【《畜禽养殖业废水的处理工艺发展研究》7300字】

畜禽养殖业废水的处理工艺发展研究摘要畜禽养殖业的废水比较复杂，它既包含了养殖设施的清洁冲洗废水，也包含了动物的排泄物、毛发等。如果不能对废水进行及时的处理，那么污水中的残余物质就会在一定的时间内发生化学反应，从而对环境产生更大的危害，还会对人类的身体健康产生直接的影响。但由于水产养殖业废水含固量高、耗氧量高、氨氮含量高，且对微生物有毒性，因此对污水处理过程的运行要求很高。文章重点对畜禽养殖污水的特征和处理情况进行了分析，对其处理技术进行了研究，并在此基础上，对畜禽养殖污水的处理进行了一些优化，这对于提高畜禽养殖污水的处理水平有着积极的实际指导作用。关键词：畜禽养殖业；废水处理；处理措施目录TOC\o"1-2"\h\u29500摘要 I9745Abstract II150121引言 1111102畜禽养殖业废水特点及危害 1278073畜禽养殖业废水的处理工艺 2209023.1废水预处理技术 2161063.2废水处理综合技术 278804畜禽养殖业废水处理的优化措施 3210254.1废水预处理 385554.2后续处理 443425某养猪场废水处理案例分析 676265.1工艺选择及工艺流程 6189145.2主要处理构筑物 6243385.3运行效果 7244566总结 814532参考文献 91引言近几年，在对畜禽的需求日益增加的情况下，农村牲畜养殖迅速发展起来。然而，随着其排放的污水量的增加，其污染问题也日益突出。以当前的畜禽养殖规模为依据，由畜禽规模养殖场排放的粪便污染物进入水中，在2017年，由此所产生的化学需氧量高达604.83万吨，其中总氨高达7.50万吨、总氮高达37万吨、总磷高达8.04万吨。《第二次全国污染源普查公报》中的资料表明，在同一时期，我国的农业面源COD与氨氮排放量分别为93.76%与51.30%。因此，加强畜禽养殖污水的处理，对于改善我国的生态环境有着十分重要的意义。在实施乡村振兴战略的过程中，要想在发展畜牧业的过程中，把畜牧业的污水污染控制好，从而达到经济效益、社会效益和环保效益的多赢和双赢。2畜禽养殖业废水特点及危害相对于生活污水和工业污水，养殖污水具有“三高”（高有机物、高色度、高氨氮）、高风险污染物和高有机磷含量等特点，使其资源化处理变得更加困难。根据对某畜禽养殖废水的实际监测，可以看出畜禽养殖废水中，化学需氧量在2500-16500mg·L-1、氨氮在150-3000mg·L-1，总磷在25-150mg·L-1之间波动。在畜禽养殖的时候，会使用到大量的饲料，为了预防在畜禽养殖过程中，可能会出现的各种疾病，而需要使用到的各种抗生素，这就导致了畜禽养殖废水中含有四环素类、大环内酯类、喹诺酮类、磺胺类等抗生素残留。同时，养殖污水还含有大量的重金属，如Cu,Fe,Mn,Cr,Cd,Ni等。畜禽养殖污水中存在大量的抗生素、重金属等污染物，导致其环境风险增大，使其资源化应用面临极大困难。（1）污染水体大型牲畜养殖业所带来的粪便、污水中包含了很多高浓度的有机废水和病原体，如果处理不得当，会直接排放到农村水中，氮、磷等元素会加快水中的富营养化，再加上有机质的分解，会消耗水中的溶解氧，使水中的水生生物死去，最后会造成水体的污染，对乡村脆弱的水环境造成破坏。（2）污染大气大型畜禽养殖业的污水中富含有机质，在厌氧状态下会产生大量的氨气、硫化氢等臭气，对周围的空气和居民生活环境造成严重的污染。（3）污染土壤在畜牧业的大规模养殖过程中，大部分的污水都是直接排到了农村周围的水域及耕地当中。因为污水中含有大量的磷、氮、钾等各种营养素，如果没有经过任何的处理而进行过多的使用，就会被直接排到了土壤当中。而这些营养素被用作了农作物的生产资料，因此其中的重金属、病原体及其他营养素会导致作物的产量下降，从而延迟了农作物的成熟，对后续作物的生产造成了不利的影响。伴随着大型养殖行业的不断发展，畜禽养殖的污染也表现在对养殖污水的处理方式上。在前期，人们利用的是分散式养殖的经验，到了后期，人们对养殖污水的资源性却忽略了，只是简单地采用污染防治的思想来进行处理，不仅没有取得理想的成效，还会造成巨大的浪费。