規(guī)?；i場(chǎng)污染物排放監(jiān)測(cè)與遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究

許仙菊+馬洪波+張永春

摘要：為準(zhǔn)確了解規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞尿等污染物的排放量及其遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，以江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動(dòng)物科學(xué)研究基地規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)為研究對(duì)象，對(duì)規(guī)?；i場(chǎng)污水排出口和厭氧發(fā)酵處理排出口的污水的周年四季進(jìn)行了連續(xù)3 d的監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明：被研究的規(guī)?；i場(chǎng)，每年產(chǎn)生的污水中化學(xué)需氧量（COD）為16.6 t，總氮（TN）為3.8 t，總磷（TP）為0.6 t，年排放COD為8.0 t，TN為2.5 t，TP為0.4 t。按養(yǎng)殖場(chǎng)年存欄3 127頭計(jì)算，養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)污系數(shù)分別為COD 5.32 kg/（頭·年）、TN 1.21 kg/（頭·年）、TP 0.20 kg/（頭·年），養(yǎng)殖場(chǎng)排污系數(shù)分別為COD 2.56 kg/（頭·年）、TN 0.79 kg/（頭·年）、TP 0.11 kg/（頭·年）。通過(guò)厭氧發(fā)酵處理后，一年四季對(duì)豬場(chǎng)污水中COD、TN和TP有很好的去除效果。其中豬場(chǎng)污水中COD去除率為42.6%～61.1%，TN的去除率為56.2%～78.2%，TP的去除率為50.3%～88.4%。這為規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)的污染物排放量及其污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：規(guī)?；i場(chǎng)；厭氧發(fā)酵；去除率；排污系數(shù)

中圖分類號(hào)： X713 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）11-0495-03

近年來(lái)，隨著中國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展，規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖場(chǎng)越來(lái)越多，由于畜禽糞便量大，且不能得到有效利用，再加上糞便處理利用設(shè)施運(yùn)行效果差，這就導(dǎo)致規(guī)?；i場(chǎng)排泄物及其轉(zhuǎn)化廢棄物對(duì)環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重[1-2]。規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的排泄物如何處理以及處理措施的消減率越來(lái)越受到人們的關(guān)注。日益減少的農(nóng)田能否吸納規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)污染物的排放以及預(yù)測(cè)區(qū)域農(nóng)田畜禽承載量，以往研究多集中于我國(guó)規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)的糞尿產(chǎn)生量[1，3-4]、預(yù)測(cè)區(qū)域農(nóng)田畜禽承載量[3]、污染系數(shù)的測(cè)算[5-7]及測(cè)算方法的比較[8-9]上，對(duì)規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)處理下養(yǎng)分遷移規(guī)律及消減率研究較少。因此，本研究以江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動(dòng)物科學(xué)研究基地豬場(chǎng)為例，研究了規(guī)?；i場(chǎng)污染物排放與污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，以期為污染物的治理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動(dòng)物科學(xué)研究基地豬場(chǎng)進(jìn)行。該豬場(chǎng)年存欄量3 127頭，其中保育805頭、育肥1 876頭、母豬428頭、公豬19頭。采用干清糞工藝，豬糞直接送進(jìn)附近的有機(jī)肥廠，養(yǎng)殖場(chǎng)及周邊無(wú)糞便丟棄情況。污水收集設(shè)施完善，建有日處理100 m3的厭氧發(fā)酵沼液污水處理工程。厭氧發(fā)酵沼液污水處理工程一年四季正常運(yùn)轉(zhuǎn)。豬場(chǎng)污水處理工藝及采樣點(diǎn)設(shè)置見(jiàn)圖1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

規(guī)?；i場(chǎng)污染物排放的主要影響因素有氣候條件、糞便收集清理方式、糞便污水處理利用方式等。本研究擬從基礎(chǔ)調(diào)查入手，采用典型監(jiān)測(cè)和理論分析相結(jié)合的方法，對(duì)典型規(guī)?；i場(chǎng)的糞便污水排放量及其特征污染物濃度進(jìn)行周年監(jiān)測(cè)，掌握規(guī)?；i場(chǎng)污染特點(diǎn)和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。

