禽畜养殖粪便污水处理与资源化利用分析 
发布时间:2021-03-27点击量
        据估算,2016年全国产生畜禽粪尿约38亿吨,已经是工业和生活产生废弃物的几倍。第一次污染源普查资料显示,我国主要污染物排放量中,农业源占大部分,其中化学需氧量(COD)排放量占总量的46%以上,氮占50%以上,磷占60%以上,而畜禽养殖污染物排放量占整个农业源的95%以上。畜禽污染已经成为继工业污染和生活污染之后的第三大污染,而目前我国畜禽养殖业废弃物的配套处理设施少,处理水平低下,90 %以上的养殖场没有综合利用和污水治理设施,对畜禽粪污的综合利用率却不到60%。
        世界许多国家和地区都制定了针对畜禽粪污污染防治的法律法规,如芬兰的《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》等都对畜禽粪污作了不少规定。我国于2003年开始实施由国家环保总局和国家质量监督检验检疫总局制定的《畜禽养殖业污染物排放标准》。2017年年初国家畜禽养殖废弃物资源化处理科技创新联盟在北京成立,6月份国务院印发了《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》,这是我国畜牧业发展史上第一个专门针对畜禽养殖废弃物处理和利用出台的指导性文件。《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》的发布意味着,农村畜牧业养殖将从制度上彻底脱离过去的粗放型,逐步向着现代化、规模化、资源化模式发展。未来,畜禽养殖业走上绿色循环发展道路也有利于直接从源头掐断污染源。
畜禽养殖废水的污染情况
        未经处理的畜禽废水含有大量有机污染物质、悬浮物以及N、P 等营养物,以及大量致病的有害病菌。研究表明,养猪场排放废水的生物化学需氧量(BOD5) 高达2000~8000 毫克/升。COD 高达5000~20000 毫克/升。此类废水未经处理直接排放,对大气、水及土壤都会造成严重的污染,对人和其它动物的生长发育也有一定危害。
对大气的污染
        畜禽粪便污水可以释放硫化氢和氨等刺激性气体,其中,氨气在与二氧化硫、氮氧化物的氧化产物反应后,便产生硝酸铵、硫酸铵,这是PM2.5的重要来源。此外,粪便污水中还含有粪臭素脂、肪族醛类和硫醇类等多种臭味化合物,都会对人和牲畜的呼吸感官造成不良影响。
对水体的污染
        畜禽粪便污水属于富含大量病原体的高浓度有机废水,可以通过地表径流污染地表水,或者通过土壤渗入地下污染地下水。水中过多的有机物会使水体富营养化,引起藻类疯长,水中含氧量下降,使水体变质发臭,导致鱼等水生物死亡,并对影响周围的生态环境造成影响。畜禽粪便污水渗入地下,使水体中硝酸盐和亚硝酸盐浓度升高,人若长期或大量饮用,有诱发癌症的可能。另外,畜禽粪便污水中的病原微生物、寄生虫卵以及孳生的蚊蝇,随水流动可能导致某些流行病的传播等。
对土壤的污染
        畜禽粪便污水中含有大量的钠盐和钾盐,如果适量排放于农田,可以有效的提高土壤肥力,减少化肥的使用量。但是如果不合理的长期过量使用,则会导致土壤孔隙堵塞,造成土壤透气性、透水性下降及土壤板结、盐渍化,破坏土壤结构。也会是农作物产生徒长、返青、倒伏、推迟成熟期等现象,对农作物的产量造成严重损失。 而畜禽饲料中添加的高铜、高铁、高锌等微量元素随着粪尿排出体外后,会在土壤中积累,造成土壤的矿物元素和重金属污染。
其他污染
        畜禽养殖过程中,在防治畜禽的常见疾病方面,抗生素和其他药物的使用,使粪便污水中有一定残留,不仅对环境造成负面影响,也会使相关的的病原菌的耐药性和变异性提高,造成药量的增加或药品的更新。而进化的病原菌不仅会直接威胁畜禽自身的生存,还会严重危害人类健康。
畜禽养殖污水的主要处理方法
还田处理法
        畜禽粪便污水当做肥料还田是一种传统、经济有效的处置方法,能使畜禽粪便废水最大程度实现资源化利用,替代部分化肥,提高土壤肥力。但是这种处理方式适用于家庭散户养殖方式,要求废水在用前要经过一定时间的沉淀和净化,要有足够的农田面积承载。该方法不适于大规模集约化养殖场应用。
自然处理法
