畜禽养殖场粪污的治理技术

1、畜禽养殖场粪污的治理技术1污染状况近年来畜禽养殖业迅猛发展，并逐步形成系列化、专业化生产，与此同时也带来了一系列的环境问题，如2000年北京市规模化养殖 场产生的畜禽粪便为600X 104t,加上集约化生产的冲洗水，废水排 放量达3000 X1 0 4 t/a o据监测，养殖场废水的COD超标50? 60倍，BOD超标70? 80倍，SS超标12? 20倍，若未经处理就地排放，则将 在城市周围形成严重的面源污 染。在这种形势下，国内养殖业污染控制迫切需要经济实用的技术支 持以使畜禽 养殖场粪污向无害化、减量化、资源化方向发展。2污染控制2.1 堆肥堆肥技术是在自然环境条件下将作物秸秆与养殖场粪

2、便一起堆 讴发酵以供作 物生长时利用。堆肥作为传统的生物处理技术经过多年 的改良，现正朝 着机械 化、商品化方向发展，设备效率也日益提高。2.2 好氧处理曝气20世纪70年代日本采用好氧间歇曝气技术对养猪废水进行了有 效治理，并 开发出一系列相关设备。近年来澳大利亚在传统鼓风曝气装置上又开发出简单实用 的多种浅层射流曝气装置。总体而言，养殖业污染控制领域中的好氧技术正朝着高 效、实用、经济、操作简便的方向发展。 接触氧化接触氧化技术早已被用来处理各种不同浓度的有机污水，其本质 是利用填料上的微生物对有 机物进行氧化分解，从而实现对污水的 净化。英 国近 年采用接触氧化技术对猪粪浆进行了处理，并

3、开发出结 构和性能很好的新型填料, 其对COD勺去除率达90%以上，对BOD也 有 较高的去除效果。SBR序批式活性污泥法是基于传统的Fill Draw系统改进并发展起来的一种 间歇式活性污泥工艺，近年来引起许多学者的高度重视，现已被广泛用于城市污 水、食品加工废水等的处理。试验结果表明，猪 粪水经过固液分离、厌氧消化两 级处理后进入SBR子氧系统，其对COD勺去除率可达70%对BOD勺去除率可 达80%以上，出水可达标 排 放。目前用于处理养殖业粪污的厌氧工艺很多，其中较为常用的有以下几种:厌氧滤器(AF)1969年由Young和McCarty首先提出，1972年国外开始在生产上应用。我国于

4、20世纪70年代末期开始引进并进行了改进，其沼气产率可达3.4m3/(m3?d),甲烷含量可达65%上流式厌氧污泥床(UASB)1974年由荷兰著名学者Lettinga等提出，1977年在国外投入使用。1983年北京市环境保护科学研究所与国内其他单位进行了合作 研究，并对有关 技术指标进行了改进，其对有机污水COD勺去除率可 达90%以上。污泥床滤器(UBF)是UASB和AF的结合，具有水力停留时间短、产气率高、对COD去 除率 局等优点。两段厌氧消化1971年由Ghosh提出，把沼气发酵过程分为酸化和甲烷化两个 阶段，并分 别在两个消化器内进行。其特点在于消化器内可滞留大量厌氧活性污泥(具有

5、极好 的沉降性能和生物活性)，提高了消化器内的负荷和产气率。升流式污泥床反应器(USR)是厌氧消化器的一种，具有效率高、工艺简单 等优点，目前已常 被用于 猪、鸡粪废水的处置，其装置产气率可达4nV(m 3 ? d),COD去除率达80%以上。2.4厌氧一好氧组合欲实现养殖业粪污的彻底处置，单凭厌氧工艺尚不能达到对废物的达标排放 和利用要求，必须进行深度处理或后续处置，这就需要将好氧与厌氧工艺结合在一 起使用，国内一些养殖场已开始注意到这两 种工艺 结合的优越性。3存在的问题然国内已有部分养殖场开展了畜禽粪污的治理工作，但目前在技术上存在如 下问题：治理技术单一、落后或组合不合理；粪便利用率低

