畜禽场污染的防治技术及解决途径

畜禽场污染的防治技术及解决途径1概述随着我国畜禽养殖业的迅猛发展，其集约化程度越来越高。畜禽养殖场大多建在市郊和城乡结合部，产生的大量污水、粪便已难以用传统的还田方式处理，对城乡环境、饮用水源和农业生态造成了严重危害，解决畜禽养殖场的污染问题已成为当务之急。据统计，畜禽废水的污染负荷已经远远超过工业废水和生活废水污染负荷的总和，成为水体最大的污染源[1]。除BOD外，畜禽废水还是氮污染的主要来源。畜禽养殖场另一污染是对空气的污染。如养猪场的臭气主要来自猪体排泄物及代谢气体，这种气体虽无毒，却严重影响居民的生活环境。2我国畜禽粪便的污染状况有关资料显示，2000年我国畜禽粪便年产生量约为17.3亿t，是工业废弃物的2.7倍，其中氮年产量约为1597万t，磷年产量约为363万t，COD年产量约为6400万t，BOD年产量约为5400万t。然而，畜禽粪便进入水体流失率高达25%～30%，主要通过以下途径流失而产生污染：（1）粪便在清理的过程中，随冲洗水直接流失；（2）粪便在室外堆放和贮存中，被雨水冲刷淋失；（3）少数畜禽场将粪便直接排入附近河中[2]。畜禽废水是一种高浓度的有机废水，不仅数量大，而且是一种高氨氮、高悬浮物、处理难度较大的有机废水。资料表明，畜禽废水进入水体的比率高达50%。畜禽废水的污染物特征见表1。表1几种畜禽粪尿的污染物组分与浓度项目猪粪猪尿牛粪牛尿鸡粪BOD5（mg/L）63000500024500400065000TSS（mg/L）2167001200005000TN（mg/L）466077809430843016300P2O5（%）1.680.160.440.0040.54K2O（%）0.140.330.151.890.853我国畜禽场污染的防治技术模式目前我国很多规模化养殖场畜禽粪便和污水的处理利用所采用的技术路线已逐步发展成以下3种模式：综合利用型模式、生态型模式和环保型模式。其中，厌氧反应器为各种模式的主要处理单元，COD去除率可达70%～85%。3.1综合利用型模式3.1.1工艺流程3.1.2工艺适用条件（1）日处理污水量50t以下，如年出栏5000头以下的养猪场。（2）养殖场周围应有较大规模的鱼塘、农田、果园和蔬菜地，可供沼液、沼渣的综合利用。（3）沼气用户与养殖场距离较近。3.1.3工艺特点（1）畜禽粪便污水可全部进入处理系统，进水CODCr在10000～20000mg/L。（2）厌氧工艺可采用全混合厌氧池、厌氧接触反应器（ACR）、升流式污泥床反应器（USB）。有机负荷1～2.5kgCOD/(m3·d)，HRT=8～10d，池容产气率0.6～1.0m3/(m3·d)，厌氧出水CODCr在1500～3000mg/L，CODCr去除率75%～85%。（3）沼气利用方式为民用或小规模集中供气。（4）沼液、沼渣进行综合利用，建立以沼气为纽带的良性循环的生态系统，提高沼气工程的综合效益。3.1.4工程规模及投资分析（见表2）表2工程规模及投资分析养猪场规模（年出栏头数）日处理粪便污水（t）厌氧罐规模（m3）综合利用配套面积(hm2)日产沼气量（m3）工程投资（万元）1000101005.4（农田、鱼塘和果园）1001030003030016.6（农田、鱼塘和果园）2502550005050026.6（农田、鱼塘和果园）400453.1.5优缺点（1）工艺简单，管理、操作方便，但工艺处理单元的效率不高。（2）沼气的可获得量高，但处理后的浓度仍很高，就地消化综合利用配套所占用的土地资源多。（3）工程投资少，运行费用低，投资回收期短。3.1.6典型案例杭州浮山养殖场沼气综合利用工程（1988）[3]。3.2生态型模式3.2.1工艺流程3.2.2工艺适用条件（1）日处理污水量50～150t，如年出栏5000～15000头的养猪场。（2）养殖场周围应配套有较大面积稳定塘。（3）养殖场周围应有一定的环境容量，环境不太敏感。（4）排水要求一般的地区。3.2.3工艺特点（1）养殖场必须实行清洁生产、干湿分离，畜禽粪便直接用于生产有机肥料，尿和冲洗污水进入处理系统，进水CODCr在7000～12000mg/L。（2）厌氧工艺可采用厌氧滤器（AF）、上流式厌氧污泥床反应器（UASB）。有机负荷2.4～4kgCOD/(m3·d)，HRT=5d，CODCr去除率80%～85%，池容产气率1.0～1.2m3/(m3·d)，厌氧出水CODCr在700～1500mg/L。（3）污水后处理采用稳定塘或自然生态净化设施，HRT=50～100d，出水CODCr在150～400mg/L。（4）沼气利用方式为民用、烧锅炉或小型发电。（5）有机肥的生产一般采用简单的生物堆肥工艺。3.2.4工程规模及投资分析（见表3）表3工程规模及投资分析养猪场规模（年出栏头数）日处理粪便污水量（t）厌氧罐规模（m3）稳定塘面积（hm2）日产沼气量（m3）工程投资（万元）5000502500.6625060100001005002500100150001507503.337501503.2.5优缺点（1）工艺处理单元的效率较高，管理、操作方便。（2）处理后排放的污水浓度较低，基本满足农田灌溉的要求，对周围环境的影响较小。（3）工程投资较省，运行费用低，投资回收期较短。（4）配套的后处理设施稳定塘占地面积大，处理效果受气候条件影响大。