【文章內(nèi)容簡介】 前 言 4 磷增加的富營養(yǎng)化，而羊放牧表現(xiàn)為土壤的退化。荷蘭通過立法規(guī)定每公頃 個畜單位，超過該指標(biāo)農(nóng)場主必須交納糞便費。實際上大多數(shù)農(nóng)場都超過該指標(biāo)，立法 10 年來，農(nóng)場數(shù)增加，規(guī)?？s小 [4]。 國內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)污染現(xiàn)狀 (點源 )主要規(guī)定 新建、改建和擴建畜禽養(yǎng)殖場，必須按建設(shè)項目環(huán)境保護法律、法規(guī)的規(guī)定，進行環(huán)境影響評價，辦理有關(guān)審批手續(xù)。在依法實施污染物排放總量控制的區(qū)域內(nèi)，畜禽養(yǎng)殖場必須按規(guī)定取得《排污許可證》，并按照《排污許可證》的規(guī)定排放污染物。畜禽養(yǎng)殖場必須設(shè)置畜禽廢渣的儲存設(shè)施和場所，采取對儲存場所地面進行水泥化等措施，防止畜禽廢渣滲漏、散落、溢流、雨水淋失、惡臭氣味等對周圍環(huán)境造成污染和危害。畜禽養(yǎng)殖場應(yīng)當(dāng)保持環(huán)境整潔，采取清污分流和糞尿的干濕分離等措施，實現(xiàn)清潔養(yǎng)殖。 養(yǎng)殖場的標(biāo)準(zhǔn)：《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防治技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，對 于無相應(yīng)消納土地的養(yǎng)殖場，必須配套建立具有相應(yīng)加工 (處理 )能力的糞便污水處理設(shè)施或處理 (置 )機制；畜禽養(yǎng)殖場的設(shè)置應(yīng)符合區(qū)域污染物排放總量控制要求；排污口應(yīng)設(shè)置國家環(huán)境保護總局統(tǒng)一規(guī)定的排污口標(biāo)志。 我國制定了相應(yīng)的養(yǎng)殖場管理規(guī)范，對養(yǎng)殖場的建場，廢棄物堆放、處理和排放都提出了一系列要求。但存在有法不依和執(zhí)法不嚴(yán)的現(xiàn)象。據(jù)浙江省報道，全省只有 2%的養(yǎng)殖場建有污水和廢棄物處理設(shè)備，大多數(shù)養(yǎng)殖場的廢棄物都隨意排放，嚴(yán)重污染水體和周圍環(huán)境。養(yǎng)殖業(yè)必須盡快實行嚴(yán)格的環(huán)境管理措施，否則后果不堪設(shè)想。 雖然沒有對養(yǎng)殖場以外的非點源污染提出明確規(guī)定，但要求縣級以上政府的環(huán)境保護行政主管部門在擬定本轄區(qū)的環(huán)境保護規(guī)劃時，應(yīng)根據(jù)本地實際，對畜禽養(yǎng)殖污染防治狀況進行調(diào)查和評價，并將其污染防治納入環(huán)境保護規(guī)劃中。農(nóng)業(yè)部、科技部和部分省 (市 )都開展了相關(guān)科學(xué)研究，建立控制示范區(qū)，制定地區(qū)或流域防治規(guī)劃，推廣成熟、可行的技術(shù)。為保護湖庫及其流域的水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境，遏制湖庫富營養(yǎng)化發(fā)展，指導(dǎo)湖庫富營養(yǎng)化防治并提供技術(shù)支持，為湖庫環(huán)境管理提供技術(shù)依據(jù)，根據(jù)《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國第一章 前 言 5 水法》，國務(wù)院批準(zhǔn)的太 湖、巢湖、滇池水污染防治計劃，以及國家關(guān)于湖庫環(huán)境保護的法規(guī)、政策和標(biāo)準(zhǔn) [5]。 養(yǎng)殖廠廢水處理的發(fā)展現(xiàn)狀 國外發(fā)展現(xiàn)狀 （ 1）小型豬場。日本和中國的臺灣、香港地區(qū)的木屑養(yǎng)豬場法 ——每日排泄的豬尿不斷被鋪在舍內(nèi)地面上由混有某些微生物的木屑層吸收、消化。有的處理廠將糞污經(jīng)固液分離后，污水經(jīng)厭氧消化（即沼氣池）處理后，排至農(nóng)田、魚塘。