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(1.四川省科學(xué)技術(shù)信息研究所, 四川 成都 610016; 2.長(zhǎng)江師范學(xué)院 綠色智慧環(huán)境學(xué)院, 重慶 涪陵 408100; 3.重慶市黔江區(qū)畜牧技術(shù)推廣站, 重慶 黔江 409000)

0 引言

豬場(chǎng)養(yǎng)殖廢水氮磷含量較高，而且富含大量有機(jī)物、懸浮物，如果隨意排放會(huì)造成水污染、大氣污染和土壤污染。現(xiàn)階段，養(yǎng)殖場(chǎng)往往通過(guò)厭氧發(fā)酵來(lái)完成廢水中有機(jī)物的降解[1]，但同時(shí)產(chǎn)生大量副產(chǎn)物-厭氧消化液，富含氮磷的厭氧消化液排放到自然水體容易造成富營(yíng)養(yǎng)化，隨著水的遷移還容易造成地下水氮超標(biāo)。豬場(chǎng)廢水中的懸浮物含量較高，能夠堵塞土壤的毛細(xì)孔，造成土壤的透水性、透氣性變差，進(jìn)而造成農(nóng)產(chǎn)品減產(chǎn)、品質(zhì)降低。厭氧消化液的氮磷含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)，特別是厭氧發(fā)酵過(guò)程中，氨氮存在升高的趨勢(shì)[2]。隨著環(huán)保要求的不斷提高，豬場(chǎng)廢水的排放對(duì)現(xiàn)有處理技術(shù)提出了更高的要求。

結(jié)合豬場(chǎng)廢水的特性和貧困地區(qū)的環(huán)境容量，綜合利用和達(dá)標(biāo)排放是兩條可選之徑，無(wú)論哪一種模式都需要對(duì)豬場(chǎng)的廢水進(jìn)行綜合性預(yù)處理。豬場(chǎng)常用清糞工藝主要有干清糞和尿泡糞的糞污收集模式，新建采用干清糞工藝的空懷妊娠豬舍會(huì)在舍外設(shè)置收集池，在排污管進(jìn)入收集池的端口需要加設(shè)格柵，可以攔截輸精管等塑料制品、針頭等金屬制品等，另外需要加設(shè)能夠吸附金屬針頭的設(shè)備，防止糞污泵轉(zhuǎn)子等損壞。進(jìn)入環(huán)保工程區(qū)的糞污則需要通過(guò)擠壓、離心等具有固液分離功能的設(shè)備進(jìn)行預(yù)處理，盡可能地將干物質(zhì)與液體分離，現(xiàn)階段雖然離心式分離機(jī)和旋轉(zhuǎn)加壓式分離機(jī)的處理效率相對(duì)較低，但是固液分離率可達(dá)90%以上，固體部分含水率在70%以上，所以豬場(chǎng)廢水分離后仍含有大量有機(jī)物，仍需要進(jìn)行相應(yīng)的后續(xù)處理。

目前，養(yǎng)殖廢水的主要處理技術(shù)有以下幾種。

1 自然處理法

自然界的水體和土壤具有一定的自凈能力，只要污染物濃度控制在一定的范圍內(nèi)，在一定的時(shí)間內(nèi)，土壤中的微生物等能夠?qū)⑽廴疚锓纸?，確保不會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。但是，我國(guó)種養(yǎng)分離較為嚴(yán)重，特別是早期建設(shè)的豬場(chǎng)，雖然通過(guò)了環(huán)評(píng)，但是并沒(méi)有足夠的土地來(lái)完全消納連續(xù)產(chǎn)生的污水，導(dǎo)致很大一部分污水在未經(jīng)處理的情況下直接排入自然界，其后果就是眾多的養(yǎng)豬場(chǎng)周邊出現(xiàn)水體黑丑、蚊蠅滋生，進(jìn)而影響到豬場(chǎng)的生物安全，導(dǎo)致豬場(chǎng)疫病頻發(fā)。自然處理依靠水生動(dòng)植物對(duì)污水進(jìn)行處理，易受氣候條件、土地面積的影響，常見的有氧化塘法、人工濕地法等。污水在自然處理設(shè)施中的水力停留時(shí)間較長(zhǎng)，因而需要大量的土地確保微生物能夠?qū)⒂袡C(jī)物完全降解。自然處理系統(tǒng)在超負(fù)荷的運(yùn)作條件下會(huì)很快崩潰，失去處理能力。自然處理發(fā)具有投資少、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，但是也具有一定的局限性，適合于規(guī)模較小且具有足夠土地的豬場(chǎng)。