6、，只注重单一的能源 回收、不能兼顾资源和环境的综合效益；管理模式落后。由此可见，单一的环保技术已不能有效解决养殖业的环境污染问 题，需 要综 合考虑能源与资源最大程度的利用。4猪场粪污治理成套工艺针对当前猪场粪污处理领域存在的问题，北京市环科院经优化、组合自行开 发出一套养殖业污染的控制技术。该技术已在北京市的几 个养猪场得到 应用，并 取得了较好的环境、经济与社会效益。4.1 技术构成猪粪堆肥发酵以猪粪为主要原料，采用好氧堆肥方式，用有机物分解率高、堆肥周期短的高效滚筒卧式发酵装置进行发酵（周期为5?7d） o经过高 温好氧发酵，猪粪成为性状良好的腐殖颗粒有机肥。根据不同农肥的NP、K等含量

7、标准添加原料，通过粉碎、搅拌后进入造粒装置，成型后经干燥、筛分成为有机复合肥，包装后可入库或出售。污水处理将UAS能1SBF组合工艺作为猪粪废液处理的关键技术。首先采 用干扫 工序 对猪粪进行预处置，干粪进入发酵处理单元进行发酵制肥,液体部分则进入UASB反应器，产出沼气后再进行SBR子氧处理，使出水达标。一体化反应器装置的罐体材料采用柔性搪瓷或其他防腐形式预制钢板，以栓接方式拼装，栓接处加特制密封材料防漏，此种预制钢板形成的保护层不仅能阻止罐体腐蚀，而且具有抗强酸、强碱的功能。一体化装置具有如下优点:建造周期短、耐腐蚀性强、已建成的设备可进行容积放大，从而提图处理量，使其投资少、投产快，可以

8、拆卸并重新安装在其他地方。4.2 工艺流程猪场废水处理流程见图1。诫正卜-L占翩M俅t r.ii. -d “4n JU ijWH JUJJv* -Mh IIMfliKII咏 LT J Fl 哪山 It? 14.3 应用实例北京顺义良山畜牧场以销售种猪、育肥猪为主，猪场大量高浓度废水的排放对周围水环境造成严重的污染，尤其是夏季废水产生恶臭且到处飘散，废水中的病原菌通过食物、饮用水危害居民的健康，亟 需采取 有力措施进行治理。该猪场按现存栏12000头计算，产鲜猪粪为49.5t/d,产尿为47.4m 3/d,采用高架漏缝地板结构，其废水集中排放。现采用人工清理猪场70%勺粪便，粪浆产量为120nV

9、d。根据测算，废水中COD含 量约为18O00mg/L ,固体含量约为4%- 6%根据该猪场的规模及排污情况，采用如图 2所示的工艺流程。flJ聘堵蠡静一曲律粪诜（-? 蚩木16闻簌弁禹-阔节他水封、盟觥一沪（竹出稠址扫一贮吒柜 喋料S2 J8义艮血种猜场弱污治球工艺猪场废水、废渣中含有大量的有机物，易生物降解，可采用生物处理工艺。先用固液分离技术将固体与液体物质分开，用厌氧工艺可去除分离后液体中80%以上的有机物，且可回收沼气作为可利用的能源，同时沼液经好氧稳定后可施用于蔬菜地、果园和农田，固液分离后的固体则经堆肥处置后制成有机肥出售。各主要处理构筑物对COD的处理效果见表1表1各主要处理构

10、筑物对COD勺处理效果出水名称固液分离器180001260030调节池12600UASB12600126090SBR126025280COD去除率() |COD(mg/L)氧化塘252V 6080进水该工艺的特点是将固液分离技术、厌氧工艺、好氧工艺及生物稳 定塘工 艺、好氧发酵制肥技术等有机地组合在一起，实现了养殖场粪污的高效处置和废 物的综合利用。 废物处置：通过将上述工艺组合应用，使 CO因（2? 3）X104mg/L SS为1 X lO,mg/L的养猪场粪污经处理后，其出水达标排放（或部分回用），节约了猪场的自来水用量（1.5X 104m/a）。 能源回收：养猪场粪污经处理后产生沼气（C

11、H4含量达62%）为20Xl04m/a,可供居民或猪场作燃料使用。 综合利用：经综合处理后比直接用作肥料时的养分利用率提高40%生物能利用率提高30%5结语在养殖业废物处置方面，国内主要是采用以沼气工程为纽带的多 种处置 与利用并行的方式，在技术水平上也有了很大提高。由实例分析表明，通过借鉴 和应用现有的治理技术，在一定程度上进行科学组合可以取得良好的环境效益、 经济效益和社会效益。畜禽养殖业废水处理方法1畜禽养殖废水对环境的危害规模化养殖场每天排放的废水量大、集中，并且废水中含有大量污染物， 如重金属、残留的兽药和大量的病原体等，因此如不经过处理就排放于环境或直 接农用，将会造成当地生态环境