        自然处理法是利用天然水体、土壤和生物的物理、化学原理与生物的综合作用来净化污水。其净化机理主要有过滤、截留、沉淀、物理吸附、化学吸附、化学分解、生物氧化以及生物吸收等。其原理涉及生态系统中物种共生原理、物质循环再生原理、结构与功能协调原则,分层多级截留、储藏、利用和转化营养物质机制等。自然处理法主要利用土地处理系统以及人工湿地等自然处理系统对畜禽废水进行处理,适用于气温较高且有滩涂、荒地、林地或低洼地可作污水自然处理系统,要求养殖场规模中等。
物化处理法
        常见的物化处理技术有吸附法、絮凝沉淀、电化学氧化、Fenton 氧化等。
介质吸附法。该方法的关键是选取合适的吸附介质,对畜禽废水中的氮磷元素有机物进行吸附预处理,目前常用沸石等作为介质。宋永会等人利用钙型天然斜发沸石对猪场废水进行吸附预处理,研究发现钙型天然斜发沸石对氨氮、磷和COD 的去除率分别达到96 %、97 %和84 %。
        絮凝沉淀法。絮凝沉淀法通过投加磁种和絮凝剂进行磁絮凝分离反应处理猪场废水,该技术工艺流程简单、沉降性好、处理周期短。通过注射聚合体增加固体絮结物来提高固液分离效率,悬浮固体可去除97.6 %,氨氮98.7 %,总磷95 %等。
        电化学氧化法。电化学方法是一种集电氧化和电还原作用于一体新兴的水处理技术,能够有效去除有机物和重金属。利用电解的方法处理规模化养猪废水,其对废水中氮磷及有机物的去除显示了良好的效果。
Fenton 氧化法。Fenton 氧化法是一种多处于实验室研究阶段的很有前景的废水处理技术,对难降解有机物的处理具有较大优势。
生物处理法
        养殖场污染治理方法很多,畜禽养殖废水采用何种处理工艺,需要对技术优势、投资、日常运行费用、操作等因素进行综合考虑。目前应用最广泛的是生物处理法,即主要通过微生物的生命代谢过程把污水中的有机物转化为简单形式的无机物,从而达到去除有机物的目的。生物处理技术作为目前处理畜禽粪便污水的常用技术,主要包括好氧生物处理、厌氧生物处理及其组合处理三种工艺。
        好氧生物处理。好氧处理的基本原理是利用微生物在好氧条件下分解有机物。该方法主要有活性污泥法、生物滤池、生物转盘、SBR 和A/O 等一系列工艺。
        厌氧生物处理。厌氧处理法能耗少,造价低,有机负荷高,适用于处理高浓度有机物的畜禽粪便污水,常见的设备有厌氧折流板反应器、上流式厌氧污泥床、微生物燃料电池等。
        厌氧-好氧组合工艺。实践表明,单独的厌氧或好氧处理畜禽养殖废水无法达到外排的标准,大多数畜禽养殖场采用厌氧-好氧结合处理工艺。厌氧-好氧处理法具有投资少、运行费用低、净化效果好、能源环境综合效益高等优点,特别适合于规模化畜禽养殖场污水的处理。
结论与展望
        目前畜禽养殖逐渐向专业化、规模化养殖场发展,为污水集中处理提供了便利,但是由于治理成本高,相关政策法规的缺乏,再加上一些养殖户环保意识淡薄,畜禽废水的综合化处理和资源化利用还有较长的路要走。
        笔者认为,在观念上,我们不能将养殖业产生的污水当做生活或工业废水处理,要当做资源利用才有出路,由于其中有比普通废水高数倍的COD和氮磷钾,如果实施净化处理,不仅难以达到预期要求,处理周期长,成本也会很高,如果当做肥水资源实施无害化处理和利用,才会事半功倍,更符合自然界物能循环规律,但需要在处理与利用模式、关键技术和设备以及运行机制等方面实施创新。建议政府加大投入,逐渐完善相关的法律政策,并加大舆论宣传,建立监管和奖励机制;加大科技支持,研发环保饲料,提高饲料的消化、转化和利用率,减少废水中氮磷等污染物的残留量;研发更加先进、经济的清洁化养殖设施和管理模式,减少源头粪污的产出;研究养殖粪便、污水快速无害化资源利用新工艺、新模式、新技术和新产品,实现种养循环利用,促进养殖、种植及其与环境的协调和可持续,实现绿色生产、生态文明和生活健康。
 
        作者: 张翠绵 胡栋 彭杰丽 贾楠 阎立波 王占武(河北省农林科学院遗传生理研究所)(转自搜狐网)

        山东新盛泰环境科技有限公司,公司主营业务包括:畜禽舍内异味治理、畜禽保健、畜禽粪便污水资源化处理、大棚秸秆资源化处理、厨余垃圾资源化处理、农作物扶植等