周年監(jiān)測(cè)：對(duì)六合規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)（該養(yǎng)殖場(chǎng)污水利用方式是“豬場(chǎng)—沼液—農(nóng)田”）實(shí)行周年監(jiān)測(cè)，分夏（2012年6月19—21日）、秋（2012年9月26—28日）、冬（2012年12月24—26日）、春（2013年3月4—6日）4個(gè)季節(jié)進(jìn)行，每個(gè)季節(jié)對(duì)項(xiàng)目點(diǎn)豬場(chǎng)用水量、污水量進(jìn)行連續(xù)3 d監(jiān)測(cè)。同時(shí)獲得飼料量及其特性、糞便量及其污染物濃度、污水原水產(chǎn)生量及其污染物濃度、污水處理量及處理各階段污染物濃度。豬場(chǎng)用水量采用水表計(jì)量。豬場(chǎng)污水量采用量水槽法進(jìn)行計(jì)量。每個(gè)季節(jié)監(jiān)測(cè)時(shí)，每天取污水原水、污水處理各階段水樣各500 mL，測(cè)定化學(xué)需氧量（COD）、TN（總氮）、TP（總磷）含量。

開(kāi)展1次監(jiān)測(cè)點(diǎn)豬場(chǎng)飼料量、糞便量調(diào)查，并取樣測(cè)試。取母豬、公豬、保育豬、育肥豬飼料樣品各500 g，檢測(cè)指標(biāo)為含水率和TN、TP含量。取豬場(chǎng)糞便樣品500 g，檢測(cè)指標(biāo)為含水率和TN、TP含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)項(xiàng)目點(diǎn)周年監(jiān)測(cè)結(jié)果，并與理論計(jì)算相結(jié)合，獲得規(guī)?；i場(chǎng)主要污染物排放情況，掌握典型規(guī)?；i場(chǎng)主要污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 典型豬場(chǎng)水體污染物溯源分析

由圖2和圖3可以看出，被調(diào)查豬場(chǎng)每天飼料投入中TN為182.4 kg/d，沖洗水投入中TN為0.13 kg/d。其中：可收集的糞便中TN含量為21.08 kg/d，占11.5%；污水中TN含量為 10.35 kg/d，占5.7%。每天飼料投入中TP為 17.23 kg/d，沖洗水投入中TP為0.01 kg/d。其中，可收集的糞便中TP含量為 7.53 kg/d，占44%；污水中TP含量為 1.73 kg/d，占10%。

2.2 典型豬場(chǎng)污染物排放與消減情況分析

經(jīng)測(cè)算（圖4），養(yǎng)殖場(chǎng)每年產(chǎn)生的污水中COD為16.6 t，TN為3.8 t，TP為0.6 t，年排放COD為8.0 t，TN為2.5 t，TP為0.4 t。

按養(yǎng)殖場(chǎng)年存欄3 127頭計(jì)算，養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)污系數(shù)分別為COD 5.32 kg/（頭·年）、TN 1.21 kg/（頭·年）、TP 0.20 kg/（頭·年），養(yǎng)殖場(chǎng)排污系數(shù)分別COD 2.56 kg/（頭·年）、TN 0.79 kg/（頭·年）、TP 0.11 kg/（頭·年）（表1）。

2.3 典型豬場(chǎng)污染物遷移規(guī)律分析

2.3.1 COD去除情況分析

根據(jù)污水原水、處理過(guò)程各階段水質(zhì)測(cè)量數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行污水處理各階段化學(xué)需氧量、TN、TP去除率計(jì)算，并繪制折線圖，掌握典型豬場(chǎng)污水污染物遷移規(guī)律，其中去除率為處理后的濃度除以處理前的濃度，結(jié)果見(jiàn)圖5。

從圖5可以看出，養(yǎng)殖污水經(jīng)厭氧發(fā)酵處理后，監(jiān)測(cè)季COD濃度變化為126.0～240 mg/L，均達(dá)到了畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 8596—2001）要求（COD限值為 400 mg/L），對(duì)COD具有很好的去除效果。厭氧發(fā)酵對(duì)COD去除率為42.6%～61.1%，其中春秋2季COD去除率較高，夏冬2季較低。

2.3.2 TN去除情況分析

從圖6可以看出，養(yǎng)殖污水經(jīng)厭氧發(fā)酵處理后，監(jiān)測(cè)季TN濃度變化為20.7～89.7 mg/L。厭氧發(fā)酵對(duì)TN去除率為56.2%～78.2%，其中春夏2季TN去除率較高，其次是秋季，冬季TN去除率最低。

2.3.3 TP去除情況分析

從圖7可以看出，養(yǎng)殖污水經(jīng)厭氧發(fā)酵處理后，監(jiān)測(cè)季TP濃度變化為5.2～15.9 mg/L。除了春季，其他季節(jié)均達(dá)到了畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 8596—2001）要求（TP限值為8 mg/L）。厭氧發(fā)酵對(duì)TP去除率為50.3%～88.4%，TP去除率秋季最高，其次是冬季，然后是春夏季。

