畜牧场污水的综合治理汪莉

四川畜牧兽医学院学报1999,13(4)JournalofSiehuansnItiutteofnAimalHusbandwandVeetirn娜Medieine畜牧场污水的综合治理汪莉蒲德伦苏军(四川畜牧兽医学院动物科学系重庆荣昌402460引言城乡人民物质生活的不断提高及各地“菜篮子”工程的实施,大大加快了畜牧业向集约化、规模化、专业化方向发展,但同时也产生了大量的粪尿、污水。1994年,我国家禽存栏数13亿只,猪存栏数4.巧亿头川。一个万头猪场每年至少向周围排粪尿3万T,日产污水2以)一300T,年排污水量达10万T左右〔’,2],向周围环境排放l任一科万kg的氮,1卜57万kg的磷川,20万只的蛋鸡场一年排出上万吨的鸡粪,排出15一30万T污水3j[。畜牧场产生的污水多于粪便几十倍,如不加处理,定会对土壤、水体、空气造成污染,威协着生态系统的平衡,影响着人类的生存环境。畜牧场污水的处理比粪便处理更为棘手,国外至今存在着处理技术不过关、处理设备设施投资过大等难点4[]。水质污染已成为许多国家及地区高发病率、高死亡率的总祸根、’}。畜牧场环境污染问题几乎困扰着全世界所有规模化养殖场。对畜牧场污水和粪便的处理已经成为人类环境保护中的一项重要课题.5[6,。2各国畜牧场污水排放标准及有关立法许多发达国家和地区都非常重视畜禽粪污染防治的立法。1962年芬兰的《水资源保护法》,日本的《防止水质污染法》、美国的《联邦水污染法》等等,都对畜牧场粪污作了不少规定。德国、英国、前苏联、丹麦、挪威、比利时、前捷克、新加坡等等都有这方面的法律、法规和规章。我国台湾1987年颁布了《水污染防治事业放流标准》,香港也订有有关法规,〕。我国已颁布的水质标准主要有((农田灌溉水质标准(GB5074一92)》,《渔业水质标准(GB11607一89)》,《地面水环境质量标准(GB3838一88》,《海水水质标准(GB3097一82)》,《生活饮用水卫生标准(CB5749一85)》。其中“农田灌溉水质标准”共29项,与畜牧场有密切联系的有8项;“渔业水质标准”共巧项,与畜牧场有密切联系的有7项;“地面水环境质量标准”共有30项,与畜牧场有关收稿日期:l更为一长)8一12四川畜牧兽医学院学报第13卷的有一个基本要求和10个指标;“海水水质标准”共11项,其中8项与畜牧场污水排放有关;“生活饮用卫生标准”共35项,与畜牧场有关的有8项L,〕。汪植三(1993)、徐应明门995)等对养殖场污水现状作了一些调查,并提出了我国畜牧场污水排放标准建议LZJ。上海市人民政府的《上海市畜禽污染防治暂行规定》对畜牧场污水排放标准也有相关的规定。但关于畜禽粪污污染防治的立法及畜牧场环境评价指标体系,我国目前尚属空白旧{。大多数国家和地区偏重制定畜牧场污水排放标准(见表1至表3)。表1日本国内一般排放标准(排水量50m3以上)项目日平均最大限度5.8一8.6刁60605-l2020州(河流、湖泊)pH(海域)BOD(x10一“)COD(x10一6)SS(x10一6)大肠杆菌群数(时)3(XX)表2台湾省水污染防治事业放流水标准猪头数BODS(m留L)SS(nl以L)1《叉X)头2X()一奥刃头2X()头5一95一93oo绷2oo姗表3某些国家畜牧场污水排放标准国家及地区名称日本簇前西德蕊前东德成理化指标BoDSeo玖r55氨氮PT声l6()中以)2X()120165.8一8.(大肠菌群(个几)3x10一6总氮502.2新加坡:猪场处理后的粪水BoD必须水于250mg/oL德国:奶牛场BOD不应高于30m岁oL2.3徐应明(1994)建议我国畜牧场污水排放标准各项理化指标上限控制值,以CODcr、第4期汪莉等:畜牧场污水的综合治理59BoDS、ss、KN、仰计分别为200、50、150、20、2.0m留L,pH值为6.5一9.0:对于排入城市下水道进人二级污水处理的排放水,coD、ss、NK、开上限控制值分别为600、400、60、5.om留L一`〕。