害、安全性高的原料選擇也至關重要。張俞[7]的研究表明草地資源的選擇直接決定了牛羊的健康養(yǎng)殖。

（2）加工技術。飼料的加工質量影響著畜禽的消化吸收效果，不同的畜禽對飼料有著不同的需求。豬飼料的顆粒一般會選擇在700～800μm，最常用的是膨化和顆粒化技術加工，這樣飼料的轉化率、消化率最高，也會破壞其中的有毒物質，糞污排出量也會減少。

（3）酶添加。據(jù)報道，日糧中添加植酸酶，能有效提高氮的利用率，排出量將會減少2%～5%；添加蛋白酶、聚糖酶等，可以促進營養(yǎng)的消化吸收；添加益生素，可以降低氮的排泄量2.9%～25%；盡量選擇一些高效、低吸收、無殘留的合理利用[8]。

2.1.2 研究情況 養(yǎng)殖場污水的源頭減量化主要是靠生態(tài)營養(yǎng)飼料的配置來實現(xiàn)，許多學者對此進行了研究。張俞[7]通過4組實驗研究了生長豬環(huán)保型飼料的配置，14.5%的日糧粗蛋白，0.4%總磷，另外可以使用枯草芽孢桿菌和有機微元素。喬建國[9]對日糧纖維進行研究，結果表明其嚴重影響豬的消化率。袁軍[10]對飼料加工工藝和參數(shù)進行優(yōu)化，從而提高飼料的加工質量，降低污染的排放量。趙萍[11]研究了微生物和酶制劑在秸稈發(fā)料飼料應用，結果表明微生物和酶制劑可以大大提高飼料的營養(yǎng)成分，降低污染物的排放量。

2.2 生物處理技術 生物處理就是微生物通過自身的新陳代謝作用，把污水中的無機物轉化為有機物，從而使廢水得到凈化的一種方法。從需氧的角度來說生物處理方法主要有厭氧生物法、好氧生物法。

2.2.1 厭氧好氧工藝的發(fā)展 厭氧生物處理法是指生物在無氧或缺氧條件下，利用自身的代謝作用分解污水中的有機污染物，使有機污染物轉化為無機物質的一種方法。厭氧工藝從開始的厭氧消化池，發(fā)展到厭氧濾器（AF），厭氧流化床反應器（AFB）、上流式厭氧污泥床（UASB）[12]厭氧折板式反應器（ABR）[13]、升流式固體反應器（USR）[14]、內循環(huán)厭氧反應器（IC）[15]以及第三代膨脹顆粒污泥床反應器（EGSB和IC）[16-17]。好氧生物處理法是利用好氧生物代謝作用分解污水中的有機污染物一種方法。主要由活性污泥法和生物膜法兩大類別。

2.2.2 厭氧-好氧聯(lián)用技術 鑒于養(yǎng)殖場廢水的有機物濃度高，直接采用好氧處理，能耗太高，而相對來說厭氧處理的費用低。直接采用厭氧處理的話，CODcr不達標。這就促使許多學者把厭氧好氧工藝結合起來，既能夠保證費用低，又可以實現(xiàn)污水達標排放。通常厭氧處理會用來制沼氣，供應養(yǎng)殖區(qū)和辦公區(qū)的用電需求。具體處理工藝見圖1所示。

對于厭氧好氧工藝組合，有許多學者進行了相關研究，取得了一定的效果。董崢[18]等把內循環(huán)高效厭氧反應器和A/O法結合應用于規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場污水處理，結果顯示在水力停留時間縮短到1～1.5d，容積負荷達到5kgCOD/（m3·d）以上，COD的去除率達到75%。方俊華[19]在厭氧-好氧生物濾池處理城市污水試驗的研究中表明厭氧-好氧生物濾池能夠有效去除污水中污染物，當CODcr、NH3-N、和SS的進水分別為23mg/L、56mg/L和112mg/L，水力停留時間為8h，曝氣強度在0.5～0.6L/（m2·s）時，CODcr、NH3-N、和SS的去除率分別在90%、75%、80%。吳迪[20]等運用厭氧-3級好氧/缺氧生物膜工藝來處理農村生活污水，結果表明該工藝可以大大提高磷的去除率。