3 討論

養(yǎng)豬業(yè)的規(guī)模集約化經(jīng)營(yíng)中，如果豬糞尿不及時(shí)處理與利用， 將直接影響豬場(chǎng)及周邊的生態(tài)環(huán)境。規(guī)?；i場(chǎng)污染物排放的主要影響因素有氣候條件、糞便收集清理方式、糞便污水處理利用方式等。規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)廢棄物處理技術(shù)中，厭氧方式處理是規(guī)?；i場(chǎng)糞污處理的核心。本研究表明，被研究的規(guī)?；i場(chǎng)，通過(guò)厭氧發(fā)酵處理后，一年四季對(duì)豬場(chǎng)污水中COD、TN和TP有很好的去除效果。其中豬場(chǎng)污水中COD去除率為42.6%～61.1%，TN的去除率為56.2%～78.2%，TP的去除率為50.3%～88.4%。何志平等的研究表明四川省一家規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)（水沖糞+沼氣池+農(nóng)田）的主要污染物經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵后COD、TN和TP去除率分別為41.3%、24.46%和48.25%，而標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖小區(qū)（干清糞+沼氣池+農(nóng)田）的主要污染物經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵后COD、TN和TP去除率分別為65.48%、59.67%和68.13%[5]。本研究結(jié)果與何志平等研究的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖小區(qū)的研究結(jié)果相近，這可能與糞便的處理方式有關(guān)，兩者都采用了干清糞的處理方式。

本研究的規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)每年產(chǎn)生的污水中COD為 16.6 t、TN為3.8 t、TP為0.6 t，年排放COD為8.0 t、TN為2.5 t、TP為0.4 t。按養(yǎng)殖場(chǎng)年存欄3 127頭計(jì)算，養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)污系數(shù)分別為COD 5.32 kg/（頭·年）、TN 1.21 kg/（頭·年）、TP 0.20 kg/（頭·年），養(yǎng)殖場(chǎng)排污系數(shù)分別為COD 2.56 kg/（頭·年）、TN 0.79 kg/（頭·年）、TP 0.11 kg/（頭·年）。董紅敏等對(duì)于北京市某養(yǎng)豬場(chǎng)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，該豬場(chǎng)保育、育肥和妊娠母豬3個(gè)階段的COD產(chǎn)污系數(shù)分別為每頭252.8、479.6、493.4 g/d，TN分別為每頭20.4、33.2、43.7 g/d，TP分別為每頭3.48、6.06、9.93 g/d，在該豬場(chǎng)廢棄物處理系統(tǒng)的運(yùn)行情況下，計(jì)算得出了該場(chǎng)保育、育肥和妊娠母豬3個(gè)階段的排污系數(shù)COD分別為每頭44.9、64.1、22.5 g/d，TN分別為每頭14.1、20.9、36.3 g/d，TP分別為每頭1.0、1.8、0.4 g/d[9]。與之相比，本試驗(yàn)中所得的集約化養(yǎng)豬場(chǎng)COD、TN和TP的產(chǎn)污、排污系數(shù)均較低，其原因可能是由于豬場(chǎng)COD、TN和TP的產(chǎn)生量與豬的種類、生長(zhǎng)期、飼料、天氣條件等因素有關(guān)。

4 結(jié)論

本研究豬場(chǎng)每天飼料投入中TN為182.4 kg，沖洗水投入中TN為0.13 kg。其中，可收集的糞便中TN含量為 21.08 kg，占11.5%；污水中TN含量為10.35 kg，占5.7%。每天飼料投入中TP為17.23 kg，沖洗水投入TP為0.01 kg。其中，可收集的糞便中TP含量為7.53 kg，占44%；污水中TP含量為1.73 kg，占10%。

養(yǎng)殖場(chǎng)每年產(chǎn)生的污水中COD為16.6 t、TN為 3.8 t、TP為0.6 t，年排放COD為8.0 t、TN為2.5 t、TP為 0.4 t。按養(yǎng)殖場(chǎng)年存欄3 127頭計(jì)算，養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)污系數(shù)分別為COD 5.32 kg/（頭·年）、TN 1.21 kg/（頭·年）、TP 0.20 kg/（頭·年），養(yǎng)殖場(chǎng)排污系數(shù)分別COD 2.56 kg/（頭·年）、TN 0.79 kg/（頭·年）、TP 0.11 kg/（頭·年）。

本研究豬場(chǎng)，通過(guò)厭氧發(fā)酵處理后，一年四季對(duì)豬場(chǎng)污水中的COD、TN和TP有很好的去除效果。其中COD去除率為42.6%～61.1%，TN去除率為56.2%～78.2%，TP去除率為50.3%～88.4%。

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