3畜禽养殖业废水的处理工艺3.1废水预处理技术畜禽污水中包含了大量的固体废弃物和液体废弃物，在对其进行处理之前，必须先对其进行固-液分离，为后续的深度处理打下了基础。畜禽养殖污水的固液分离，主要选择压滤机、筛网式过滤机等，该设备在畜禽养殖污水的预处理中使用非常广泛，是一种非常成熟的预处理工艺技术。3.2废水处理综合技术畜禽养殖污水具有高色度、高有机质和高氨氮的特性，对其进行治理必须选择各种工艺进行综合利用。以畜禽养殖废水的特性和实际需要为依据，首先要对其化学需氧量、生化需氧量等污染物进行去除，然后再对畜禽废水中的含磷污染物展开处理。可见，对生化需氧量的要求，与采用厌氧工艺技术是密不可分的。在这一过程中，以厌氧-自然处理法为主，适合于大型和中小规模的养殖场污水处理。厌氧-好氧一体化利用是目前我国大、中型农村畜禽养殖污水及养殖区域污水一体化治理的主流技术。（1）采用“厌氧+天然”的方式。在我国的中小规模的农村养殖场污水的处理中，采用了厌氧+天然法的方法。在厌氧过程中，主要有厌氧消化、厌氧流化床和厌氧接触反应器。经过厌氧处理后，再与土壤、天然水体及生物等自然处理工艺相结合，将二者工艺技术进行处理、净化农村畜禽养殖废水（见图3.1）。其中，采用厌氧法对畜禽养殖污水进行处理，不仅占地面积小，成本低，对后续能源的需求也小，而且在对畜禽养殖污水进行处理的过程中，还会生成一定数量的沼气，具有较好的经济效益。以厌氧法为主要技术手段，可有效促进好氧难降解有机物的深度转化，提高畜禽养殖污水的处理效率。另外，利用天然的人工湿地和氧化塘等技术，利用乡村广阔的天然水体和土壤，并与厌氧技术相配合，实现了理想的治理效果。采用天然生物法对我国农村养殖场污水进行处理，过程简便、投入小、耗能小。而天然法由于其自身的特点，在一定程度上会受到温度和气候等自然环境的影响，从而对我国农村畜禽养殖业污水进行了有效的净化。图3.1厌氧＋自然处理技术工艺流程图（2）采用厌氧+好氧的处理方式。在大型和中等规模的畜禽养殖业污水领域，Anoxy-oxygen工艺（参见图3.2）是目前最常用的工艺。所谓的厌氧处理，就是在厌氧的环境下，对畜禽养殖污水中的有机物进行分解、代谢和消化，来减少畜禽养殖污水中的有机物含量。除此之外，还有好氧处理工艺，它是将畜禽养殖污水中所包含的微生物，在好氧的条件下，合成自身细胞，进而将畜禽养殖污水中的可生物降解有机物氧化分解为无机物。图3.2厌氧＋好氧处理技术工艺流程图4畜禽养殖业废水处理的优化措施因为养殖废水的废水量大，固体含量高，而且可生化性较好，因此，在环保政策的变化下，污水处理工艺也经过了几次的调整。总的来说，处理工艺主要分为两个主要的组成部分：前处理和后续处理。在这两个组成部分中，后续处理经过了直接还田利用、生化处理、综合利用等演变过程。4.1废水预处理在畜禽养殖业的污水中，含有大量的动物排泄物和饲料残渣，因此整个污水的悬浮物浓度比较高，尽管悬浮物的含量和污染物如COD的含量有很大的关系。然而，由于养殖业污水中的悬浮物主要是由动物粪便和不完全消化的饲料组成，如果不对其进行预先处理，不仅会使污水的滞留时间大幅延长，同时还会使污水中的氮、磷等元素的含量提高，从而导致污水的处理费用上升，从而影响到后续的处理效果。因此，在对污水进行处理的时候，可以对污水中的悬浮物进行单独的固液分离，将污水中的悬浮物进行分离，这样就可以从根本上减少污水污染物的负荷。传统的预处理方法，主要是采用固液分离和沼气池，尽量除去污水中的固体和难降解的物质，同时还可以进行部分的沼气利用。为了节省投资，一般的固液分离设备都是多级竖流沉降池。将固、液两相分离后的固体残留物及生物残留物进行堆肥再利用。利用多阶段沉淀法对污水进行预处理，不仅能有效地去除污水中的难溶性固体，还能使污水中的氮和磷去除约40%，从而极大地减轻了对后续生物化学的要求。结果表明，在实际运行中，对污水进行了固-液分离，并对污水进行了处理，得到的污水质量如表1所示。表1养殖废水固液分离和沼气池处理情况（单位：mg/L）类别pHCODcrBOD5SSNH3-N总磷综合废水6.5-7.02278-61561400-3312632-288044-6564-21均值6.5-7.050002800200040012沼气池出水5.5-6.512002801001205在进行了固液分离和沼气系统的处理之后，项目废水中的污染物浓度得到了大幅度的下降。