畜禽養(yǎng)殖廢棄物生態(tài)處理技術(shù)及資源化利用的研究

崔兵　貢恩偉

摘要：畜禽養(yǎng)殖業(yè)在我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中占據(jù)舉足輕重的比例，而畜禽養(yǎng)殖廢棄物則包括廢水和固體廢棄物。本文主要對畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理技術(shù)及資源化利用進行研究，首先分析了畜禽養(yǎng)殖廢棄物的特征及危害，針對養(yǎng)殖廢水的特征對其處理技術(shù)展開討論，結(jié)果表明，微生物固定化載體技術(shù)對畜禽養(yǎng)殖廢水處理較為理想，最后分析了畜禽養(yǎng)殖廢棄物無害化處理技術(shù)，以期為畜禽養(yǎng)殖廢棄物的處理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：畜禽養(yǎng)殖業(yè)；廢棄物；處理技術(shù)；資源化利用

中圖分類號：X703 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）06-0086-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.052

Abstract： Livestock and poultry husbandry plays an important role in the development of Chinas agriculture. Livestock and poultry farming waste includes waste water and solid waste. This article mainly deals with the treatment technology and resource utilization of livestock and poultry breeding waste. First of all， it analyzes the characteristics and hazards of livestock and poultry breeding waste. It discusses the treatment technology of aquaculture wastewater， including microbial immobilization carrier technology for livestock. The aquaculture wastewater treatment is ideal. Finally， the livestock and poultry breeding waste harmless treatment technology is analyzed to provide reference for the treatment of livestock and poultry breeding waste.

Keywords： Livestock and poultry husbandry； Waste； treatment technology； Resource utilization

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活水平也逐步提高，對各種肉類食品、奶制食品、蛋制食品的需求量加大，加快了畜禽養(yǎng)殖行業(yè)前進的步伐[1]。畜禽養(yǎng)殖廢棄物主要包括畜禽養(yǎng)殖廢水和畜禽糞便固體廢棄物，其中畜禽養(yǎng)殖廢水一般經(jīng)過相應(yīng)的廢水處理技術(shù)處理后，達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》后達標(biāo)排放，糞便固體廢棄物則一般要進行資源化處理，主要方式為生產(chǎn)有機肥料、生物發(fā)酵生產(chǎn)沼氣等[2]。本文主要對畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理技術(shù)與資源化利用進行研究，以期為畜禽養(yǎng)殖廢棄物后續(xù)的研究工作提供一定的參考價值。

1 畜禽養(yǎng)殖廢棄物的特征及危害

1.1 畜禽養(yǎng)殖廢水的特征

畜禽養(yǎng)殖廢水具有3個典型的特征，即氨氮含量高、有機物濃度高、懸浮物（SS）高。同時畜禽養(yǎng)殖廢水排水量相對較大、集中、水力沖擊負(fù)荷強。畜禽養(yǎng)殖廢棄物中除以上3個典型特征外還常常伴有消毒水、重金屬、殘留獸藥以及各種人畜共患病原體等污染物[1-2]。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，畜禽養(yǎng)殖廢水中有機物的濃度非常高，化學(xué)需氧量（COD）的含量高達3000～30000mg/L，氨氮（NH3-N）的含量高達800 ～2200 mg/L，SS含量高達標(biāo)準(zhǔn)值的10倍以上，含有以上污染物的畜禽養(yǎng)殖廢水若不進行合理的處置，直接外排將會對其周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，甚至嚴(yán)重威脅人體的健康[3]。

1.2 畜禽養(yǎng)殖廢棄物的危害

畜禽養(yǎng)殖廢棄物對周邊的自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)具有一定的影響。畜禽養(yǎng)殖廢水未達標(biāo)排放會對水體環(huán)境造成一定的污染，廢水流入地表水中使得地表水的水質(zhì)發(fā)生變化，再進一步下滲至地下水，污染地下水水質(zhì)，而地下水一旦遭受污染，短時間內(nèi)很難恢復(fù)。畜禽類養(yǎng)殖固體廢物一般當(dāng)做肥料，用于農(nóng)作物的施肥，由于固體廢物中含有較多的氮、磷、有機物、重金屬等元素，若不經(jīng)處理直接用于農(nóng)田作物，會嚴(yán)重影響作物的生長，同時這些有害物質(zhì)會在農(nóng)作物中積累，進一步威脅到人們的生命安全。

