規模化豬場(chǎng)養殖廢水處理方法與工藝

一、養殖廢水水量和水質(zhì)特點(diǎn)

隨著(zhù)我國畜禽養殖行業(yè)集約化、規模化、現代化的快速發(fā)展，畜禽養殖廢棄物所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題越發(fā)突出。我國畜禽養殖的污染防治工作嚴重滯后于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，管理和處理應用技術(shù)的示范推廣力度不夠，已成為農村及城郊面源污染的主要因素和社會(huì )經(jīng)濟可持續發(fā)展的重要制約因素。畜禽養殖廢棄物主要包括畜禽糞便、養殖廢水、病死物尸體、醫療廢棄物等，其中廢水問(wèn)題極為嚴峻，因為廢水的“三高”特點(diǎn)導致廢水處理工藝相對復雜，本文就養殖行業(yè)（集約化豬場(chǎng)）常用的廢水處理工藝進(jìn)行闡述。

根據豬只各個(gè)階段飲水量的不同，所產(chǎn)生的廢水量如表1 所示。

養豬場(chǎng)廢水的主要特征是：有機物濃度高、懸浮物多、色度深，并含有大量的細菌，因含有大量動(dòng)物的糞尿而使NH-N濃度很高。廢水中的污染物主要以固態(tài)、溶解態(tài)存在的碳水化合物形式存在，使廢水表現出很高的BOD5、CODcr 、SS和色度等，污染物可生物降解性好，此外廢水中含有大量的N、P等營(yíng)養物質(zhì)。養殖廢水水質(zhì)見(jiàn)表2:

二、廢水處理方法類(lèi)別

廢水處理的基本方法，就是采用各種技術(shù)手段，將污廢水中所含的污染物質(zhì)分離去除、回收利用，或將其轉化為無(wú)害物質(zhì)，使水得到凈化。

處理污水的方法很多，一般可歸納為三大類(lèi)，即物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理法。

1.物理處理法

通過(guò)物理作用分離、回收廢水中不溶解的懸浮狀態(tài)污染物(包括油膜和油珠)的方法，可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截留法等。屬于重力分離法的處理單元有沉淀、上浮(氣浮)等，相應使用的處理設備是沉砂池、沉淀池、隔油池、氣浮池及其附屬裝置等；離心分離法本身就是一種處理單元，使用的處理裝置有離心分離機和水旋分離器等；篩濾截留法有柵篩截留和過(guò)濾兩種處理單元，前者使用的處理設備是格柵、篩網(wǎng)，而后者使用的是砂濾池和微孔濾機等。以熱交換原理為基礎的處理方法也屬于物理處理法，其處理單元有蒸發(fā)、結晶等。

2.化學(xué)處理法

通過(guò)化學(xué)反應和傳質(zhì)作用來(lái)分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物或將其轉化為無(wú)害物質(zhì)的廢水處理法。在化學(xué)處理法中，以投加藥劑產(chǎn)生化學(xué)反應為基礎的處理單元是：混凝、中和、氧化還原等；而以傳質(zhì)作用為基礎的處理單元則有：萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透等。后兩種處理單元又合稱(chēng)為膜分離技術(shù)。其中運用傳質(zhì)作用的處理單元既具有化學(xué)作用，又有與之相關(guān)的物理作用，所以也可從化學(xué)處理法中分出來(lái)，成為另一類(lèi)處理方法，稱(chēng)為物理化學(xué)法。

3.生物處理法

通過(guò)微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細懸浮狀態(tài)的有機污染物，轉化為穩定、無(wú)害的物質(zhì)的廢水處理法。根據作用微生物的不同，生物處理法又可分為需氧生物處理和厭氧生物處理兩種類(lèi)型。

廢水生物處理廣泛使用的是需氧生物處理法，按其工藝方式的不同，需氧生物處理法又分為活性污泥法和生物膜法兩類(lèi)。活性污泥法本身就是一種處理單元，它有多種運行方式。生物膜法的處理設備有生物濾池、生物轉盤(pán)、生物接觸氧化池以及生物流化床等。生物氧化塘法又稱(chēng)自然生物處理法。厭氧生物處理法，又名生物還原處理法，主要用于處理高濃度有機廢水和污泥。

三、養殖廢水處理工藝

根據廢水的排放特點(diǎn)、水質(zhì)特點(diǎn)及場(chǎng)區出水要求，確定工藝分三個(gè)部分：一是預處理，去除水中的懸浮物和浮油，降低后續處理的負荷并防止后續處理（尤其是生化處理）單元堵塞而影響處理效果，主要采用物理處理方法和化學(xué)處理方法；二是生化處理，這是整個(gè)處理工藝的核心，通過(guò)微生物的新陳代謝作用，分解廢水中溶解性有機物；三是深度處理，采用物理處理方法和化學(xué)處理方法，進(jìn)一步去除水中的污染物，以保證出水達標排放。