此外，在沼气池厌氧反应的过程中，由于在颗粒污泥厌氧微生物的吸附作用下，可以对菌体细胞膜的结构进行破坏，从而对粪大肠菌、蛔虫卵等生物进行了直接的杀灭，所以，在沼气池装置出水中，粪大肠菌群和蛔虫卵就会低于标准要求。4.2后续处理4.2.1还田处理还田处理养殖废水是最经济的方法，因为在养殖废水中，动物排泄的粪尿比较多，施用到耕地中，能够有效地提高耕地土壤的营养，构建出一个完整的植物生态系统[2]。。而且，对这些废料进行有效的使用，还可以减少对外部环境造成的负面影响，从而让整个资源得到最大的利用，从而推动农业和养殖业的良性发展，从而可以获得更大的经济效益。但是，随着我国畜禽养殖业的不断发展和规模化，对畜禽养殖业造成了较大的影响。水产养殖污水之回用，不仅限于农业灌溉时期或肥料时期，亦须考虑其在雨水及非肥料时期之贮存。同时，由于水产养殖业污水中有机质的降解速度缓慢，因此，要想达到废弃物的完全资源化，就必须进行大规模的耕地复垦和循环利用。据了解，当前广东一些地方的限塑令中，规定以每亩2.5亩以上的耕地为消纳地，然而，随着规模化养殖的不断扩大，以耕地面积为基础的养殖污水处理方式已不能满足当前养猪业发展的需要。非常规还田会导致污水中的氮素和重金属在农田中生成硝酸根，不仅会对农田生态环境造成不利影响，而且在降雨季节，还会导致农田有机质随降雨进入农田，对农田造成严重的非点源污染。4.2.2生化处理为应对养殖污水对环境的污染，我国从2000年开始，各地区逐步将目标转移到以工业污水为原料的污水治理上来。从各个地区的实际情况来看，其工艺路线以厌氧+好氧为主，同时因为考虑到对氮、磷的去除，所以还添加了生物滤池或人工湿地等工序[3]。本文根据深圳光明饲养场繁育中心的养殖污水处理实践，对二级生物化学方法进行了试验研究，取得了较好的效果。水产养殖污水可生物降解性能良好，经生物处理后可以达到农业灌溉用水的各项指标，但仍然不能达标。对于没有水塘、没有农业灌溉的地区，则需要进行深度治理[4]。但是，如果要进行深度处理，使用的是曝气生物滤池等可以进行脱硝除磷的技术，一个普通的污水处理成本大约在3-4元，一个三万头的养猪场，一年的运营成本大约在一百万元，如果再采用该方式对污水进行处理，从而很难实现盈利。采用该处理方法，不但效率低，成本高，最终无法达到环境保护的目的，还将作为肥料的粪便水变成了污染物。由于增加了投资，而没有从根本上解决环境问题，导致许多小规模的养殖业停业，导致肉食价格飞涨，对人们的生活产生了很大的影响。表2养殖废水二级升华处理后的水质情况（单位：mg/L）pHCODcrBOD5SS氨氮TP6.5-7.524042106574.2.3综合利用在2017年2月，中共中央、国务院将畜禽养殖污染防治工作纳入了中央一号文件，其中着重指出，要对农业的清洁生产给予足够的重视，并与实际情况相结合，采取行之有效的措施，对畜禽粪便进行集中处理。《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》（国办发〔2017〕48号）在2017年6月发布，提出要通过与已有技术手段相结合，促进其资源化。2019年9月，农业农村部、生态环境部联合制定了关于家畜养殖禁养区划定和管理的进一步规范，从而逐步建立起体现可持续发展理念的种养结合、农牧循环新格局，实现粪污资源的有效利用，是保障我国畜禽养殖业可持续发展所不容忽视的现实问题。水产养殖污水治理的关键是要以区域为种植基地，而当前养殖与种植的脱节是当前水产养殖产业发展中存在的主要问题，养殖产业的大规模、集约化和分散式的消化能力不能匹配。利用大规模的养殖和堆肥技术，养殖废水等废弃物能够快速地形成液肥、复合肥等多种肥料的生产加工能力，这能够极大地改善我国耕地中的化肥施用量过高，土壤肥力下降的困境。但是，当前，种植业还没有形成一个集约化的生产规模，同时，养殖业与种植业之间也没有一个有效的沟通渠道。因此，尽管很多养殖企业已经投资建立了与其相匹配的肥料生产系统，但是所生产出来的产品并不能满足该地区的种植业的需求。由于产品的销售不顺畅，在场上就会出现堆积如山的现象，加之存放的时间过长，导致了肥效的损失，这就会对养殖企业生产肥料造成不利影响。