（农业机械化工程专业论文）微电解厌氧生物滤池法处理猪场厌氧废液的试验研究.pdf

：i 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 鼻如需保密，解密时间 刎年多月多日 是否保密p 一 f 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究3 2 作及取得的研究成 果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意 “ 研究生签名：妻i j 吖l # 时间：加占年多月1 3 日 糊黼张主，m 气等翩始褒易 签名日期：l f 年么月心日签名日期：歹莎么年多月夕日 目录 摘 要i a b s t r a c t l l i 缩略语表。v 第一章前言1 1 1 猪场废水的产生及危害1 1 2 猪场废水的特点。1 1 3 国内外猪场废水处理技术研究概况3 1 3 1 水自然生物处理技术3 1 3 2 固液分离与物化处理技术5 1 3 3 生物及其组合处理技术6 1 4 畜禽养殖业污染物排放标准8 1 5 猪场的厌氧废液后处理现状8 1 6 研究的目的和意义9 1 7 研究内容与技术路线1 0 第二章整体工艺的确定1 2 2 1 猪粪厌氧废液的特点1 2 2 2 厌氧生物滤池的选用。1 2 2 3 生物微电解方法的引用1 3 2 4 复杂废水的厌氧降解原理1 4 2 5 整体工艺的确定1 5 2 5 1 预处理1 6 2 5 2 厌氧生物处理1 6 2 5 3 后处理1 7 第三章实验材料与方法1 8 3 1 实验材料1 8 3 1 1 试验用水1 8 3 1 2 接种污泥1 8 3 1 3 滤池填料的选择1 9 3 2 分析指标与测试方法2 0 3 3 主要仪器与设备2 0 3 4 试验方法与步骤2 1 第四章微电解静态处理实验。2 2 4 1 厌氧微电解法处理厌氧废液的机理探讨2 2 4 1 1 基本原理2 2 4 1 2 胶体物的去除机理2 3 4 2 试验材料与实验装置的选用2 5 4 3 试验方案2 6 4 3 1 铁炭预处理2 6 4 3 2 影响因素研究2 6 4 4 实验结果与分析。2 7 4 4 1p h 值对处理效果的影响2 7 4 4 2 铁炭比对处理效果的影响3 0 4 4 3 反应时间对浊度去除效果的影响3 2 4 4 4 铁炭微电解对厌氧废液可生化性改善的结果3 3 4 5 本章小结3 4 第五章厌氧生物滤池的设计及运行试验3 5 5 1 厌氧生物滤池试验装置的设计。3 5 5 1 1 试验装置及流程3 5 5 1 2 填料高度的确定。3 6 5 1 3 滤池上部澄清区及底部污泥区高度的确定3 6 5 1 4 滤池填料的布局3 7 5 1 5 厌氧生物滤池有机容积负荷的计算3 7 5 2 厌氧生物滤池的启动试验3 9 5 2 1 滤池的启动过程3 9 5 2 2 试验结果分析4 0 5 3 工艺处理效果的影响因素试验4 2 5 3 1 试验方法与试验结果4 2 5 3 2 试验结果分析与讨论4 5 5 4 滤池的稳定运行试验。4 9 5 5 滤池的堵塞与控制5 0 5 6 本章小结。5 2 第六章结论与建议5 4 6 1 主要结论5 4 6 2 问题及建议。5 5 参考文献5 7 至炙谢。6 1 附录。6 2 葡要 近年来，畜禽养殖业快速发展，由此带来的污染问题也日益突出，其中养猪业 的污染最为突出。目前大多数猪场都建有沼气池，猪粪废水大都经沼气池处理成厌 氧废液后直接排放，而厌氧废液中仍含有相当数量的有机污染物和氨氮等，对环境 造成极大的压力，也影响到猪场的生存与发展。然而猪粪厌氧废液既是严重的污染 源，又是一种具有较高利用价值的资源，所以针对猪粪厌氧废液的这一特点，并结 合目前大多数猪场的实际，作者对原有的猪场废水处理工艺进行改进和优化，设计 出更经济高效的猪场废水再生循环系统，以使处理后的出水能用于农业灌溉或猪舍 冲栏。 针对猪场厌氧废液胶体物含量高、可生化性差和处理难度大的特点，本课题首 次尝试采用微电解一厌氧生物滤池的组合工艺来处理猪场厌氧废液。以铸铁屑和焦炭 粒作为厌氧生物滤池的填料，利用铁炭的微电解作用和厌氧生物滤池的协同作用来 处理厌氧废液，以使厌氧废液中的胶状物和有机污染物能得到有效的去除。 首先通过铁炭微电解静态试验，确定了滤池内铁炭填料的最佳装填比为3 ：1 ( 体 积比) ；得出了滤池运行试验中h r t 应控制的参考范围为h r t 5 h 以及滤池进水p h 的考察值：只考察p h 调到6 与不调两种情况；同时还验证了所选的铁炭填料对厌 氧废液可生化性的改善效果：在铁炭比为3 ：1 ，反应时间为5 h ，不调p h 和p h 调 到6 两种情况下，微电解反应后厌氧废液的可生化性( b o d 5 c o d 平均值) 分别由 原来的o 2 8 提高到o 3 9 和o 4 1 。 