畜禽養(yǎng)殖污水常用處理技術(shù)

臧一天 ，萬紅偉 ，邴珊 ，盛孝維 ，唐夏軍 ，舒鄧群 *

（1．江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江西南昌 330045；2．萬年縣畜牧獸醫(yī)局）

隨著我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；?、集約化的發(fā)展，在畜禽養(yǎng)殖成本降低及養(yǎng)殖效率提升的同時(shí)，畜禽糞便排放密度亦逐漸增加，畜禽養(yǎng)殖污染已成為我國農(nóng)業(yè)面源污染的最大來源之一［1］。如何解決畜禽糞污對環(huán)境的污染是當(dāng)前畜牧業(yè)亟需解決的問題；其中，畜禽糞污水處理成本高、工藝復(fù)雜是影響畜禽糞污處理的因素之一；因此，除需在養(yǎng)殖中進(jìn)行“減量化”生產(chǎn)外［2］，如何對畜禽養(yǎng)殖污水進(jìn)行無害化處理亦尤為關(guān)鍵；特別在畜禽養(yǎng)殖糞污的“達(dá)標(biāo)排放”模式中，畜禽養(yǎng)殖污水處理方法及技術(shù)的選擇是決定畜禽糞污水處理成本及工藝的重要因素［3］。因此，本文簡要介紹規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場污水處理的常用方法，為畜禽養(yǎng)殖糞污的處理提供參考。

目前的污水處理技術(shù)主要分為物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)和自然處理技術(shù)（圖1）。

一般污水的處理工藝模式都由這四個(gè)技術(shù)單元依次或重復(fù)交叉組成，同類技術(shù)單元所采用的具體技術(shù)主要根據(jù)所處糞水處理階段需求進(jìn)行合理選擇［3］。

1 物理技術(shù)

物理技術(shù)如格柵、篩網(wǎng)、固液分離、沉淀、過濾、氣浮及膜濃縮等為養(yǎng)殖污水處理的常見技術(shù)；物理技術(shù)一般放置于污水處理技術(shù)流程中的最前端，如通過格柵、篩網(wǎng)、固液分離、沉淀等去除污水中的懸浮或固體物質(zhì)，便于后續(xù)的處理。

其中，氣浮法是向污水中通入空氣或其他氣體產(chǎn)生氣泡，利用高度分散的微小泡黏附污水中密度小于或接近于水的微小顆粒污染物，形成氣浮體，從而上浮到水面，以分離去除水中細(xì)小顆粒，實(shí)現(xiàn)固液分離的一種方法；其可以有效降低水中某些污染物質(zhì)，是具有物理處理功能，同時(shí)又具有化學(xué)絮凝功能的一種方法［4］。而膜濃縮分離技術(shù)是在20世紀(jì)初出現(xiàn)，20世紀(jì)60年代后迅速崛起的一門分離新技術(shù)。膜的孔徑一般為微米級，依據(jù)其孔徑的不同(或稱為截留分子量)，可將膜分為微濾膜(MF)、超濾膜(OF)、納濾膜(NF)和反滲透膜(RO)等。膜分離技術(shù)由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能。因此，被廣泛用作養(yǎng)殖糞水的濃縮和生化處理法中污泥與出水的分離［5］。

2 生物技術(shù)

生物技術(shù)是污水處理中常用技術(shù)，主要依據(jù)微生物進(jìn)行污水的處理，依據(jù)微生物的種類主要分為好氧生物處理及厭氧生物處理技術(shù)。

2.1 好氧生物處理技術(shù)

好氧生物處理技術(shù)是利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧氣存在的條件下進(jìn)行生物代謝以降解有機(jī)物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。主要包括活性污泥法及生物膜法兩大類。

活性污泥法是污水生物處理的一種方法。該法是在人工充氧條件下，對污水和各種微生物群體進(jìn)行連續(xù)混合培養(yǎng)，形成活性污泥［6］。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有機(jī)污染物。然后使污泥與水分離，大部分污泥再回流到曝氣池，多余部分則排出活性污泥系統(tǒng)的一種處理方法，典型的活性污泥法是由初沉池、曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排除系統(tǒng)組成，其具體流程如圖2所示。