1. 預處理

畜禽養殖廢水無(wú)論以何種工藝或綜合措施進(jìn)行處理，都要采取一定的預處理措施。通過(guò)預處理可使廢水污染物負荷降低，同時(shí)防止大的固體或雜物進(jìn)入后續處理環(huán)節，造成設備的堵塞或破壞等。針對廢水中的大顆粒物質(zhì)或易沉降的物質(zhì)，畜禽養殖業(yè)采用過(guò)濾、離心、沉淀等固液分離技術(shù)進(jìn)行預處理，其中常用的有篩濾法和沉淀法。篩濾法常見(jiàn)的工藝有格柵和固液分離，格柵用于養殖污水場(chǎng)集污池前端，主要作用是去除廢水中的樹(shù)枝、枯草、塑料袋、輸精管、針管等大型漂浮物質(zhì)，以免影響后端的固液分離；固液分離是養殖廢水處理必不可少的主要工藝之一，甚至成為核心工藝之一，主要作用是去除廢水中的糞便，減小后端廢水處理難度，減小生化運行負荷，常見(jiàn)的固液分離機有振動(dòng)篩固液分離機和滾筒式固液分離機兩種，根據不同的養殖工藝使用不同的固液分離機，達到最好的分離效果。新大牧業(yè)把固液分離步驟列入養殖場(chǎng)廢物處理的關(guān)鍵步驟，這樣可以減輕后續的處理難度并大幅度降低處理費用。為此，新大牧業(yè)投入了大量人力研發(fā)出自己的專(zhuān)利分離機，是組合震動(dòng)分離機，能滿(mǎn)足不同的養豬工藝分離的需求。沉淀法常用的工藝有沉砂池和沉淀池兩種。

固液分離機

2. 生化處理（二級處理）

根據養殖廢水高生化性的特點(diǎn)，生化處理技術(shù)越來(lái)越多的出現在了養殖廢水處理中，生化處理根據其工作原理的不同可以分為：厭氧生化處理、好氧生化處理和自然處理法。

①厭氧生化處理

厭氧生物處理技術(shù)即為在厭氧狀態(tài)下，污水中的有機物被厭氧細菌分解、代謝、消化，使得污水中的有機物含量大幅減少，同時(shí)產(chǎn)生沼氣的一種高效的污水處理方式。在厭氧處理過(guò)程中，廢水中的有機物經(jīng)大量微生物的共同作用，被最終轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨等。

常用的方法有：完全混合式厭氧消化器（CSTR）、厭氧接觸反應器、厭氧濾池（AF）、上流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧流化床（AFB）、升流式固體反應器（USR）等。目前國內養殖場(chǎng)廢水處理主要采用的是上流式厭氧污泥床及升流式固體反應器工藝。

②好氧生化處理

好氧處理的基本原理是利用微生物在好氧條件下分解有機物，同時(shí)合成自身細胞(活性污泥)。在好氧處理中，可生物降解的有機物最終可被完全氧化為簡(jiǎn)單的無(wú)機物。

該方法主要有活性污泥法和生物濾池、生物轉盤(pán)、生物接觸氧化、序批式活性污泥法、A/O及氧化溝等。

③自然處理技術(shù)

自然處理法是利用天然水體、土壤和生物的物理、化學(xué)與生物的綜合作用來(lái)凈化污水。其凈化方式主要包括過(guò)濾、截留、沉淀、物理和化學(xué)吸附、化學(xué)分解、生物氧化以及生物的吸收等。其原理涉及生態(tài)系統中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理、結構與功能協(xié)調原則，分層多級截留、儲藏、利用和轉化營(yíng)養物質(zhì)機制等。這類(lèi)方法投資省、工藝簡(jiǎn)單、動(dòng)力消耗少，但凈化功能受自然條件的制約。自然處理的主要模式有氧化塘、土壤處理法、人工濕地處理法等。

3. 深度處理（三級處理）

深度處理為進(jìn)一步處理生化處理未能去除的污染物的凈化過(guò)程。深度處理通常由以下處理單元優(yōu)化組合而成：混凝沉淀、膜技術(shù)等。

①混凝沉淀法

混凝沉淀法就是向廢水中投加混凝藥劑，使其中的膠體和細微懸浮物脫穩，并聚集為數百微米以至數毫米的礬花，進(jìn)而可以通過(guò)重力沉降或其他固液分離手段予以去除的廢水處理技術(shù)。

②膜分離技術(shù)

