1　污染狀況

近年來畜禽養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展，并逐步形成系列化、專業(yè)化生產(chǎn)，與此同時(shí)也帶來了一系列的環(huán)境問題，如2000年北京市規(guī)?；B(yǎng)殖場產(chǎn)生的畜禽糞便為600×104t，加上集約化生產(chǎn)的沖洗水，廢水排放量達(dá)3000×104t/a。據(jù)監(jiān)測，養(yǎng)殖場廢水的COD超標(biāo)50～60倍，BOD超標(biāo)70～80倍，SS超標(biāo)12～20倍，若未經(jīng)處理就地排放，則將在城市周圍形成嚴(yán)重的面源污染。

在這種形勢下，國內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)污染控制迫切需要經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)支持以使畜禽養(yǎng)殖場糞污向無害化、減量化、資源化方向發(fā)展。

2　污染控制

2.1　堆肥　　

堆肥技術(shù)是在自然環(huán)境條件下將作物秸稈與養(yǎng)殖場糞便一起堆漚發(fā)酵以供作物生長時(shí)利用。堆肥作為傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)經(jīng)過多年的改良，現(xiàn)正朝著機(jī)械化、商品化方向發(fā)展，設(shè)備效率也日益提高。

2.2　好氧處理　　

①曝氣

20世紀(jì)70年代日本采用好氧間歇曝氣技術(shù)對養(yǎng)豬廢水進(jìn)行了有效治理，并開發(fā)出一系列相關(guān)設(shè)備。近年來澳大利亞在傳統(tǒng)鼓風(fēng)曝氣裝置上又開發(fā)出簡單實(shí)用的多種淺層射流曝氣裝置。總體而言，養(yǎng)殖業(yè)污染控制領(lǐng)域中的好氧技術(shù)正朝著高效、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、操作簡便的方向發(fā)展。

②接觸氧化

接觸氧化技術(shù)早已被用來處理各種不同濃度的有機(jī)污水，其本質(zhì)是利用填料上的微生物對有 機(jī)物進(jìn)行氧化分解，從而實(shí)現(xiàn)對污水的凈化。英國近年采用接觸氧化技術(shù)對豬糞漿進(jìn)行了處理，并開發(fā)出結(jié)構(gòu)和性能很好的新型填料，其對COD的去除率達(dá)90%以上，對BOD也有較高的去除效果。

③SBR

序批式活性污泥法是基于傳統(tǒng)的Fill—Draw系統(tǒng)改進(jìn)并發(fā)展起來的一種間歇式活性污泥工藝，近年來引起許多學(xué)者的高度重視，現(xiàn)已被廣泛用于城市污水、食品加工廢水等的處理。試驗(yàn)結(jié)果表明，豬糞水經(jīng)過固液分離、厭氧消化兩級處理后進(jìn)入SBR好氧系統(tǒng)，其對COD的去除率可達(dá)70%，對BOD的去除率可達(dá)80%以上，出水可達(dá)標(biāo)排放。

2.3　厭氧處理　　

目前用于處理養(yǎng)殖業(yè)糞污的厭氧工藝很多，其中較為常用的有以下幾種：

①厭氧濾器(AF)

1969年由Young和McCarty首先提出，1972年國外開始在生產(chǎn)上應(yīng)用。我國于20世紀(jì)70年代末期開始引進(jìn)并進(jìn)行了改進(jìn)，其沼氣產(chǎn)率可達(dá)3.4m3/(m3·d)，甲烷含量可達(dá)65%。

②上流式厭氧污泥床(UASB)

1974年由荷蘭著名學(xué)者Lettinga等提出，1977年在國外投入使用。1983年北京市環(huán)境保護(hù)科 學(xué)研究所與國內(nèi)其他單位進(jìn)行了合作研究，并對有關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了改進(jìn)，其對有機(jī)污水COD的去除率可達(dá)90%以上。

③污泥床濾器(UBF)

是UASB和AF的結(jié)合，具有水力停留時(shí)間短、產(chǎn)氣率高、對COD去除率高等優(yōu)點(diǎn)。

④兩段厭氧消化

1971年由Ghosh 提出，把沼氣發(fā)酵過程分為酸化和甲烷化兩個(gè)階段，并分別在兩個(gè)消化器內(nèi)進(jìn)行。其特點(diǎn)在于消化器內(nèi)可滯留大量厭氧活性污泥(具有極好的沉降性能和生物活性)，提高了消化器內(nèi)的負(fù)荷和產(chǎn)氣率。

⑤升流式污泥床反應(yīng)器(USR)

是厭氧消化器的一種，具有效率高、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，目前已常被用于豬、雞糞廢水的處置，其裝置產(chǎn)氣率可達(dá)4m3/(m3·d)，COD去除率達(dá)80%以上。

2.4　厭氧—好氧組合　　

欲實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖業(yè)糞污的徹底處置，單憑厭氧工藝尚不能達(dá)到對廢物的達(dá)標(biāo)排放和利用要求，必須進(jìn)行深度處理或后續(xù)處置，這就需要將好氧與厭氧工藝結(jié)合在一起使用，國內(nèi)一些養(yǎng)殖場已開始注意到這兩種工藝結(jié)合的優(yōu)越性。