其次以微电解静态试验中得出的结论为依据，对滤池的填料进行了装填，并进 行了滤池的启动及运行试验。在进水c o d 为7 7 0 m g l 左右、浊度为3 8 0 n t u 左右、 p h 为7 2 7 6 ，h r t 为1 2 1 8 h 的情况下经2 9 天的启动试验，顺利完成了滤池的启 动，且启动完成后滤池对浊度的去除率可达到7 0 以上。试验研究表明以铁屑和焦 炭为填料的厌氧生物滤池启动快，具有优良的运行特性和处理效果。 滤池成功启动后进入稳定运行阶段，通过对影响该阶段滤池稳定运行的两个因 素进液p h 值和h r t 的考察得出：进液p h 调到6 与不调时处理效果相差不大， 所以可以不调节进液p h 而直接进液处理；h r t 对浊度去除率的影响显著，并利用 s p s s 软件对处理结果进行分析得出了h r t 与浊度去除率之间的回归方程式： y - - 3 3 8 0 3 + 1 0 1 9 4 x 0 5 3 8 x 2 ，同时计算出该试验中滤池稳定运行的最佳h r t 为9 4 7 h 。 最后，通过系统稳定运行试验对滤池的处理效果进行了检验，检验结果表明所 设计的微电解厌氧生物滤池对猪场厌氧废液中的污染物有较好的去除效果，对浊 度、c o d 和b o d 的平均去除率分别达到了8 0 1 0 ，6 3 5 4 和4 8 8 1 ，经滤池处 理后出水的b o d 和c o d 均达到了畜禽养殖业污水的排放标准和农田灌溉中旱作的 用水标准。 在猪场厌氧废液的试验处理中，本文创新地提出了以铁屑和焦炭作为厌氧生物 滤池的填料，利用铁炭的微电解作用来改善厌氧废液的可生化性，提高其厌氧生物 滤池的处理效果，并初步建立了可行的猪场厌氧废液的微电解一厌氧生物滤池处理工 艺，以工业生产中废弃的铁屑和焦炭屑作为材料，实现了以废治废的良好处理模式。 本文的研究方法与初步结论将对今后的同类研究和该处理方法的实践研究具有一定 的参考价值。 关键词：猪场废水；厌氧废液；微电解；厌氧生物滤池；胶体 a bs t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h el i v e s t o c ki n d u s t r y , t h ep o l l u t i o no fw h i c hh a sb e e nm o r e s e r i o u st h e s ey e a r s ，a n dt h es w i n ew a s t e w a t e ri st h eh e a do fa l lp o l l u t i o n n o w a d a y s ，t h e p o o lo ff i r e d a m ph a sb e i n gi nm o s to fp i g g e r y , t h es w i n ew a s t e w a t e rh a sm o s t l yb e e n c h a n g e di n t oa n a e r o b i ce f f l u e n tb yt h ep o o lo ff i r e d a m p ，a n dt h e nb e e ne m i t t e dd i r e c t l y h o w e v e r , t h ea n a e r o b i ce f f l u e n ts t i l lc o n t a i n sm u c ho fo r g a n i cc o n t a m i n a t i o na n dn h 4 + - n e t c ，w h i c hb r o u g h ta b o u tah u g ep r e s st ot h ee n v i r o n m e n t ，a n da l s om a d es i g n i f i c a n t i n f l u e n c eo nt h ep i g g e r y sl i v i n ga n dd e v e l o p i n g s ot h ef u r t h e rd i s p o s a lt ot h ea n a e r o b i c e f f l u e n th a sb e c o m ea nu r g e n ta f f a i rt ot h ed i s p o s a lo fs w i n ew a s t e w a t e r m o r e o v e r ， t h o u g ht h ea n a e r o b i ce f f l u e n ti sak i n do fc o n