2.3 生態(tài)處理 生態(tài)處理是利用天然的水體或農田建立生態(tài)修復系統(tǒng)來凈化污水的一種方法。規(guī)?；B(yǎng)殖場污水適合的生物處理方式主要有自然還田、氧化塘、人工濕地等，在偏離城市中心有閑置土地的農村地區(qū)比較常見，國外養(yǎng)殖場污水處理采用較多的是美國和澳大利亞，國內主要是在華東地區(qū)。

2.3.1 自然還田 自然還田是在養(yǎng)殖場的附近有農作物種植，利用養(yǎng)殖場污水和農田建立一個循環(huán)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，通常采用自然沉淀或者隨雨水直接排出的方式，是目前重要的污染源，管理粗放。其關鍵是養(yǎng)殖場規(guī)模和農田耕作量，養(yǎng)殖場規(guī)模的大小與農田耕作量成正比，才能夠達到生態(tài)效益、經濟效益最大化。污染物中營養(yǎng)成分循環(huán)利用，可以降低化肥施用量，但是投資高。自然還田適于遠離市中心區(qū)，經濟落后，有足夠農田的農村偏遠地區(qū)，同時豬場規(guī)模一般2萬頭以下。

2.3.2 氧化塘 氧化塘是一種天然的或經過一定人工修建的有機廢水處理池塘，其處理污水的過程實質上是一個水體自凈的過程[21]。凈化的過程中，既有物理因素，如絮凝、沉淀等，也有化學因素，氧化還原等，還有生物因素，氧化塘法主要適用于有舊河道、沼澤、荒地等的條件下，投資少，運行管理簡單，可以和動植物形成復合生態(tài)系統(tǒng)。但是受土地和氣候的影響比較大，土地和氣候會直接影響污染物的去除率及生態(tài)效益。李瑜[21]等在談氧化塘處理集約化畜禽養(yǎng)殖場污水研究中明確了氧化塘法的優(yōu)缺點及適用條件等，表明氧化塘按照占優(yōu)型的微生物種屬以及生化反應的差異，可以分為厭氧塘、兼性塘、好氧塘、曝氣4種類型，各類型的特征見表2。

2.3.3 人工濕地 人工濕地是用人工筑成水池或溝槽，底面鋪設防滲隔水層，種植水生植物，從而使污水得到凈化[22]。其關鍵是植物的選擇及土壤-濕生物-微生物復合系統(tǒng)的基本性質特征。不同污染物需要不同的植物來去除。人工濕地法不僅起到污水凈化作用，而且可以通過天然的濕地環(huán)境，創(chuàng)造獨特的生態(tài)景觀。趙穎[3]通過潛流人工濕地實驗，表明蘆葦和黑麥草可以富集Cr、Cu、Zn等重金屬，并且生長速度快、適應能力強，可以用此構建人工濕地來處理養(yǎng)豬場的污水。葉勇[23]等通過對比2種主要的紅樹植物木欖和秋茄對牲畜廢水的處理，結果表明對N、P的去除效果比較好。廖新俤[24]的研究表明香根草和風車草對污水中污染物COD的去除率達到80%以上。

2.4 混合技術處理 混合技術處理是為了有效地改善養(yǎng)豬場污水的質量而選擇多種技術聯(lián)用的方法。為了解決養(yǎng)殖場的污染問題，許多學者會選擇多種技術綜合運用，研究其最佳的處理條件及參數(shù)。