12、和农田的严重污 染。1.1 对水体的污染养殖业废水属于富含大量病原体的高浓度有机废水，直接排放进 入水 体或 存放地点不合适，受雨水冲洗进入水体，将可能造成地表水或地下水水质的严 重恶化。由于畜禽粪尿的淋溶性很强，粪尿中的氮、磷及水溶性 有机物等淋溶 量很大，如不妥善处理，就会通过地表径流和渗滤进入地下水层污染地下水。 对地表水的影响则主要表现为，大 量有机物质进入水体 后，有机物的分解将大 量消耗水中的溶解氧，使 水体发臭；当水体中的溶 解氧大幅度下降后，大量有 机物质可在厌氧 条件下继续分解，分解中将会产 生甲烷、硫化氢等有毒气体，导 致水 生生物大量死亡；废水中的大量悬浮物 可使水体浑浊

13、，降低水中藻类的光 合作用，限制水生生物的正常活动，使对有机物污染敏感的水生生物逐渐死 亡，从而进一步加剧水体底部缺氧，使水体同化能力降低；氮、磷可使水体富营 养化，富营养化的结果会使水体中硝酸盐和亚硝酸盐浓度过高，人畜若长期饮 用会引起中毒，而一些有毒藻类的生长与大量繁殖会排放大量毒素于水体中， 导致水生动物的大量死亡，从 而严重地破坏了水体生态平衡；粪尿中的一些病 菌、病毒等随水流动 可 能导致某些流行病的传播等。1.2 对农田及作物的影响畜禽养殖业废水中含有较多的氮、磷、钾等养分，如能做到合理施用可有 效地提高土壤肥力，改良土壤的理化特性，促进农作物的生长。但如果未经任 何处理就直接、连

14、续、过量的施用，则会给土壤和 农作物的生长造成 不良的影 响，如引起作物徒长、返青、倒伏，使产 量大大降低，推迟成熟期，影响后续 作物的生产等。废水中的大量有 机物质在土壤中不断累积，虽然可为土壤中栖居 的小动物、昆虫、真 菌、细菌等提供营养物质和适宜的环 境，但也可导致一些 病原菌大量孳生引起病虫害的发生；止匕外，大量有机 物的积累也会使土壤呈强 还 原性，而强还原性的条件不仅影响作物的根系生 长，而且易使土壤中原本处 于惰性状态的有害元素得到还原而释放；大量无机盐在土壤中的积聚则会引起 作物的盐害。1.3 矿物元素和重金属污染一方面，在畜禽饲料中大量添加的无机磷约75%为植酸磷，由于 植酸

15、 磷不 能被动物吸收利用而直接排出体外，引起污染。另一方面，各饲料厂和养殖场均 普遍采用高铜、高铁、高锌等微量元素添加剂，由于这些金属元素的吸收率和利 用率都很低易随粪便排出体外进入 环境，已成为我国的一大环境公害。1.4 残留兽药的污染在畜禽养殖过程中，为了防治畜禽的多发性疾病，常在饲料中添加抗10欢迎下载菌素和其他药物，这些药物随饲料进入动物消化道后，短时间内进入动物血液循 环，最终绝大多数的药物经肾脏过滤随尿液排出体外，只有极少部分的药物和抗菌 素残留在动物体内。大量研究表明，大多数饲料用抗菌素都有 残留，只是残留量 大小不同。随着科技水平的不断提高，人们发现抗生素作为饲料添加剂使用，

16、对养殖环境已造 成了严重的负面后果。首先，使畜禽体内的耐药病原菌或变异病 原菌不断产生并不断向环境中排放；其次，畜禽不断向环境中排泄这些抗生素或 其代谢产物，使环境中的耐药病原菌与变异病原菌不断产生。这两者反过来又刺激 生产者增加用药剂量、更新药物品种，这就造成了 “药物污染环境T耐药或 变异病原菌产生T加大用药剂量T环境被进一步污染”的恶性循环。另外，畜禽 产品中药物残留进入环境后，可能转化为环境激素或环境激素的前体物，从而直 接破坏生态平衡并威胁人类的身体健康。1.5 微生物污染畜禽体内的微生物主要是通过消化道排出体外，通过养殖场废物的排放进入 环境从而造成严重的微生物污染。如果对这些粪污