t a m i n a t i o n ，i t sas o r to fa v a i l a b l er e s o u r c e t ot h i st r a i t ，t h ea u t h o rw o r ko u tas w i n ew a s t e w a t e rr e b o r na n dc y c l es y s t e mw i t ht h e p u r p o s eo fu s i n gi t so u t i n gw a t e r i ni r r i g a t i o n ，w h i c hi sm o r ee c o n o m i ca n dm o r ee f f i c i e n t c o n t r a s tt ot h et r a d i t i o n a lo n e s t h em i c r o 。e l e c t r o l y t i ca n d a n a e r o b i cb i o f i l t e rp r o c e s sw a sf i r s ta p p l i e dt ot r e a t s w i n ea n a e r o b i cw a s t e w a t e ri nt h el i g h to ft h ec h a r a c t e r i s t i c so fi t sw a s t e w a t e rq u a l i t y , w h i c hi sh a r dt ob i o d e g r a d ea n dh a r dt od i s p o s a ld u et oi tc o n t a i n sh i g hc o n c e n t r a t i o no f c o l l o i d t h ef i l t e rm e d i u mo fi t sr e a c t o rw a st h em i x t u r eo fi r o nf i l i n g sa n dc a r b o n g r a n u l e s i nt h i sr e a c t o r , i tp u t t h ea n a e r o b i cb i o - t r e a t m e n ta n dt h ei r o n - c a r b o n m i c r o - e l e c t r o l y s i sp r o c e s st o g e t h e r ，s oa st om a k et h ej e l l ya n do r g a n i c c o n t a m i n a t i o no f t h ea n a e r o b i ce f f l u e n tr e m o v ee f f e c t i v e l y f i r s t l y , a f t e rc a p t i v et e s to fm i c r o - e l e c t r o l y s i s ，i ti sc o n c l u d e d t h a tt h eo p t i m a lv o l u m e p r o p o r t i o no ft h ei r o na n dc a r b o ni nt h eb i o - f i l t e rw a s 3 ：1 ；t h eh r to ft h eb i o f i l t e rs h o u l d b ec o n t r o l l e dt o5h o u r sa n da b o v e ；o n l yt os e ea b o u tt h ep hw h i c hi sc h a n g e dt o6a n d u n c h a n g e d w h a t s m o r e ，i ta l s ov a l i d a t e dt h a t i t i sr e s u l t f u lt o i m p r o v e t h e b i o d e g r a d a b i l i t yo fa n a e r o b i ce f f l u e n tb yt h i si r o n - c a r b o nm e d i u m t h ea v e r a g er a t i o no f b o d s c o do ft h ea n a e r o b i ce f f l u e n th a si n c r e a s e df r o m0 2 8t o0 3 9 a f t e r5h o u r s r e a c t