2 畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)

我國畜禽養(yǎng)殖廢水中含有的污染物質(zhì)種類和含量相對較多，處理方法主要為物化處理法和生物處理法，一般情況下是將畜禽廢水排至農(nóng)田，利用廢水中的有機物和氮磷等加強土壤的肥效。但是隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖廢水排放超出還田的需求量，故需對其進行一定的處理，來防止對環(huán)境造成污染。

2.1 物化處理技術(shù)

物化處理技術(shù)運用在畜禽養(yǎng)殖廢水的預(yù)處理階段，該階段廢水中含有大量的SS，不可直接排至污水管網(wǎng)中，容易堵塞，故需在進入生化處理階段之前對其進行絮凝、沉淀，可去除水體中80%的SS，處理效果明顯。

2.2 厭氧處理技術(shù)

厭氧處理的基本原理是厭氧菌在無氧狀態(tài)下分解大分子有機物，先將其轉(zhuǎn)化成小分子有機物，再分解產(chǎn)生CO2和水。在該階段反硝化細(xì)菌將水體中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮分解，可有效去除水體中的氮元素，同時可以降解部分難降解的有機物質(zhì)。厭氧處理過程中COD的去除率一般在80%～85%左右，使廢水中的有機物濃度大大減少，同時可去除大部分的氮元素。厭氧發(fā)酵過程中會產(chǎn)生一定量的沼氣，可用于沼氣發(fā)電。厭氧技術(shù)常用的方法有UASB、IC、厭氧流化床、厭氧接觸反應(yīng)器等。

2.3 好氧處理技術(shù)

好氧處理技術(shù)的基本原理是在好氧條件下微生物對有機物的分解、釋磷菌的超量吸收磷、硝化細(xì)菌的硝化過程。好氧處理技術(shù)水力停留時間相對較短、處理效果穩(wěn)定、投資少、維護運行成本低，一般的技術(shù)方法有SBR法、MBR法、生物接觸氧化法、A/O法、A2/O法、活性污泥法和微生物載體固化法。結(jié)合畜禽養(yǎng)殖場廢水的實際狀況，可選用微生物載體固化法對廢水進行處理。

2.4 微生物固定化載體技術(shù)

2.4.1 微生物固定化載體技術(shù)基本原理

微生物固定化載體技術(shù)是將活性污泥中最優(yōu)質(zhì)微生物篩選出來，將各種高效微生物進行組配，再通過離子吸附、包埋、交聯(lián)、共價結(jié)合等生物工程技術(shù)，將這些微生物菌群“睡眠”在一個多酶體的載體中。載體內(nèi)具有特殊的保護層和營養(yǎng)物，使微生物“母體”的生存和繁殖得到了充分的保護，同時可避免高濃度有機物的沖擊，在有機廢水中可產(chǎn)生高密度的微生物菌群，密度可達20000mg/L，不使用時可放置在倉庫里，使用壽命可達10年以上，并不會產(chǎn)生衰減，組配的微生物可達十幾種。通過長期源源不斷地產(chǎn)生高密度的高效組合微生物菌群，達到消除污染物的目的，固定微生物技術(shù)具有綠色環(huán)保、不需要添加化學(xué)品、無二次污染等優(yōu)點。