《上海市畜禽污染防治暂行规定》中对畜牧场污水排放标准规定为:黄浦江上游水源保护区和淮水源保护区为BODS18Onlg几,CoDer35Om留L、、NH。一N80mg/L;上述以外地区为BODS200mg/L,eoDer姗mg/L,NH。一N100嘿zL,]。3目前畜牧场污水处理的主要方法畜牧场污水处理的基本方法,按其基本原理可分为物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法等4大类。单独使用任何一种方法,都不能使畜牧场高浓度的污水得到有效的处理(达到排放标准),所以必须进行系统处理。目前大型养殖场污水处理系统主要有如下几种:3,l固液分离与理化处理系统处理流程:固液分离一沉淀一气化一酸化一净化一鱼塘一排放。固液的分离,对分离出的固体物可作有机肥料,而分离出的污水排人沉淀池,沉淀后的污水再排人气化池或混凝剂处理池。采用明矾一般可以使污水的CoD从巧ooogm几降到2700州;L经酸化池处理,使污水COD降到1soom梦L,再经三级池净化处理,使COD降到560呵L,又经三级鱼塘的鱼食消化及净化处理,排出污水的coD可达到16卜ooZm留少]。这种处理系统,基本上可将污水净化到符合排放标准以得到综合利用。其缺点是:处理工艺流程较长,占地面积大,工程投资费用高。3.2厌气池发酵处理系统sI]厌气池发酵处理即厌氧甲烷化,是有多种微生物类群参与的生物化学过程,大致分为产酸和产甲烷两个阶段。产酸阶段主要是水解和发酵菌群将复杂的有机物分解为简单的有机物,进而降解为各种有机酸;产甲烷阶段主要是将各种有机物转化为C践和CO,即沼气。处理流程:畜舍排出的粪水一厌气池一沉淀池一净化池一灌溉农作物。此种处理系统,能使猪场排出的粪水coD浓度达到国家排放标准2001119几,同时可充分厌气发酵生产沼气作为能源。但工程投资费用大,沼气池内残料、污泥较难清除。由于湿料运输和利用困难,还会出现二次环境污染问题。近年来,国内外致力于厌氧生物处理工艺的研究,开发了一系列新型厌氧处理反应器。如UASB(上流式厌氧污泥床工艺)、UB(F上流式厌氧污泥过滤器)。其中探讨得最多的是UASB,氨和碳去除率达95%〔l卜lz]。3.3土地处理系统〔l3,’41土地处理系统是将污水洒布在土地上,利用土壤作物发生净化作用对污水进行处理的系统,主要包括物理的过滤、吸附、化学反应和化学沉淀,以及微生物代谢作用的有机物分解等。按其运行方式不同,土地处理系统可分为以下几种:3.3.1慢速渗滤系统四川畜牧兽医学院学报第13卷相当于污水灌溉,适用于渗水性能良好的土壤(如沙质粘土)和蒸发量小的地区,土地上种植农作物。这种系统可以同时实现污水的处理和利用。在污水从土壤缓慢向下渗滤的过程中,借土壤中微生物和农作物对污水进行净化,农作物可充分利用污水的水肥营养。但本系统要注意污水的布洒量和农作物的需要。3.3.2快速渗滤系统是以补给地下水,使污水再生回用为目的的系统,适用于渗透性能十分良好的土壤(如砂土)。其上一般不能种植作物,污水在地表均匀散布,很快渗入地下。灌水间歇进行,能有效地去除悬浮物、有机物、磷以及重金属等物质。本系统要求有较高程度的前处理。3.3.3地表慢流系统适用于地面具有2一8%坡度的透水较差的粘土和重粘土地块,地面上种植牧草或其它作物。污水在地块高端散布开后,沿地面均匀漫流,在下段设集水渠。本系统冷i匕污水的效果较差,但对地下水的污染较小。3.3.4湿地系统是利用低洼湿地或沼泽地对污水进行处理的系统。除具有对上述土地处理系统的作用外,在水中还可以生长藻类和水生植物,通过光合作用放氧、吸收Cq,形成一个类似于生物稳定塘的水生生态系统。利用土地处理系统可充分利用污水及其中的营养成分,所需的基建费及运行费很少,但要受到某些条件的限制。土地处理系统的广泛推广和应用,还有许多困难。人工湿地系统的研究是一大方向。