i n g ，i nt h ef i l t e rm e d i u mo fw h i c hr a t i o no fi t si r o na n dc a r b o ni s3 ：1 s e c o n d l y , t ol o a dt h eb i o f i l t e rw i t hs t u f f i n gb a s e do nt h ec o n c l u s i o n so ft h ec a p t i v e t e s to fm i c r o - e l e c t r o l y s i s ，a n dt h e nc a r r i e do ni t ss t a r t u pa n dr u n n i n gt e s t t h es t a r t u po f t h eb i o - f i l t e rw a sc o m p l e t e dw i t h i n2 9d a y sp e r i o du n d e rt h eo p e r a t i o n a lc o n d i t i o n so f i i i i n f l u e n tc o dc o n c e n t r a t i o no f7 7 0 m g l , t u r b i d i t yo f 3 9 0 n t u ，p h = 7 2 - 7 6a n d h r t = 1 2 18 h a tt h es a m et i m et h ef i l t e rm e d i u mr e t a i n e dt h eb i o m a s ss u c c e s s f u l l ya n d t h er a t eo ft u r b i d i t yr e m o v a lr e a c h e d7 0 a b o v e t h es t a r t u pr e s u l t so fs t u d ys h o w e dt h a t t h ea n a e r o b i cb i o f i l t e ri sc h a r a c t e r i z e db yf a s ts t a r t u p ，o p e r a t i o ns t a b l ea n de f f e c t i v e t r e a t m e n t i ns t a b l er u n n i n gp h a s eo ft h ef i l t e r , b ys e e i n ga b o u tt h ep ho fe n t e r i n gw a t e ra n d h r tw h i c hh a se f f e c to nt h ef i l t e r ss t a b l er u n n i n g ，a n dt h e nc o n c l u d e dt h a t ：w h e np ho f t h ee n t e r i n gw a t e rw a sc h a n g et o6a n dw h a tw a su n c h a n g e d ，t h ed i f f e r e n c eo ft h e i r p r o c e s s i n ge f f e c tw e r el i t t l e ，s ot h a tt h e r ei sn on e e dt oc h a n g ep ho ft h ew a t e rb u t e n t e r i n gi td i r e c t l y i na d d i t i o n ，m a d ear e g r e s s i v ea n a l y s i sf o rh r ta n dr a t eo ft u r b i d i t y r e m o v a lb ys o f t w a r eo fs p s s ，a n dt h e nt h er e g r e s s i o ne q u a t i o nw a si n d u c e da sf o l l o w s ： y = 3 3 8 0 3 + 1 0 19 4 x 0 5 3 8 x z ，a n dt h eo p t i m a lh r to nf i l t e r ss t a b l er u n n i n gw a s c o m p u t e d a t9 4 7h o u r s f i n a l l y , t h ep r o c e s s i n ge f f e c to ft h ef i l t e rw a st e s t