3　存在的問題

然國內(nèi)已有部分養(yǎng)殖場開展了畜禽糞污的治理工作，但目前在技術(shù)上存在如下問題：

①治理技術(shù)單一、落后或組合不合理；②糞便利用率低，只注重單一的能源回收、不能兼顧資源和環(huán)境的綜合效益；③管理模式落后。

由此可見，單一的環(huán)保技術(shù)已不能有效解決養(yǎng)殖業(yè)的環(huán)境污染問題，需要綜合考慮能源與資源最大程度的利用。

4　豬場糞污治理成套工藝

針對當(dāng)前豬場糞污處理領(lǐng)域存在的問題，北京市環(huán)科院經(jīng)優(yōu)化、組合自行開發(fā)出一套養(yǎng)殖業(yè)污染的控制技術(shù)。該技術(shù)已在北京市的幾個(gè)養(yǎng)豬場得到應(yīng)用，并取得了較好的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)與社會效益。

4.1　技術(shù)構(gòu)成　　

①豬糞堆肥發(fā)酵

以豬糞為主要原料，采用好氧堆肥方式，用有機(jī)物分解率高、堆肥周期短的高效滾筒臥式發(fā)酵裝置進(jìn)行發(fā)酵(周期為5～7d)。經(jīng)過高溫好氧發(fā)酵，豬糞成為性狀良好的腐殖顆粒有機(jī)肥。根據(jù)不同農(nóng)肥的N、P、K等含量標(biāo)準(zhǔn)添加原料，通過粉碎、攪拌后進(jìn)入造粒裝置，成型后經(jīng)干燥、篩分成為有機(jī)復(fù)合肥，包裝后可入庫或出售。

②污水處理

將UASB和SBR組合工藝作為豬糞廢液處理的關(guān)鍵技術(shù)。首先采用干掃工序?qū)ωi糞進(jìn)行預(yù)處置，干糞進(jìn)入發(fā)酵處理單元進(jìn)行發(fā)酵制肥，液體部分則進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，產(chǎn)出沼氣后再進(jìn)行SBR好氧處理，使出水達(dá)標(biāo)。

③一體化反應(yīng)器

裝置的罐體材料采用柔性搪瓷或其他防腐形式預(yù)制鋼板，以栓接方式拼裝，栓接處加特制密 封材料防漏，此種預(yù)制鋼板形成的保護(hù)層不僅能阻止罐體腐蝕，而且具有抗強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的功能。一體化裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：建造周期短、耐腐蝕性強(qiáng)、已建成的設(shè)備可進(jìn)行容積放大，從而提高處理量，使其投資少、投產(chǎn)快，可以拆卸并重新安裝在其他地方。

4.2　工藝流程　　

豬場廢水處理流程見圖1。

4.3　應(yīng)用實(shí)例　　

北京順義良山畜牧場以銷售種豬、育肥豬為主，豬場大量高濃度廢水的排放對周圍水環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，尤其是夏季廢水產(chǎn)生惡臭且到處飄散，廢水中的病原菌通過食物、飲用水危害居民的健康，亟需采取有力措施進(jìn)行治理。

該豬場按現(xiàn)存欄12000頭計(jì)算，產(chǎn)鮮豬糞為49.5t/d，產(chǎn)尿?yàn)?7.4m3/d，采用高架漏縫地板結(jié)構(gòu)，其廢水集中排放。現(xiàn)采用人工清理豬場70%的糞便，糞漿產(chǎn)量為120m3/d。根據(jù)測算，廢水中COD含量約為18000mg/L，固體含量約為4%～6%。

根據(jù)該豬場的規(guī)模及排污情況，采用如圖2所示的工藝流程。

豬場廢水、廢渣中含有大量的有機(jī)物，易生物降解，可采用生物處理工藝。先用固液分離技術(shù)將固體與液體物質(zhì)分開，用厭氧工藝可去除分離后液體中80%以上的有機(jī)物，且可回收沼氣作為可利用的能源，同時(shí)沼液經(jīng)好氧穩(wěn)定后可施用于蔬菜地、果園和農(nóng)田，固液分離后的固體則經(jīng)堆肥處置后制成有機(jī)肥出售。各主要處理構(gòu)筑物對COD的處理效果見表1。

表1　各主要處理構(gòu)筑物對COD的處理效果

該工藝的特點(diǎn)是將固液分離技術(shù)、厭氧工藝、好氧工藝及生物穩(wěn)定塘工藝、好氧發(fā)酵制肥技術(shù)等有機(jī)地組合在一起，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖場糞污的高效處置和廢物的綜合利用。

①廢物處置：通過將上述工藝組合應(yīng)用，使COD為(2～3)×104mg/L、SS為1×104mg/L的養(yǎng)豬場糞污經(jīng)處理后，其出水達(dá)標(biāo)排放(或部分回用)，節(jié)約了豬場的自來水用量(1.5×104m3/a)。

②能源回收：養(yǎng)豬場糞污經(jīng)處理后產(chǎn)生沼氣(CH4含量達(dá)62%)為20×104m3/a，可供居民或豬場作燃料使用。

③綜合利用：經(jīng)綜合處理后比直接用作肥料時(shí)的養(yǎng)分利用率提高40%，生物能利用率提高30%。

5　結(jié)語

在養(yǎng)殖業(yè)廢物處置方面，國內(nèi)主要是采用以沼氣工程為紐帶的多種處置與利用并行的方式，在技術(shù)水平上也有了很大提高。由實(shí)例分析表明，通過借鑒和應(yīng)用現(xiàn)有的治理技術(shù)，在一定程度上進(jìn)行科學(xué)組合可以取得良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。