3.4人工湿地处理系统人工湿地系统是一个人工精心设计和建造的工程化的相对独立的湿地系统,是一个人造的完整的湿地生态系统,由植物、碎石床、微生物等子系统构成。靠整个湿地系统的物理、化学和生物作用使污水净化。美国猪场在处理粪污技术中,有不少采用“氧化塘+人工湿地”的模式。Do缈以对irde农场九级人工湿地的几年运行表明,它能够处理1650头母猪所排出的粪污,保证了猪场在获得利润的同时,保持良好的环境。该农场的湿地处理猪场污水模式,在美国起到了示范作用陈`,l。汪植三等l(994)、廖新锑(1995)在人工湿地处理污水系统方面也作了深入细致的研究。用人工湿地处理污水系统的碎石床既是植物的土壤,又是一种高效化的生物滤床,是一种理想的全方位生态净化系统L’`,”j。人工湿地处理污水系统在我国应进一步研究推广应用。3.5曝气处理法曝气处理法是一种需氧生物处理法。粪污首先经机械式固液分离机机械分离,液体污水进人大型生物发酵罐(池),大量加氧进行生物降解,使BOD、COD、VFA等指标达到允许的范围内,处理效果较好。英国、日本多采用这种方法处理污水,但有设备费用较昂贵,所需能源较大的弱点[’----6,8〕。3,6厌氧—好氧联合处理法【”,’9]厌氧—好氧联合处理包括厌氧处理系统和好氧处理系统两部分,好氧处理系统一般作为二级净化,其大概工艺如下图:第4期汪莉等:畜牧场污水的综合治理猪场排泄物~固液分离器~调节池~厌氧反应器~好氧处理(如氧化塘、曝气塘)~果园、鱼塘等今专粪渣经堆肥发酵后作肥料沼气据B.Monutelle(1992)设计的厌氧—好氧联合处理系统的运行分析,整个系统的COD去除率为98%,BOD去除率为99.4%,SS去除率为%%,N去除率为93%,P去除率为99%。4畜牧场污水综合治理措施及建议4.1抓好“源头”治理工作目前对畜牧场污染研究末端治理(已造成污染)的多,从“源头”上考虑得少。要寻求畜牧场污水治理的新对策,降低处理粪污投资,应围绕国际上流行的“清洁生产”路线,在日粮营养成分,畜舍结构、饮水喂饲设备、清粪工艺、日常操作规程等方面进行探索。如金林生等(1993)“鸡粪固态处理系统”使粪与饮水槽严格分流,排放的废水明显净化,其投资仅为常见方法的1/or。此法还可以从鸡水槽剩水中回收饲料,降低了生产成本aj[。此外,通过采用酶制剂、微生态制剂、饲用酸化剂等营养调控技术,可提高饲料利用率、降低粪污对环境的污染[~]。4.2设计农牧结合的人工生态型畜牧场根据生物的自生和共生原理,设计牧渔农并举,多元共生,利于生态平衡和环境保护,以实现生态农业良性循环的生态型畜牧场。其中,污水处理系统可根据实际情况采用上述单一或多种方法的结合,而最终使污水变成可排放的净水,具体流程可根据实际情况确定。4.3尽快建立畜牧场环境评价体系和相应的法律法规开展对现有集约化畜禽场环境污染现状的调查,摸清对周围空气、土壤、水体污染程度和造成的危害,建议政府组织畜牧行政部门、环保部门和环保监测部门联合调查,通过调查、监测、化验作出全面评价,根据国内外粪污排放标准及有关的法律、法规、结合本国实际,建立畜牧场环境评价体系和相应的法律、法规。4.4从政府到企业,从生产到科研都要重视寻找和采取有效的解决途径。政府对于畜牧场生产部门用于粪污处理投资要给予资助、优惠。如英国和丹麦,政府分别承担农民建造贮粪设施费的50%和40%;日本则在地方财政年度预算中拨出一定的款额来防治畜禽粪污污染环境问题;对于新建的畜禽粪污处理厂要采取扶持政策,免除某些税收和地方摊派,实行无息贷款等措施;增加科研投人,促进科研和生产实际的有机结合。4.5加强宣传教育,提高人们的环保意识,节约水资源。采用多种宣传手段,如利用报刊、广播、电视、专题讲座等,宣传环境保护的重要性和国家的环保政策、法规,树立和表彰防治畜禽粪污的好典型。62四川畜牧兽医学院学报第13卷参考文献1袁建敏,昌于明.生物技术对提高饲料利用率降低环境污染的应用.家畜生态,1卯7,18(1):40一442中国农业大学编.家畜粪便学.上海:上海交通大学出版社,1卯