e db ys t a b l er u n n i n gt e s t ，a n dt h e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h em i c r o e l e c t r o l y t i ca n da n a e r o b i cb i o - f i l t e rc o u l de f f e c t i v e l y r e m o v et h ec o n t a m i n a t i o no ft h es w i n ea n a e r o b i ce f f l u e n t ，i tc o u l dr e m o v e8 0 8 1 o f t u r b i d i t y , 6 3 5 4 o fc o d a n d4 8 8 1 o fb o d w h a t sm o r e ，t h eb o da n dc o do ft h e e f f l u e n tc o u l dm e e tt h es t a n d a r d so fp o l l u t a n t sf o rl i v e s t o c ka n dp o u l t r yb r e e d i n g ，a n d a l s oa c c o r dw i t ht h es t a n d a r d so f i r r i g a t i o nw a t e rq u a l i t yf o rt h ed r yf a r m i n g t h ep a p e rp u tf o r w a r di n n o v a t i v e l yt ou s i n gt h em i c r o - e l e c t r o l y t i cp r o c e s so fi r o n a n dc a r b o nt oi m p r o v et h eb i o d e g r a d a b i l i t yo fa n a e r o b i ce f f l u e n t ，f u r t h e rt oi m p r o v et h e a n a e r o b i cb i o t r e a t m e n te f f e c t ，a n ds e t u pp r e l i m i n a r yp r o c e s sf o rs w i n ea n a e r o b i c e f f l u e n tt r e a t m e n t ，s u c ha sm i c r o - e l e c t r o l y t i ca n da n a e r o b i cb i o f i l t e rp r o c e s s t h es t u f fo f t h i sp r o c e s sw a sm a d eu po fi r o nf i l i n g sa n dc a r b o ng r a n u l e st h a th a df a l l e ni n t od i s u s ei n i n d u s t r y , a n di tf o r m e daw e l lt r e a t m e n tm o d ea s t r e a t i n gt h ew a s t eb yw a s t e ”t h e r e s e a r c hm e t h o da n dc o n c l u s i o nh a v er e f e r e n c ev a l u ef o r t h ef u r t h e rr e s e a r c ha n d p r a c t i c e k e yw o r d s ：s w i n ew a s t e w a t e r ；a n a e r o b i ce f f l u e n t ；m i c r o e l e c t r o l y s i s ；a n a e r o b i c b i o f i l t e r ；c o l l o i d i v 缩略语表 a b f ：a n a e r o b i cb i o - f i l t e r b o d - b i o c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d b o d s ：b i o c h e m i c a lo x y g e nd e m a n di n5d a y s c o d ：c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d