圖2 典型活性污泥法具體流程

生物膜法是在充分供氧條件下，利用生物膜進(jìn)行污水處理的一種方法［7］。 生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動(dòng)物以及藻類等組成的生態(tài)系統(tǒng)，其附著的固體介質(zhì)稱為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為厭氧層、好氧層、附著水層、運(yùn)動(dòng)水層。在污水處理構(gòu)筑物內(nèi)設(shè)置微生物生長聚集的載體 （一般稱填料），在充氧的條件下，微生物在填料表面聚附著形成生物膜，經(jīng)過充氧的污水以一定的流速流過填料時(shí)，生物膜中的微生物吸收分解水中有機(jī)物，使污水得到凈化，同時(shí)微生物得到增殖，生物膜隨之增厚。當(dāng)生物膜增長到一定厚度時(shí)，向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散的氧受到限制，其表面仍是好氧狀態(tài)，而內(nèi)層則會(huì)呈缺氧甚至厭氧狀態(tài)，并最終導(dǎo)致生物膜的脫落。隨后，填料表面還會(huì)繼續(xù)生長新的生物膜，周而復(fù)始，使污水得到凈化［7］。

2.2 厭氧生物處理技術(shù)

厭氧生物處理技術(shù)是污水處理中常用的一種方法，是在厭氧條件下，兼性厭氧和厭氧微生物群體將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳的過程，又稱為厭氧消化處理技術(shù)。畜禽糞水有機(jī)物濃度高，且碳、氮比例適中，厭氧處理產(chǎn)氣性能較穩(wěn)定。因此，畜禽糞便厭氧處理工程常為沼氣工程，以便將畜禽糞便污染治理與能源開發(fā)結(jié)合［8］。

廢水厭氧生物處理(沼氣發(fā)酵)工藝按微生物的凝聚形態(tài)可分為厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法。厭氧活性污泥法包括傳統(tǒng)消化池，如水壓式沼氣池、完全混合式厭氧反應(yīng)器(CSTR)、厭氧接觸工藝(AC)、厭氧擋板反應(yīng)器 (ABR)、升流式厭氧污泥床(UASB)等；厭氧生物膜法包括厭氧生物濾池(AF)、厭氧流化床(AFBR)和厭氧生物轉(zhuǎn)盤等［9］。

2.3 厭氧-好氧組合處理技術(shù)

厭氧生物處理工藝能直接處理高濃度有機(jī)廢水，且污泥量產(chǎn)量低，耗能低，運(yùn)行成本低，但該處理技術(shù)使出水得有機(jī)物濃度高，氮磷去除效果差，不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。好氧生物處理工藝可使出水有機(jī)物濃度低，氮磷去除效果較好，但投資能耗高、運(yùn)行費(fèi)用高［9］。因此，將厭氧、好氧生物處理工藝組合技術(shù)可降低處理成本同時(shí)，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。采用該組合可以充分利用厭氧、兼性厭氧、好氧微生物的代謝活動(dòng)分解廢水中的有機(jī)污染物，將有機(jī)物、氮和磷等作為微生物的營養(yǎng)被微生物利用，最終分解為穩(wěn)定的無機(jī)物或合成細(xì)胞物質(zhì)而作為污泥由水中分離，從而使廢水得到凈化［9］。其常見技術(shù)流程如圖3所示。

圖3 厭氧-好氧組合處理技術(shù)流程

3 化學(xué)技術(shù)

化學(xué)處理技術(shù)也是污水處理中常用技術(shù)，如絮凝、電解、消毒等。但化學(xué)處理中，有些技術(shù)成本較高，因此需要在后續(xù)較清潔的污水中處理，如消毒技術(shù)，有時(shí)添加消毒劑或臭氧等對出水中仍有可能存在較多的病原微生物進(jìn)行殺滅。電解技術(shù)是利用電化學(xué)在電極反應(yīng)過程中直接或間接產(chǎn)生大量氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基，以達(dá)到分解有機(jī)物目的的一種方法，電解法對于糞水中難以生物降解的有機(jī)物具有很強(qiáng)的氧化去除能力。因此，被廣泛應(yīng)用于養(yǎng)殖糞水好氧處理后的深度處理及消毒［10］。

4 自然處理技術(shù)

自然處理技術(shù)中常見的是人工濕地和氧化塘系統(tǒng)。人工濕地系統(tǒng)是模仿自然生態(tài)系統(tǒng)中的濕地，主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對污水、污泥進(jìn)行處理的一種技術(shù)。植物是人工濕地的重要組成部分，通常選取蘆葦、茭白、美人蕉等作為濕地植物，具有良好的景觀和生態(tài)效應(yīng)［11］。