最近日本開始采用膜分離技術(shù)進行處理。 （ 2）中型豬場。法國和德國等西歐各國的中型豬場將豬牛糞利用自動化程度較高的沼氣裝置處理后，貯存在數(shù)個 500～ 1000 3m 鋼制罐內(nèi)，待需要時用糞車運至農(nóng)田作肥料；產(chǎn)出的沼氣作本農(nóng)場的電力和熱源，從而成一個生物質(zhì)多層次利用的良性循環(huán)的生態(tài)農(nóng)場。 （ 3）大型豬場。各大型豬一般都采用了固液分離、厭氧消化 (即沼氣發(fā)酵 )和沉淀等工藝單元。大型沼氣裝置過去是大型鋼混結(jié)構(gòu)的紡綞形池，后發(fā)展為UASB(上流式厭氧污泥床反應(yīng)器 )技術(shù)的鋼混矩形池。近來澳大利亞又出現(xiàn)沒有頂蓋的采用特種膠布制成的三相分離器的 UASB 型池。在好氧工藝中，在傳統(tǒng)鼓風(fēng)曝氣裝置上又發(fā)展了簡單實用的多種淺層射漢曝氣裝置。澳大利亞一大型豬場 污水處理工藝流程中，在糞水沉淀后立即采用添加一種高效絮凝的大型氣浮裝置，使出水的 BOD 降低到 1800 lmg/ (估計 COD 為 3000 lmg/ )，然后排放到牧草地作灌溉之用 [6]。 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 浙江省養(yǎng)殖廢水處理模式， 一是大中型規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場以沼氣建設(shè)為紐帶的能源環(huán)境工程。以畜禽糞便污水資源化，并進行綜合利用為內(nèi)容，實行固液分離，以厭氧發(fā)酵為主要環(huán)節(jié)，并與好氧處理相結(jié)合，將能源（沼氣）生產(chǎn)、高效有機肥料生產(chǎn)和養(yǎng)殖業(yè)污染物處理 有機結(jié)合在一起的一種工程模式。二是養(yǎng)殖小區(qū)推行集中治污。養(yǎng)豬戶的糞便污水經(jīng)一級處理（沼氣池或酸化池）后，通過污水管進入集中處理工程，以厭氧發(fā)酵為主體工藝，結(jié)合氧化塘、人工濕地等自然處理系統(tǒng)，出水用作農(nóng)田灌溉，也可達標(biāo)排放，同時利用部分沼液作為周邊果園第一章 前 言 6 的肥料，實現(xiàn)糞便污水的多層次利用，較好地解決養(yǎng)殖小區(qū)的污染問題， 養(yǎng)殖小區(qū)推行集中治污 養(yǎng)豬戶的糞便污水經(jīng)一級處理（沼氣池或酸化池）后，通過污水管進入集中處理工程，以厭氧發(fā)酵為主體工藝，結(jié)合氧化塘、人工濕地等自然處理系統(tǒng)，出水用作農(nóng)田灌溉，也可達標(biāo)排放，同時利用部分 沼液作為周邊果園 的肥料，實現(xiàn)糞便污水的多層次利用，較好地解決養(yǎng)殖小區(qū)的污染問題 。 三是農(nóng)村小規(guī)?；B(yǎng)殖場建生態(tài)型沼氣工程。通過沼氣發(fā)酵技術(shù)利用畜禽糞便進行沼氣和沼氣肥生產(chǎn)，合理循環(huán)地利用物質(zhì)和能量，解決燃料、肥料、飼料矛盾，改善和保護生態(tài)環(huán)境，促進良性循環(huán)。四是養(yǎng)豬大戶集中的專業(yè)村，因地制宜推廣 “ 豬－沼－果（茶） ” ， “ 豬－沼－菜 ” 等能源生態(tài) 90%以上沒有糞污處理工程設(shè)施，連簡單的固液分離機都沒有。其工藝流程與國外技術(shù)大致相同，即固液分離 —厭氧消化 —好氧處理 —水生植物塘。有的工程為減少能源的消耗，降低運行費用，使厭氧消化的出水直接進入植物塘 (坡、溝 )進行處理后排放 [7]。 豬場廢水氨氮濃度高 ,對直接進行生化處理可能會產(chǎn)生影響 ,因此在生化處理前進行化學(xué)脫氮以減輕后續(xù)生化處理的難度 ， 是目前豬場廢水處理的一個新途徑。養(yǎng)豬業(yè)屬于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè) ， 豬場廢水處理必須尋求經(jīng)濟可行、處理效果好的方法。開發(fā)經(jīng)濟有效的處理工藝是目前豬場廢水處理的重點。高效厭氧反應(yīng)器的研制、氮磷污染物的去除、沼氣發(fā)電技術(shù)及無害化資源能源的回收是今后豬場廢水處理的重要研究方向。 