2 厭氧處理法

飼料殘?jiān)图S便含有大量有機(jī)物，即便進(jìn)行固液分離，廢水中仍含有大量有機(jī)物。在厭氧條件和微生物的作用下，20%～95%有機(jī)物在水解、酸化、產(chǎn)甲烷階段被消解并產(chǎn)生大量的CH4、CO2、碳酸鹽等，而且富含氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素和其他活性物質(zhì)，可作為有機(jī)肥施用，但是需要根據(jù)作物的不同研究合理的配施制度。

年存欄6 000頭的豬場(chǎng)，沼氣工程減排的CO2當(dāng)量為500～1 000 t，厭氧發(fā)酵是甲烷排放率較高的液體糞污管理的重要資源化手段之一。但是，厭氧消化液從厭氧設(shè)施排出后，在儲(chǔ)存階段仍可釋放CH4，黃丹丹等[3]對(duì)豬場(chǎng)厭氧消化液在儲(chǔ)存過(guò)程中的氨氮和CH4排放規(guī)律進(jìn)行了研究，CH4在貯存的前12 d增加且達(dá)到峰值，這可能是厭氧消化液在儲(chǔ)存過(guò)程中繼續(xù)發(fā)酵所致，在氨氮揮發(fā)過(guò)程中，厭氧消化液pH會(huì)上升，第40 d氨氮排放濃度降低到3 mg/m3。雖然厭氧發(fā)酵能夠生成生物燃?xì)猓遣痪邆涞椎娜コδ?，而且液體中氨氮含量往往呈上升趨勢(shì)，所以厭氧發(fā)酵液的氮磷含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。

厭氧消化液中含有生物活性物質(zhì)，如氨基酸、腐殖酸、植物內(nèi)源激素(玉米素、赤霉素、吲哚乙酸)等，這些物質(zhì)有的利于種子發(fā)芽、有的利于作物生長(zhǎng)，是很好的液態(tài)有機(jī)肥。對(duì)于具有足夠土地養(yǎng)殖場(chǎng)，可以對(duì)厭氧消化液進(jìn)行農(nóng)田施用，處理后可采用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉等形式加以資源化利用。大規(guī)模場(chǎng)在做好農(nóng)業(yè)資源化利用的同時(shí)，根據(jù)場(chǎng)內(nèi)廢水剩余量，量大限度地做好達(dá)標(biāo)排放。

3 好氧處理法

高負(fù)荷廢水先作厭氧處理，可以把大分子物質(zhì)分解為小分子酸等物質(zhì)，然后再接好氧處理工藝。好氧處理工藝需要有游離態(tài)氧的參與，微生物將小分子物質(zhì)分解，達(dá)到穩(wěn)定、無(wú)害化處理的目標(biāo)。好氧處理能夠?qū)捬醴纸獾男》肿游镔|(zhì)進(jìn)行降解，同時(shí)能夠?qū)㈦y降解的物質(zhì)進(jìn)行分解，同時(shí)去除廢水中部分氮磷。好氧處理工藝可分為活性污泥法(如氧化溝、SBR及變形工藝等)、生物膜法(生物轉(zhuǎn)盤等)和好氧塘法。雖然好氧工藝對(duì)物質(zhì)的處理速度相對(duì)于厭氧發(fā)酵快，但是好氧處理法的物質(zhì)分解率相對(duì)較低，而且運(yùn)行管理相對(duì)較為復(fù)雜，不適合高濃度廢水和可生化性較差的廢水。