c w ：c o n s t r u c t e dw e t l a n d s h r t h y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e l e p a ：l o w - e n e r g yp r e c i s i o na p p l i c a t i o n m b r ：m e m b r a n eb i o r e a c t o r p a m ：p o l y a c r y l a m i d e u a s b u p f l o w a n a e r o b i cs l u d g eb e d s b r ：s e q u e n c eb a t c h r e a c t o r s d hs u b s u r f a c ed r i pi r r i g a t i o n s s ：s u s p e n d e ds o l i d s t n ：t o t a ln i t r o g e n t p ：t o t a lp h o s p h o r u s t s s ：t o t a ls u s p e n d e ds o l i d s v 厌氧生物滤池 生化需氧量，通常代表b o d 5 五日生化需氧量 化学需氧量 人工湿地 水力停留时间 低能耗精准施用技术 膜生物反应器 聚丙烯酰胺 上流式厌氧污泥床 序批式间歇反应器 浅表滴灌技术 悬浮物 总氮 总磷 总悬浮物 华中农业人学2 0 0 6 届硕i ：毕业论文 第一章前言 1 1 猪场废水的产生及危害 水资源短缺和水污染严重是我国水体环境面临的两大突出问题，随着工农业生 产的发展，将成为影响我国社会经济发展的制约因素。近年来，集约化养殖场快速 发展，但其中的绝大多数却没有足够的土地和采取相应的粪污处理措施来处理每天 产生的大量粪便和污水，而目前只有极少部分猪场建有猪粪污水处理设施。畜禽排 放的大量粪尿与养殖场的大量废水，大多未经妥善回收利用与处理就直接排放，对 环境造成严重污染，也影响了养殖场本身的卫生防疫，降低了畜禽产品的质量( 邓 良伟和陈铭铭，2 0 0 1 ；廖新悌，1 9 9 8 ) 。而畜禽养殖业正迅猛发展，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。大型猪场多数采用水冲 洗方式清除粪便，冲洗水量大，粪水浓度低，给净化处理也带来很大困难。大量粪 尿污水流入农田会使粮食减产，流入水域会造成水体污染，河流水质变黑变臭，污 染物渗入地下水会造成饮用水质的恶化。如果处理不好，饲养场内外还会臭气熏天， 蚊蝇繁殖，孳生病菌虫卵，传播疾病，直接影响和损害人畜健康。若不妥善处理， 会严重污染环境，也有碍畜牧业生产。据测算( 王新谋，1 9 9 7 ) ：我国存栏猪4 亿 头，每年产粪尿1 1 亿吨或污水3 5 亿吨，按每头排污量相当于2 人计，对环境污染 的负荷就相当于我国2 3 的人口；如按一头猪的粪尿中b o d 5 含量为人的1 3 倍计， 我国养猪业对环境的污染则相当于5 2 亿人。一个万头猪场采用水冲清粪污水量每 天就达2 1 0 2 4 0 t ( 张克强等，2 0 0 4 ) ，可见养殖污染已经超过生活污水的污染成为 我国最大的污染源之一，而且随着我国养殖业的发展，其情况还会更加严重。目前 全国鲜猪粪量为9 2 2 亿吨年，粪污水年排放量高达6 0 多亿吨( 沈瑾等，1 9 9 9 ) ， 如此大量的猪粪便污水，日积月累在各大城市周围形成了庞大的污染源，严重制约 了经济的可持续发展。因此如何有效治理和研究猪场环境保护将是养猪行业的重要 课题。 1 2 猪场废水的特点 猪场废水主要由猪尿、全部猪粪、饲料残渣和猪舍冲洗水组成，属高浓度有机 废水，而且s s 和氨氮含量大( 雷英春等，2 0 0 3 ) 。猪粪污染环境主要是由粪污里 的氮、磷、重会属及药物引起的。由于饲料罩的磷在猪体内被消化吸收利用率低， 一般只有1 3 - - 4 0 ，饲料添加的无机磷由粪便排出从而导致猪粪废水中磷含量增 微电解厌氧生物滤池法处理猪场厌氰废液的试验研究 高：而目前，在猪饲料中添加无机铜、砷、硒的做法非常普遍，这些无机元素的消 化吸收利用率也极低，在粪便中含量也相当高( 陈国武，2 0 0 0 ) ，需要采取相应措 施对它们进行处理。通常猪粪尿中的物质组成如下表1 1 ( 张克强等，2 0 0 4 ) 所示。 表1 1 猪粪尿中物质组成 t a b l e1 1t h ee l e m e n t so ft h es w i n ed u n ga n ds t a l e 猪场废水水质特征与畜禽舍结构、清粪方式、冲洗水的使用、饲料营养、畜禽 消化功能、生产管理等有关，其水质及废水产生量主要与清粪方式与冲洗水的使用 相关，详见表1 2 ( 张克强等，2 0 0 4 ) 。