研究現(xiàn)狀 豬場廢水氮磷含量很高 ， 采用磷酸鎂銨 （ MgNH4 PO4 6H2 O,俗稱鳥糞石 ）化學(xué)沉淀法處理 ， 使得廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為緩釋肥中的營養(yǎng)元素 ， 解決了氮的回收和氨的污染兩大問題 ， 同時達到較好的預(yù)處理效果 ， 為后續(xù)的生化處理創(chuàng)造了條件。但該方法必須考慮廢水中 N、 P、 Mg的平衡問題 ,所以廉價的添加劑是化學(xué)沉淀法能否實際應(yīng)用的關(guān)鍵。 Lee S I等人利用海水或制鹽工業(yè)中的廢鹽鹵作為Mg ?2 添加劑 ， 沉淀速度快 ,與添加 MgCl2 作鎂源對磷有等同的去除效果 ， 是一種處理成本低廉的方法 ， 但去除氨的效果不如添加 MgCl2 。 自然處理模式主要采用氧化塘、土地處理系統(tǒng)或人工濕地等自然處理系統(tǒng)。該模式在美國、澳大利亞和東南亞一些國家應(yīng)用較多，且國外一般未經(jīng)厭氧處理而直接進入氧化塘處理畜禽糞便污水，往往采用多級厭氧塘、兼性塘、好氧塘與水生植物塘，污水停留時間長 (水力停留時間長達 600d)，占地面積大 [8]，多數(shù)情第一章 前 言 7 況下氧化塘只作為人工濕地的預(yù)處理單元。歐洲及美國 較多采用人工濕地處理畜禽養(yǎng)殖廢水。墨西哥灣項目 (GMP)調(diào)查收集了 68處共 135個中試和生產(chǎn)規(guī)模的濕地處理系統(tǒng)約 1300個運行數(shù)據(jù)，并建立了養(yǎng)殖廢水濕地處理數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)污染物平均去除效率生化需氧量 (BOD5)為 65％ ，總懸浮物 53％， NH3一 N 48％ ， 總 N 42％ ，總 P 42％ [9]。人工濕地存在的主要問題是堵塞，而引起堵塞的主要原因是懸浮物，微生物生長的影響卻很小。避免堵塞的方法主要有加強預(yù)處理、交替進水和濕地床輪替休息 [10]，近年還發(fā)展了“潮汐流”以及反粒級 (上大下小 )等避免堵塞 [11]。我國南 方地區(qū)如江西、福建和廣東等省也多應(yīng)用自然處理模式，但大多采用厭氧預(yù)處理后再進入氧化塘進行處理，厭氧處理系統(tǒng)分地上式和地下式，氧化塘為多級塘串聯(lián)。我國在人工濕地處理養(yǎng)殖廢水方面進行的一些實驗研究和工程應(yīng)用，主要著眼于植物篩選和處理效果的考察 [12]，而在氧化塘以及人工濕地處理養(yǎng)殖廢水設(shè)計中，一般參照氧化塘或人工濕地處理其他污水的資料作為設(shè)計依據(jù)或者隨意設(shè)計，但針對畜禽養(yǎng)殖廢水，其氧化塘、人工濕地究竟需要多大面積出水才能達到標(biāo)準(zhǔn)，季節(jié)溫度變化對自然處理系統(tǒng)效果的影響等方面尚缺乏深入研究和規(guī)范可依。 好氧生化法主 要有活性污泥法和生物接觸氧化法 。 成文采用接觸氧化水解(酸化 ) 兩段接觸氧化 混凝工藝處理豬場廢水 ， 水解對 CODcr有較高的去除率 ， 穩(wěn)定在 60%～ 70%， 接觸氧化對 COD的去除效果在 50%左右。整個工藝對氨氮去除效果較好 ， 出水氨氮在 13～ 15 lmg/ ， CODcr在 200～ 250 lmg/ ， 經(jīng)過聚合氯化鋁混凝沉淀后 ， 最終出水 CODcr穩(wěn)定在 100 lmg/ 以 下 ， 出水達到污水綜合排放一級標(biāo)準(zhǔn) (GB897888) 。但該工藝程序復(fù)雜 ， 占地面積大 ， 對氨氮的去除效果還有待進一步研究。 水解 — SBR 處理豬場廢水 ,大大簡化了處理工藝 ， 水解去除了大部分 的 COD，TP 去除率達到 55% ， 但對氨氮去除效果不好 ； SBR 對氨氮有較好的去除效果 ，TN 的去除率為 74. 1% ， 氨氮的去除率在 97%以上 ， 但最終出水的 COD 殘留量較大。豬場廢水的高氨氮常常導(dǎo)致生化處理過程中碳源不夠、 C /N 過低 ， 從而影響總氮的去除效果 ， 如果采用外加碳源則會增加處理成本。 JuHyun Kim 等人利用序批式反應(yīng)器 ( SBR) 實時控制工藝 ， 采取補充源 水作外加碳源的方式處理豬場廢水 ， 通過 ORP 以及 pH 值實時控制缺氧段、好氧段 , TOC 和總氮的去除率分別在 94%和 96%以上 ,能夠有效除去 TOC 和 TN， 但對 TP 的去除效果不佳。