4 組合工藝法

豬場(chǎng)廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，特別采用尿泡糞工藝的豬場(chǎng)具有瞬間排量大、對(duì)環(huán)保系統(tǒng)具有一定沖擊力的特點(diǎn)，單純對(duì)其采用物理、化學(xué)或生物學(xué)方法都會(huì)遇到運(yùn)行成本高的瓶頸，所以實(shí)際的污水管理一般采用組合工藝法，如“厭氧+A/O”、“厭氧+SBR”等。BOD5/COD是廢水可生化性(biodegrade-ability)的一個(gè)重要指標(biāo)，當(dāng)BOD5/COD<0.25時(shí)，說(shuō)明生物降解性較差，豬糞沼液經(jīng)過(guò)厭氧后該值可達(dá)0.16[4]，而且沼液的COD/TKN往往也處于不利于生化的范圍內(nèi)，厭氧廢水需外源碳源來(lái)保證反硝化過(guò)程的順利進(jìn)行[5]，所以厭氧往往會(huì)結(jié)合BOD負(fù)荷較小的好氧處理工藝，以期完成沼液的達(dá)標(biāo)排放。

豬場(chǎng)污水處理系統(tǒng)需要流程簡(jiǎn)單清晰、技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備穩(wěn)定，同時(shí)能夠盡量經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行系統(tǒng)，完成廢水的達(dá)標(biāo)處理。豬的日糧多以精細(xì)飼料為主，豬場(chǎng)廢水中懸浮物，需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，采用物理方法對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，粒徑大于100 μm的顆粒物可通過(guò)篩濾等進(jìn)行移除，BOD和COD去除率一般為30%和70%，但是如果采用采用螺旋擠壓固液分離機(jī)處理尿泡糞廢水，分離效果將會(huì)很差。為了減輕后續(xù)生化處理階段的壓力，可對(duì)廢水進(jìn)行絮凝等處理，將廢水中的難溶解有機(jī)物等通過(guò)該階段進(jìn)行脫除。然后采用厭氧(如UASB)高負(fù)荷去除有機(jī)物，附以兩級(jí)A/O和化學(xué)氧化，完成廢水各項(xiàng)參數(shù)的達(dá)標(biāo)處理。

抗生素具有減少動(dòng)物疾病發(fā)生和提高生產(chǎn)效率的作用，但是不合理使用則會(huì)適得其反，威脅畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。雖然人類沒(méi)有直接攝取獸用抗生素，但是食用動(dòng)物產(chǎn)品會(huì)導(dǎo)致耐藥性細(xì)菌進(jìn)入人體內(nèi)?？股氐牟缓侠砗筒灰?guī)范使用同樣會(huì)導(dǎo)致眾多的環(huán)境問(wèn)題。未降解的抗生素進(jìn)入環(huán)境后，可以誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，甚至一些常見的病原體可以演變?yōu)椤俺?jí)細(xì)菌”，其耐藥性基因可遺傳?？股赝ㄟ^(guò)食物鏈作用會(huì)降低人體免疫力，美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心估計(jì)約2.3萬(wàn)人死于抗生素耐藥性感染。厭氧對(duì)于抗生素的分解作用較弱，大部分抗生素仍舊殘留在廢水當(dāng)中，所以抗生素的殘留將成為綜合處理和資源化的難點(diǎn)之一。為了降低抗生素對(duì)于環(huán)境和人體的負(fù)面影響，可以通過(guò)選址、生物安全控制、設(shè)施養(yǎng)殖環(huán)境控制等手段來(lái)提升豬的抗病能力，盡可能地少用抗生素的使用。

為了確?！翱茖W(xué)合理、經(jīng)濟(jì)可行”的目標(biāo)，不同地區(qū)應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和要求為切入點(diǎn)，不能一味地照抄和復(fù)制，不同的項(xiàng)目應(yīng)全面進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境容量比較，然后針對(duì)性地進(jìn)行廢水工藝的優(yōu)選確定。