2.4.2 微生物固定化載體技術(shù)效益

（1）與傳統(tǒng)處理技術(shù)相比生物降解能力強。微生物固化后的濃度要比傳統(tǒng)的反應(yīng)池中濃度高30倍以上，曝氣量需求減少一半，耗能降低，進一步使得整個生物降解過程中的運行維護費用減少。（2）抗水力負(fù)荷能力增強。微生物固定化載體技術(shù)提高了畜禽養(yǎng)殖廢水中有機物的分解，對不穩(wěn)定的水利負(fù)荷有一定的適應(yīng)性，提高廢水處理效率，穩(wěn)定出水。（3）減小污泥膨脹問題。微生物固定化載體技術(shù)與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，污泥的絲狀菌膨脹問題得以消除，產(chǎn)生的剩余污泥較少，不存在污泥膨脹問題。該技術(shù)與傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)相比，在處理水量相同的狀況下，采用微生物固定化載體技術(shù)的反應(yīng)池占地面積較小，建設(shè)費用和安裝費用較低，由于微生物固化的特點含有多種高效的菌種使得整個工藝管理費用和運行費用都相對偏低，同時產(chǎn)生的剩余污泥量較少、耗能低。在技術(shù)和經(jīng)濟兩方面對比分析，微生物固定化載體技術(shù)處理畜禽養(yǎng)殖廢水具有一定的可行性[4]。

3 畜禽養(yǎng)殖廢棄物無害化處理技術(shù)

3.1 生物發(fā)酵處理

生物發(fā)酵技術(shù)是在無氧的條件下微生物以廢棄物中的有機物為食，對其進行降解，將畜禽養(yǎng)殖廢棄物中的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化成沼氣和CO2。生物發(fā)酵中溫度一般分為高溫發(fā)酵、中溫發(fā)酵和常溫發(fā)酵，操作簡便、產(chǎn)氣度高、發(fā)酵條件便于控制；按廢棄物的固體含量可以分為干式生物發(fā)酵（TS：20%～28%）和濕式生物發(fā)酵（TS不高于15%）。生物發(fā)酵階段建立基肥堆置池制取沼氣，在處理畜禽養(yǎng)殖廢棄物的同時可對沼氣進行再利用，用于發(fā)電，滿足養(yǎng)殖生產(chǎn)和生活的需求。據(jù)我國農(nóng)業(yè)部相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2015年我國大型沼氣工程建設(shè)總量高達386個，產(chǎn)沼氣能力為4.87億m3，可有效處理畜禽養(yǎng)殖廢棄物950萬t。

3.2 堆肥處理

堆肥處理技術(shù)是目前為止畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化處理最普遍的生物處理技術(shù)方法。對畜禽養(yǎng)殖廢棄物進行堆肥，可將廢棄物中的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)換成有機肥料，同時也可以作為土壤的改良劑，堆肥過程中的高溫階段可將堆體中的病毒和病菌殺滅，同時降低重金屬的含量。制成的有機肥料可改善土壤板結(jié)現(xiàn)象，增加土壤的肥效和孔隙率，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

4 結(jié)論

隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，我國開始對畜禽養(yǎng)殖廢棄物處置情況和無害化資源利用兩方面加大重視力度。在此背景下，本文對畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理技術(shù)和資源化利用進行研究，由于因現(xiàn)有畜禽養(yǎng)殖廢棄物中的污染物的成分復(fù)雜多樣，因此，畜禽養(yǎng)殖廢水和固體廢棄物的處理應(yīng)采用多種集成技術(shù)來降低其對環(huán)境的污染，遵循減量化、無害化和資源化的原則，實現(xiàn)經(jīng)濟性和技術(shù)性的統(tǒng)一。

參考文獻

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[2]秦翠蘭，王磊元，劉飛等.畜禽糞便生物質(zhì)資源利用的現(xiàn)狀與展望[J].農(nóng)機化研究，2015，（6）：234-238.

[3]郭冬生，彭小蘭，龔群等.畜禽糞便污染與治理利用方法研究進展[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，24（6）：1164-1170.

[4]宋穎，鄧友華.畜禽養(yǎng)殖污水生態(tài)處理方式[J].環(huán)境與發(fā)展，2017，（10）：44-45.

收稿日期：2018-04-18

基金項目：杭州市科技計劃引導(dǎo)項目（農(nóng)業(yè)與社會發(fā)展）（20163501Y75）。

作者簡介：崔兵（1984-），男，工程師，研究方向為廢水處理技術(shù)與工程化應(yīng)用。