豬場廢水氨氮濃度高 ， 對直接進行生化處理可能會產(chǎn)生影響 ， 因此在生化處理前進行化第一章 前 言 8 學(xué)脫氮以減輕后續(xù)生化處理的難度 ， 是目前豬場廢水處理的一個新途徑 。 石灰乳混凝沉淀 — 脫氨 — 好氧生化的聯(lián)合處理工藝 ， 在生化處理前進行混凝沉淀和脫氨預(yù)處理 ， 一方面去除了大部分懸浮物和部分難降解有機物 ； 另一方面提高 pH 值 ， 脫除大部分氨氮 ， 使后續(xù)生化處理降低能耗、 容易達標(biāo)。自然生態(tài)法和好氧處理都有各自的不足 ， 自然生態(tài)法處理需要大面積的處理場地 ； 好氧處理能耗大 ， 去除污染物不完全。對于高濃度有機廢水的處理 ,厭氧技術(shù)是必然選擇之一。目前較常用也比較有效的處理方法是厭氧或厭氧 +好氧后續(xù)處理工藝 ，研制高效厭氧反應(yīng)器是豬場廢水處理的關(guān)鍵 [13]。 內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器 ( IC)處理豬場廢水 ， 水力停留時間 ～ 2. 0d， COD 負(fù)荷3～ 7 )/( 3 dmkg ， 經(jīng)過半年的運行 ， 結(jié)果表明 ， COD 平均去除率為 80. 3% ， 耐沖擊負(fù)荷好 ， 5BOD 平均去除率為 95. 8% ， SS 去除率為 78. 5%。厭氧反應(yīng)器中 ，部分有機氮轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮 ， 使得出水氨氮濃度比進水高 %， 反應(yīng)器對總氮、總磷的去除還需進一步的試驗研究。一般而言 ， 單純使用厭氧工藝 ， 出水有機污染物還很高 ,必須采用后續(xù)處理才能達到排放標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到 SBR 對氨氮有較好的去除 ， 楊朝暉等人提出沉淀 — UASB— SBR 工藝處理豬場廢水 ， 經(jīng)厭氧消化可除去大部分的有機質(zhì) ,在 SBR 工藝中的曝氣過程分為 2 個階段 ， 中間添置閑置階段 ，既防止產(chǎn)生過多泡沫 ， 又增強反消化作用。經(jīng)過穩(wěn)定運行 ， UASB 反應(yīng)器 COD 有機負(fù)荷穩(wěn)定在 8～ 10 )/( 3 dmkg ,COD 去除率達到 70%左右 ， 5BOD 去除率 80%左右 ， 經(jīng) SBR 處理可去除氨氮 95%～ 98% ， 最終出水 CODcr 為 186～ 412 lmg/ ，5BOD 為 78～ 146 lmg/ ， 氨氮為 20～ 60 lmg/ ， 出水仍殘留部分生化處理難以去除的難降解有機物 ， 這是因為厭氧消化較完全 ， 消化液 COD 較低 ， 而氨氮很高 ，導(dǎo)致后續(xù)生化處理碳源不足 ， 影響了后續(xù)的處理效果 [14]。 水解酸化 +好氧處理豬場廢水工藝 ， 采用水解酸化反應(yīng)器 (ASBR)進行厭氧處理 ， 保持厭氧消化處理控制在水解、酸化階段 ,使出水 C /N 較高 ， 保證了后續(xù) SBR的生化效果。經(jīng)過最終混凝處理 ， COD 去除率為 % ， 5BOD 去除率為 99. 8%，TN 為 88. 3% ， 氨氮為 99. 8% ， 出水達到污水綜合排放二級標(biāo)準(zhǔn) (GB897896) 。但水解酸化反應(yīng)器 COD 的容積負(fù)荷較低僅為 2. 3 )/( 3 dmkg ， 還需進一步研究提高其負(fù)荷 。 豬場廢水中還存在大量細(xì)菌 ,如不經(jīng)處理可能將大腸桿菌帶入地表水和地下水 ， 危害人類健康 [15]。 James A Entry 等人提出用水溶性的陰離子聚丙烯酰胺 ( PAM ) 處理豬場廢水 ,， 基建投資低、應(yīng)用快捷。 PAM、 PAM 與 CaO 復(fù)配和 PAM與 Al2 (SO4 )4 復(fù)配能夠使總的大腸桿菌和排 泄物大腸桿菌減少 30%～ 50%， 降低源水中的總磷、正磷酸根以及氨氮。正確的應(yīng)用 PAM 及其復(fù)配物可以減少進入第一章 前 言 9 地表水和地下水中的污染物數(shù)量 ， 保護水質(zhì)。 其他相關(guān)處理技術(shù) 豬場廢水處理還有其他的相關(guān)處理技術(shù) ， 如