17、不进行无害化处理，大量的有 害病菌一旦进入环境，不仅会直接威胁畜禽自身的生存，还会严重危害人体健 康。2畜禽养殖业废水处理的基本方法与步骤国内外对规模化畜禽场粪水的处理方法主要有综合利用和处理 达标排放 两大 类。综合利用是生物质能多层次利用、建设生态农业和 保证农业可持 续发 展的好途径。但是，目前由于我国畜禽场饲养管理 方式落后，加上综 合利 用前厌氧处理的不到位，常使畜禽粪水在综合 利用的过程中产生许多问题， 如废水产生量大、成分复杂、处理后污染物浓度仍很高、所用稀释水量多和 受季节灌溉影响等。对于处理达 标排放的来讲，虽然国内外所用的工艺 流程 大致相同，即固液分离-厌氧消化-好氧处理

18、。但是，对于我国处于微 利经 营的养殖行业来讲，建设该类粪污处理设施所需的投资太大、运行费用 过 高。因此，探寻 设施投资少、运行费用低和处理高效的养殖业粪污处理方 法，已成为解决养殖业污染的关键所在。2.1 固液分离无论畜禽养殖场废水采用什么系统或综合措施进行处理，都必须 首先 进行固 液分离，这是一道必不可少的工艺环节，其重要性及意义 主要在 于：首先，一般 养殖场排放出来的废水中固体悬浮物含量很高，最高可达160000mg/L,相应的有 机物含量也很高，通过固液分离可使液体部分的污染物负荷量大大降低；其次， 通过固液分离可防止较大的固体物进入后续处理环节，防止设备的堵塞损坏等。此 外，在

19、厌氧消化处理前进行固液分离也能增加厌氧消化运转的可靠性，减小厌氧反应器的尺寸及所需的停留时间，降低设施投资并提高COD的去除效率。固液分离技术一般包括：筛滤、离 心、过滤、浮除、沉降、沉 淀、絮凝等工序。目前， 我国已有成熟的固液分 离技术和相应的设备，其设备类型主要有筛网式、卧式离心 机、压滤机以及水力旋流器、旋转锥形筛和离心盘式分离机等。2.2 厌氧处理由于养殖业废水属于高有机物浓度、高N、P含量和高有害微生物数量的“三高”废水。因此厌氧技术成为畜禽养殖场粪污处理中不 可缺少的关键 技术。对于养殖场这种高浓度的有机废水，采用厌氧消 化工艺可在较低的运行成本下有 效地去除大量的可溶性有机物，

20、COD去除率达85%-90%而且能杀死传染病菌， 有利于养殖场的防疫。如果直接采用好氧工艺处理固液分 离后的养殖业废水，虽 然一次性投资可节省20%,但由于其消耗的动力大，电力流水消耗是厌氧处理的10倍之多，因此长期的运行费用将给养殖场 带来沉重的经济负担。目前用于处理养殖场粪污的厌氧工艺很多，其中较为常用的有以下几 种：厌 氧滤器（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB、复合厌氧反应器（UASB-AF）、两 段厌氧消化法和升流式污泥床反应器（USR等。近年 来，厌氧消化即沼气发酵技 术已被广泛地应用于养殖场废物 处理中，到2002年底我国畜禽养殖场大中型沼气 工程数量已经达到2000余处，是世界 上拥有沼气装置数量最多的国家之一。虽 然，在 我国的沼气工程建设中也不 乏失败的例子，工程建设成功率仅为85% , 但这一技术不失为解决畜禽粪便污水的无害化和资源化问题的最有效的技术方案。 畜禽粪便和养殖场产生的废水是有价值的资源，经过厌氧消化处理既可以实现无 害化，同时还可以回收沼气和有机肥料，因此建设沼气工程将是中小型养殖场粪便 污水治理的最佳选择。好氧处理是指利用好氧微生物处理养殖废水的一种工艺。好氧生物处理法可分为天然好氧处理和人工好氧处理两大类。天然好氧生物处理法是利用天然的水体和土壤中的微生物来净 化废