膜分離法是利用特殊的薄膜對液體中的成分進(jìn)行選擇性分離的技術(shù)。用于廢水處理的膜分離技術(shù)包括擴散滲析、電滲析、反滲透、超濾、微濾等幾種。根據膜的種類(lèi)及其功能和推動(dòng)力的不同，各種膜分離技術(shù)的特征和它們之間的區別如下所示。

③膜生物反應器（MBR）

膜生物反應器工藝（MBR工藝）是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機結合的新型廢水處理技術(shù)，也稱(chēng)膜分離活性污泥法。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質(zhì)截留住，水力停留時(shí)間（HRT）和污泥停留時(shí)間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質(zhì)在反應器中不斷反應、降解。一方面，膜截留了反應池中的微生物，使反應池中的活性污泥濃度大大增加，使降解污水的生化反應進(jìn)行得更迅速更，另一方面，由于膜的高過(guò)濾精度，保證了出水清澈透明從而省掉二沉池。因此，膜生物反應器工藝通過(guò)膜分離技術(shù)大大強化了生物反應器的功能。與傳統的生物處理方法相比，具有生化效率高、抗負荷沖擊能力強、出水水質(zhì)穩定、占地面積小、排泥周期長(cháng)、易實(shí)現自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前最有前途的廢水處理新技術(shù)之一。

四、養殖廢水處理模式

國內現有養殖廢水處理工藝模式主要可分為：種養結合、清潔回用、達標排放三種模式。

1. 種養結合模式

種養結合模式是將畜禽養殖產(chǎn)生的糞便、有機物作為生產(chǎn)加工有機肥的基礎，為種植業(yè)提供有機肥來(lái)源，同時(shí)種植業(yè)產(chǎn)生的作物又能夠給畜禽養殖提供食源的一種循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟模式，是農業(yè)部提倡的四種發(fā)展模式之一。

種植業(yè)和養殖業(yè)結合是畜禽養殖糞污處理與綜合利用的最有效途徑，但是他也需要大量與之配套的的土地作為支撐，就目前公司狀況家庭農場(chǎng)是最為符合種養結合模式的。主要工藝流程如下：

2. 清潔回用模式

清潔回用是以綜合利用和提高資源化利用率為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)在養殖場(chǎng)高度集成節水的糞便收集方式（采用機械干清糞、高壓沖洗等嚴格控制生產(chǎn)用水，減少用水量）、遮雨防滲的糞便輸送儲存方式（場(chǎng)內實(shí)行雨污分流，糞水密閉防滲運輸）、糞便固液分離、液態(tài)糞水深度處理后回用和固體干糞資源化利用（堆肥、牛床或發(fā)酵床墊料，栽培基質(zhì)、蘑菇種植、蚯蚓和蠅蛆養殖、碳棒燃料等）等處理利用方式，且符合資源化、減量化、無(wú)害化原則的糞便資源化利用模式。

清潔回用模式的特征就是干糞和糞水經(jīng)過(guò)處理后被回用。整個(gè)工藝流程環(huán)節多，工藝復雜，操作要求高，每個(gè)環(huán)節都要能夠穩定運行，才能實(shí)現回用目標。在選用具體工藝時(shí)，應該根據養殖場(chǎng)的養殖種類(lèi)、養殖規模、糞便收集方式、當地的自然地理環(huán)境條件以及排水去向等因素，確定工藝路線(xiàn)及處理目標，并應充分考慮畜禽養殖廢水的特殊性，在實(shí)現綜合利用的前提下，優(yōu)先選擇低運行成本的處理工藝，并慎重選用物化處理工藝。主要工藝流程如下：

3. 達標排放模式

達標排放模式是在耕地畜禽承載力有限的區域，大型規模養殖場(chǎng)通過(guò)控制糞水產(chǎn)生量和污染物濃度；糞水通過(guò)厭氧、好氧生化處理、深度處理及氧化塘、人工濕地等自然處理，出水水質(zhì)達到國家排放標準和總量控制要求；固體糞便通過(guò)堆肥發(fā)酵等方式生產(chǎn)有機肥。

主要工藝流程如下

五、總結

我國畜禽養殖污染排放量大、濃度高，如果依賴(lài)于工業(yè)化達標排放處理，既不經(jīng)濟，亦不符合目前農村實(shí)際情況，因此首選走資源化循環(huán)利用的道路。針對養殖廢水處理方式和方法不是千篇一律、一成不變的，我們要根據場(chǎng)區所處地理位置和周邊環(huán)境的不同制定出水的要求，選擇符合法律法規和自身需求的處理工藝，最終實(shí)現無(wú)害化處理、資源化利用、生態(tài)化循環(huán)、規范化管理的目的。