（5）由于猪粪直接生产有机肥，沼气的获得量相对较低。（6）处理后的污水仍需要一定的自然生态环境消纳。3.2.6典型案例杭州市蛋鸡试验场沼气生态工程（1993）[4]。3.3环保型模式3.3.1工艺流程3.3.2工艺适用条件（1）日产生污水量50～1500t，甚至更大的养殖场。如年出栏5000～100000头的猪场，以及100000头以上的猪场。（2）排水要求高的地区，如城市近郊的养殖场、水源区域等。3.3.3工艺特点（1）养殖场必须实行严格的清洁生产、干湿分离，畜禽粪便直接用于生产有机肥料，冲洗污水和尿进入处理系统，进水CODCr在5000～12000mg/L，氨氮在500～1000mg/L。（2）污水必须先进行预处理，强化固液分离、沉淀，严格控制SS浓度。（3）厌氧工艺可采用上流式厌氧污泥床反应器（UASB）。有机负荷2.5～5kgCOD/(m3·d)，HRT=3d，CODCr去除率80%～85%，池容产气率1.0～1.2m3/(m3·d)，厌氧出水CODCr在700～1000mg/L。（4）好氧处理工艺采用序批式好氧活性污泥法（SBR）反应器，在去除COD的同时，具有除磷脱氮效果。一般设2个反应器（也可2个以上），交替曝气运行，每周期有进水、曝气、沉淀、滗水、闲置5个过程，1个周期为8h，HRT=2～3d，污泥负荷0.08～0.15kgBOD5/(MLSS·d)，容积负荷0.2～0.5kgBOD5/(m3·d)，CODCr去除率90%～95%，氨氮去除率95%以上。此外，该工艺自动化程度要求高，工艺运行技术参数可视实际情况灵活调整。（5）混凝沉淀出水COD≤150mg/L，NH3-N≤25mg/L，达到《污水综合排放标准》（GB8978-96）的二级排放标准。出水经消毒处理后可作灌溉水。（6）厌氧、好氧产生的污泥经浓缩、机械脱水压成含水率为75%～80%的泥饼，可用于制作有机肥或作为菌种出售。（7）沼气利用方式为发电、烧锅炉或肥料烘干。（8）有机肥的生产应优先采用好氧连续式生物堆肥工艺。3.3.4工程规模及投资分析（见表4）表4工程规模及投资分析养猪场规模（年出栏头数）日处理污水量（t）厌氧罐规模（m3）SBR反应器规模（m3）日产沼气量（m3）工程投资（万元）1000080～100240～300250～300360120～15015000120～150360～450400～450540180～22020000160～200500～600550～600720250～30040000300～400900～12001000～12001500300～35060000450～5001200～15001400～15001800400～50080000600～8001800～24002200～24003000600～700100000900～10002700～30002800～30003600800～9003.3.5优缺点（1）沼气回收与污水达标、环境治理结合得较好，适用范围广。（2）工艺处理单元的效率高，工程规范化，管理、操作自动化水平高。但管理、操作技术要求高，工程投资较大，运行费用相对较高。（3）对COD、NH3-N的去除率高，出水能达标排放。（4）有机肥料开发充分，资源得到综合利用。（5）对周围环境影响小，没有二次污染。3.3.6典型案例杭州灯塔养殖总场沼气与废水处理工程，联合国开发计划署（UNDP）/全球环境基金（GEF）示范项目(1999)。4畜禽场污染的防治新思路4.1建立示范工程，推动项目商业化建设。选几个典型规模的畜禽养殖场，如年出栏5000、10000、30000、50000头规模养猪场，由在建沼气项目方面有经验的公司进行设计、施工和商业运作。特别是沼气利用、复合有机肥利用、沼液利用等方面，国家将建立一整套相应的政策措施，为其商业化运作提供良好的政策环境。比如，在农业方面，国家将逐步限制化肥的使用，以复合有机肥代替；借鉴外国的一些经验和国内一些城市标准执行情况，提高沼气发电上网价。4.2为了确保畜禽养殖场污水处理沼气工程的质量，提高技术档次和管理水平，可尝试成立畜禽养殖场污水处理沼气建设的专业公司，在一定区域范围内，从项目的设计、施工、安装、调试、运行实行商业化和一条龙全程技术服务，业主支付处理费用给专业公司，专业公司还可以从沼气、沼液、沼渣资源综合利用中获得收益，实现双赢。这种新的模式的尝试，既可解决养殖场业主的困惑，又为有意致力于畜禽废水治理和沼气技术开发的专业公司提供了一条新的发展途径。5结论与建议5.1我国对畜禽场污染物排放标准的制定和实施的需求，尤为迫切。畜禽场污染物具有高浓度、高NH3-N、高SS等特征，处理难度较大。考虑到畜禽养殖业属微利行业，国家制定《畜禽养殖业污染物排放标准》，应具有可操作性。由于各区域的环境要求不一样，所以执行标准不可一刀切。对于水源等水质要求高的区域，禁止新建养殖场。对于已建养殖场，应减少其养殖规模，直至迁移。5.2畜禽养殖场的污染物治理，首先应该选用生态型模式，养殖业与种植业相结合，建立以沼气为纽带的资源化开发利用模式，提高沼气工程的商业价值，以进一步推动沼气项目的商业化进程。从清洁生产入手，按照污染物减量化、资源化、无害化的处理原则，对沼气、沼液、沼渣进行综合利用示范，以改善农业生态环境、促进养殖业和农业的可持续发展。