自然處理中，常用的另一種方法是氧化塘；氧化塘是一種利用天然凈化能力對污水進(jìn)行處理的構(gòu)筑物的總稱。通常是將土地進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜斯ば拚ǔ沙靥?，并設(shè)置圍堤和防滲層，依靠塘內(nèi)生長的微生物來處理污水；主要利用菌藻的共同作用處理廢水中的有機(jī)污染物。氧化塘污水處理系統(tǒng)具有基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、維護(hù)和維修簡單、便于操作、能有效去除污水中的有機(jī)物和病原體、無需污泥處理等優(yōu)點(diǎn)。按照塘內(nèi)微生物的類型和供氧方式來劃分，氧化塘可以分為厭氧塘、兼性塘、好氧塘、曝氣塘［11］。

5 小結(jié)

對于大型規(guī)?；竽翀?，達(dá)標(biāo)排放模式可以解決種養(yǎng)結(jié)合模式所需的土地緊缺問題，而畜牧業(yè)的“微利潤”要求污水在達(dá)標(biāo)排放同時(shí)，必須盡可能的節(jié)約污水處理成本，簡化污水處理工藝。因此，選擇合理的畜禽養(yǎng)殖污水處理技術(shù)尤為關(guān)鍵。

污水處理技術(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)污水的成分及特點(diǎn)，在綜合考慮經(jīng)濟(jì)、資源成本的前提下，根據(jù)糞水處理階段的技術(shù)需求，對各物理、化學(xué)、生物及自然處理技術(shù)進(jìn)行技術(shù)選擇，進(jìn)而構(gòu)建適宜的污水處理模式。

［1］孔祥才.畜禽養(yǎng)殖污染的經(jīng)濟(jì)分析及防控政策研究［D］.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，博士學(xué)位論文，2017.

［2］臧一天，彭忠平，吳志敏，等.生豬養(yǎng)殖中的清潔生產(chǎn)技術(shù)［J］.江西畜牧獸醫(yī)雜志，2018（1）：31～32.

［3］全國畜牧總站主編.畜禽糞便資源化利用技術(shù)模式-達(dá)標(biāo)排放模式［M］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，北京，2016.

［4］劉海芳，王凡.氣浮技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用 ［J］.水利漁業(yè)，2008，28(2)：69～70.

［5］王雷，段立安，林孝昶，等.膜前預(yù)處理技術(shù)在畜禽養(yǎng)殖污水處理中的應(yīng)用進(jìn)展［J］.水處理技術(shù) 2016（2）：6～10.

［6］段焱.活性污泥法復(fù)合懸掛填料處理畜禽廢水研究［D］.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，碩士學(xué)位論文，2010.

［7］封紅.序批式生物膜法處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水研究［D］.北京化工大學(xué)，博士學(xué)位論文，2014.

［8］張翔.厭氧消化-SBR-絮凝組合工藝處理牛糞廢水研究［D］.鄭州大學(xué)，博士學(xué)位論文，2008.

［9］劉茹，張后虎，貝業(yè)喜，等.養(yǎng)豬場糞污水階段性循環(huán)利用技術(shù)工程實(shí)例［J］.中國給水排水，2017，33(12)：97～100.

［10］王儷儒.電化學(xué)技術(shù)對分散式生活污水回用處理研究［D］.大連海事大學(xué)，碩士學(xué)位論文，2017.

［11］張巍，許靜，李曉東，等.穩(wěn)定塘處理污水的機(jī)理研究及應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào) 2014，23（8）：1396～1401.

（收稿日期：2018-04-10）

信息之窗

湖北武漢舉辦《武漢市常用獸藥使用手冊》評審會(huì)議

近日，《武漢市常用獸藥使用手冊》評審會(huì)在武漢市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心召開。武漢市農(nóng)委副主任劉興斌率畜牧獸醫(yī)局、水產(chǎn)處、質(zhì)監(jiān)處、武漢市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心負(fù)責(zé)人和編寫人員參加會(huì)議。

來自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、武漢輕工大學(xué)、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所、湖北省獸藥監(jiān)察所和武漢九州神農(nóng)藥業(yè)有限責(zé)任公司的5位專家，聽取了編寫人員的起草說明，審閱了手冊初稿，對《武漢市常用獸藥使用手冊》制定的實(shí)用性和操作性給予了充分的肯定，并就手冊的結(jié)構(gòu)框架、藥物分類、獸藥遴選等內(nèi)容的編寫提出了意見與建議。