在生产中，如果先采用人工或机械的方式 将大部分固体粪便清除，再利用高压水冲洗，则产生的废水量相对较少，废水中的 污染物浓度也较低；反之，如果冲洗前不进行干式清粪，则需要较多的冲洗水，废 水排放量也就会较大，污染物浓度高，后续处理难度也会加大。 表1 2 不同清粪工艺的猪场废水水质和水量 t a b l e1 2t h ed i f f e r e n tw a t e r q u a l i t ya n dv o l u m eo fs w i n ew a s t e w a t e rt od i f f e r e n t d u n gc l e a n s i n gm e a s u r e 猪场废水突出的特点是可生化性强，废水中主要含未被猪消化吸收的麸皮、玉 米颗粒和猪的代谢产物等，其中含有大量微生物生长繁殖所需的营养物( 成文等， 2 0 0 0 a ) 。新鲜的猪场废水p h 值一般为7 0 左右，猪场在不进行大规模消毒的情况 下，微生物能进行正常生长繁殖，b o d 5 c o d 平均约为0 5 ，适宜采用生物法尤其是 厌氧法处理( 覃环和欧明，2 0 0 0 ) 。所以，了解猪场粪污的数量、组成及其水质特 征对我们采取粪污处理技术有直接关系。 2 华中农业人学2 0 0 6 届硕卜毕业论文 1 3 国内外猪场废水处理技术研究概况 目前，世界各国猪场废水污染问题都很突出，各国养殖业面临的实际情况不同， 解决污染的措施也就不同。在美国，对于养殖业都有法律规定，规模化养殖场必须 考虑粪污管理和养分利用，动物粪便和污水全部施用于农田，不允许排放，即实行 畜禽废弃物“零排放制度( 董红敏和陶秀萍，1 9 9 9 ) 。国内外对于大中型猪场粪 污处理的方法，基本有二：一是综合利用，二是污水达标排放。对于有种植业和养 殖业的农场、村庄和广阔土地的单位，采用“综合利用 的方法是可行的，也是生 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；反之，只有采 用“污水达标排放 的方法，才能确保养猪业长期稳定的生存与发展( 李长生等， 1 9 9 7 ) 。因此以美国为代表的西方国家，猪场的废水处理基本上采用的是氧化塘兼 消化的处理方式，在作物生长季节，按照养分管理的要求，在塘中消化后的污水直 接用于农田施用。在日本和我国台湾，主要是达标排放。我国规模化猪场一般集中 在城郊，没有足够土地消纳粪污，主要采用人工强化处理的手段处理。 畜禽粪污处理的目的是将其无害化、减量化和资源化，最大限度地满足环境可 接受性及可行性。由于猪场废水的悬浮物、c o d 、b o d 及氨氮的含量较高，所以 处理难度较大，目前国内外大多数猪场主要采用以下几种处理模式来处理。 1 3 1 水自然生物处理技术 利用水自然生物处理技术处理猪场废水可实现污水资源化，建设投资少，运行 费用低，操作管理简单，对于有现成的坑塘或废弃的滩涂可供利用的猪场较为适用。 水自然生物处理方法主要模式有：生物塘；土地处理技术：人工湿地处理法等方法。 在有足够土地消纳大量猪场废水的情况下，可采取稳定塘和土地处理等技术( 张元 碧，2 0 0 3 ) 。 生物塘是一种构造简单、易于管理、处理效果稳定可靠的污水自然生物处理设 施，但生物塘的处理效果易受光线、温度、季节等因素的影响，不能保证全年都达 到处理要求。在一定的生产规模下，使用两个厌氧塘串联兼性塘，再串联种植水葫 芦的稳定塘处理猪场废水，其中水葫芦塘能够去除5 0 的污染物( c o d ，b o d ，t n ， t p ) ( c o s t ae ta 1 ，2 0 0 0 ) 。在猪场废水处理中生物塘常作为强化出水水质的措施，能 有效地去除氮、磷等有机物和营养物( 邓良伟等，2 0 0 2 ) 。生物塘既可作为相当于 传统的二级生物处理，也可作为二级生物处理出水的深度处理工艺技术( 张自杰等， 2 0 0 2 ：f u n ka n dr s n d y , 1 9 9 8 ) ，在美国、欧洲等许多国家和地区的猪场废水中都得 到广泛应用。墨西哥采用沉淀池一厌氧塘一兼性塘一深度处理塘处理猪场废水，其 3 微电解厌氧生物滤池法处理猪场厌氧废液的试验研究 中厌氧塘化学需氧量c o d 平均去除率3 7 ，兼性塘c o d 平均去除率4 8 ，深度 处理塘c o d 去除率2 8 ( e s t r a d ae ta 1 ，2 0 0 3 ) 。美国夏威夷州采用生物膜一水生植 物一体化工艺处理高浓度猪场废水，c o d 去除率达9 0 以上、t s s 去除率达9 9 ( 崔理华等，2 0 0 0 ) 。水生生物塘工艺是处理废物、回收物质和能源的重要的生态 工程技术。