2.4.1 超聲波協(xié)同H2O2法 養(yǎng)殖場污水處理的影響因素有很多，處理時間、超聲波電流強度、H2O2用量等。多種因素的考慮需要設置正交實驗。楊鐵金[28]通過超聲波協(xié)同H2O2來對養(yǎng)豬場污水進行研究，結果得出了超聲波協(xié)同H2O2在電流0.7A、處理時間2min、H2O2用量3%時處理污水的效果最佳，COD量可降低95%以上，NH3-N含量可降至14～15mg/L，臭味也得到了改善，污水也由黑色變?yōu)闇\黃色。

2.4.2 自然生物處理和石灰混凝沉降 李雪梅[29]采用自然生物處理和石灰混凝沉降相結合的工藝來處理養(yǎng)殖場污水，通過檢測CODcr、TP、pH、細菌總數(shù)等一些指標的變化，確定適當?shù)淖詿崽幚硖鞌?shù)，進一步添加不同量的石灰來觀察不同階段廢水的處理效果，從而確定石灰添加量，結果表明“自然生物處理+石灰混凝沉降”工藝可以實現(xiàn)養(yǎng)殖場污水的快速處理。

2.4.3 改性黏土礦物的吸附 改性黏土礦物具有儲量豐富、吸附處理效果好、成本低、應用廣泛、再生簡單等優(yōu)點，具有很高的潛在使用價值。鄭露露[30]選擇改性后的凹凸棒土對糞便污水進行吸附研究，結果表明在25℃、吸附時間為60min、pH為5、吸附用量為0.4g時，吸附效果最佳。對COD、TN、TP、NH4+-N、NO3--N、SS去除率可以達91.75%、80.06%、80.80%、83.78%、73.51%、90.20%。

3 展望

近年來，養(yǎng)殖場污水的處理技術不斷改進，但是仍然存在處理效率低、污染嚴重等各種各樣的問題，對于環(huán)境治理的投入，往往會降低養(yǎng)殖場的經濟效益。大規(guī)模的養(yǎng)殖場可以選擇處理厭氧-好氧、SBR等工藝來處理，加大對新技術研發(fā)的投資是有效治理養(yǎng)殖場污水的一個途徑。而對于小規(guī)模的養(yǎng)殖場而言，需要考慮周邊的環(huán)境，形成一個農業(yè)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)，糞污還田、還塘，秸稈制作飼料等。為了更好地治理養(yǎng)殖場污水問題，一些吸附性能好、廉價的材料有待于開發(fā)探索，比如說非金屬黏土礦物材料的開發(fā)、秸稈的應用，都可以對此進行改性處理，再結合微生物篩選降解技術來降低養(yǎng)殖場污水中的污染物，這樣不僅可以降低成本，還可以減少土地的占用。另外養(yǎng)殖場廢水中殘留的重金屬和抗生素的去除方法研究也將成為今后研究的方向和重點。

4 結語

規(guī)模化養(yǎng)殖場的快速發(fā)展，使養(yǎng)殖場廢水逐漸成為人們關注的焦點。為了適應不斷出現(xiàn)的污水問題，人們一步步地將工藝技術進行改進、創(chuàng)新。本文主要從源頭減量、生物處理、生態(tài)處理、混合技術處理四個方面綜述了養(yǎng)殖場污水處理技術。源頭減量主要是配制生態(tài)營養(yǎng)飼料，生物處理法鑒于費用和處理效果綜合考慮，一般厭氧好氧工藝結合起來使用?；旌咸幚碇饕嵌喾N技術的綜合運用。生態(tài)處理技術的關鍵是構筑生態(tài)修復系統(tǒng)，循環(huán)農業(yè)發(fā)展和人工濕地修復是未來生態(tài)處理的主要發(fā)展方向。另外，養(yǎng)殖場污水的處理技術仍需進一步提高，相關政府部門應加大宣傳力度，完善法律法規(guī)，同時加大資金的投入，企業(yè)或科研單位則應加快技術的開發(fā)創(chuàng)新，從而使污水得到更高效合理的利用。

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（責編：張長青）