俄罗斯m e n s h i k o v a ，o a 等人，研究了利用藻类和大型植物对种猪场废 水进行处理，选择营养物剂量、大型植物生物量、温度作影响因子进行处理效果的 分析，回归分析结果表明大型植物降低了废水中有机物的浓度，收集的绿色生物质 还可用作复合肥料的添加剂( 李宝林等，1 9 9 8 ) 。考虑到粪污中养分回收，c h e n g j i a y a n g 等2 0 0 2 年研究了利用浮萍回收氧化塘出水中n 、p 等营养物质。采用水生 植物塘为后续处理能去除猪场废水中氮和磷，水生生物塘中的一些藻类和大型植物 如浮萍、水葫芦、香草根和风车草等能去除猪场废水中氮和磷，回收其营养物，工 程实践中，水葫芦塘的c o d 去除率5 3 、t n 去除率5 0 、t p 去除率4 6 ( 廖新 悌和骆世明，2 0 0 2 b ；c h e n ge ta 1 ，2 0 0 2 ：c o s t ae ta 1 ，2 0 0 0 ；y a n ga n dc h e n ，1 9 9 4 ) 。 在我国，2 0 0 0 年农业部沼气科学研究所的张国治，姚爱莉选用小球藻、颤藻等藻类， 采用悬浮藻和固定藻法两种工艺，对猪粪厌氧废液进行净化处理，前者对总氮和总 磷的去除率分别为9 3 9 、7 8 4 ，后者对氮和磷的去除率分别为6 8 5 、8 4 4 ( 张 国治和姚爱莉，2 0 0 0 ) 。此外辽宁大洼县西安生态养殖场利用多级稳定塘处理养猪 废水也取得了很好的成效( 张克强等，2 0 0 4 ) 。 土地处理系统是利用土壤一微生物一植物根系组成的生态系统的自净能力来 净化污水，同时利用其中的水分和肥分促进农作物、牧草或树木生长的工程，是一 种高效、节能、经济并符合生态学原理的废水处理利用系统，具有投资少、能耗低、 易管理和净化效果好的特点( 吴婉娥等，2 0 0 3 ) 。2 0 0 1 年n o r a 等研究了盆栽红树 对畜禽废水处理的效果和盐度对养分去除效率的影响( n o r ae ta 1 ，2 0 0 1 ) 。f r e d d i e 等也于2 0 0 1 年研究了采用s d i 和l e p a 对氧化塘出水养分的有效利用。一些地区 已经开始对粪污土地施用进行养分管理，研究和尝试畜禽养殖场粪污集中处理、处 置的方式，在荷兰就建立了集中处理场( f r e d d i ee ta 1 ，2 0 0 1 ) 。土地处理方法对金属 和其他一些物质的去除效果非常好，但这些物质可能残留在土壤中，其累积作用可 能会给人类生活和未来的农业发展带来不良影响。 人工湿地( c o n s t r u c t e dw e t l a n d s ，c w ) 污水处理技术是2 0 世纪7 0 年代末发 展起来的一种模仿自然生态系统中的湿地，经人为设计建造的，在处理床上种有水 生植物或湿生植物的污水处理新技术。目前，欧洲已有数以百计的人工湿地系统在 4 华中农业人学2 0 0 6 届硕i ：毕业论文 运行中，其处理规模有大有小，小的湿地面积仅4 0 m 2 以处理一家一户排放的废水， 大的可占地5 0 0 0 m 2 ( 张克强等，2 0 0 4 ) 。我国也早在七五期间就开始了人工湿地技 术的研究，且已在全国建立了多个人工湿地示范工程。2 0 0 2 年廖新悌等研究了以香 根草、风车草为植被的人工湿地土地处理系统对猪场废水c o d ，氨氮和溶解态磷的 去除( 廖新悌和骆世明，2 0 0 2 a ) ，其处理效果良好，在很多方面都体现出此项技 术的优势。应用人工湿地系统处理废水，其净化效率优于氧化塘，需要的构筑物和 设备少，运转费用低，易于维护管理，对难以去除的营养元素有较好的净化效果。 但其占地面积较大，需要经过两三个植物生长季节，形成稳定的植物和微生物系统 后，才能达到设计要求。 1 3 2 固液分离与物化处理技术 此项处理技术一般包括固液分离、混凝一沉淀、微电解等处理方法，通过该处 理技术一般不能完全达标排放，还需要进一步处理，所以常作为废水处理系统的预 处理或后处理部分。 国外对畜禽粪便进行固液分离时，主要采用三种工艺，即：不经任何处理，直 接进行分离；对于浓度较低的粪便污水，先经过预沉降，然后再分离；对于含猪毛 较多的粪便污水，经过去毛处理，再进行分离。从分离原理来看，主要采用机械物一 理分离，化学和生物的方法很少应用。总体上可将固液分离设备分为三类，即：筛 分、离心分离和过滤。每一类又分不同的形式和结构，其优点、缺点各异，共同特 点就是：简单、实用和节能。国内从事粪污的固液分离研究很少。到8 0 年代，才。 从国外引进了几种分离设备：如斜板筛、转动筛、挤出式分离机和带式压滤机等， 到目前为止，除了少数仿制的样机外，几乎没有形成规模产品( 沈瑾等，1 9 9 9 ) 。 猪场废水中会存