5某养猪场废水处理案例分析本工程中已经安装了一套生物燃气系统，排放的污水直接排放到污水处理厂的污水收集池中。本项目以收集池为起点，以每日80立方米为设计目标，经过处理的污水按照DB33/593-2005《广东省畜禽养殖业污染物排放标准》，污水通过氧化塘和表层水流型人工湿地等方式进行深度净化，最终达到达标排放。本工程的入口水质量和排放标准见表5.1。表5.1设计进、出水水质（单位：mg/L）项目pHBOD5CODcrSS氨氮原水水质6-9≤2500≤4000≤500≤1000处理要求6-9≤140≤380≤160≤705.1工艺选择及工艺流程从以上的设计进水水质中，我们可以发现，在养猪废水中，最主要的污染物是有机物和氨氮，因此，我们就这两种污染物进行了详细的介绍。5.1.1有机物的去除在去除废水中的有机污染物方面，好氧生物处理经常被应用在较低浓度的有机污染物废水的处理中，该处理工艺已经非常成熟，一般采用的技术包括了两种，一种是活性污泥法，另一种是生物膜法，常用的处理技术包括了SBR系列、氧化沟、生物接触氧化法、A2/O、MBR（生膜物反应器）工艺等。5.1.2氨氮的去除废水中氨氮的去除可以分为物理、化学脱氮和生物脱氮。物理化学脱氮常见的处理技术的有吹脱法、化学沉淀法、折点加氯法，常用的生物脱硝法有A/O系列、SBR系列、氧化沟系列等。该工程以有机物和NH3-N为主，在B/C比值超过0.5的情况下，有机物指数更容易达到标准。由于常规活性污泥工艺对有机污染物的脱除率可达90%以上，故该工艺中氨氮的脱除是主要控制因素。5.2主要处理构筑物5.2.1缺氧系统缺氧体系的功能是由反硝化细菌以废水为碳源，将废水中的硝态氮和亚硝态氮还原为氮。在脱氮工艺中，可以很容易地将溶氧量控制在0.5mg/L以内。本课题拟利用预乏氧系统，将好氧硝化后的混合液回流到乏氧系统中，为反硝化能提供足够的碳源，并减少后处理体系的有机负荷，确保碳化与硝化之间的平衡，从而有利于两类污染物的脱除。系统配置为：①一段缺氧池搅拌泵。Q=20m3/h，H=7m，N=0.75kW，数量3台，2用1干备；组合填料为Φ150，L=3m，数量为54m3。②二段缺氧池搅拌泵。Q=20m3，H=7m，N=0.75kW，数量1台，1用，备用泵与一段合用；组合填料为Φ150，L=3m，数量为24m3。5.2.2好氧系统好氧工艺的功能是利用碳化菌和硝化菌，在空气中进行曝气，将废水中的有机物质和氨氮氧化为无机物质和硝酸盐。但在该过程中，异养型碳化细菌生长速度快于自养型，且入水中CODcr偏高，容易导致硝化细菌被压制而不能形成主导。在此基础上，提出了两级好氧工艺，使其成为两个相对独立的生态系统，并通过两级低氧工艺同时脱除有机污染物和NH3-N。根据工程实践，本研究将好氧池中溶解氧控制在2-3mg/L之间，同时，由于硝化会产生较大的碱性，理论上每1gNH3-N的消耗为7.14gNH3-N，因此，在实际操作中，必须添加碱性物质来补充NH3-N。系统配置为：①一段好氧池盘式曝气器。Φ215，数量180套；组合填料为：Φ150，L=3m，数量为170m3。②二段好氧池盘式曝气器。Φ215，数量80套；组合填料为Φ150，L=3m，数为90m3。③混合液回流泵。Q=20m3，H=7m，N=0.75kW，数量3台，2用1干备。④鼓风机。Q=4.45m3/min，ΔP=5m，N=7.5kW，数量3台，2用1备。5.2.3沉淀系统将好氧池中的混合液体进行泥水分离，使上清液中SS的含量在控制范围之内，并将沉淀后的污泥重新排出，以达到稳定的污泥含量，从而使上清液中SS的含量得到控制；并将剩余的污泥排放到生物处理系统中，用于生物处理。本系统采用了以下几种方式：①污泥回流泵。Q=10m3，H=10m，N=0.75kW，数量3台，2用1干备。②导流筒。Φ200，数量2套。5.3运行效果该项目在2019-04号正式投产，目前出水质量稳定。该公司的排放端口经过地方环保部门的二次采样和第三方测试后，其测试结果见下表5.2。经检验，经二级A/O法处理后的猪场污水，其出水水质可以满足《广东省畜禽养殖业污染物排放标准》中规定的日最高容许排放水平，各项水质指标都远超该标准的规定。表5.2第三方检测结果（单位：mg/L）项目pHBOD5CODcrSS氨氮第一次7.2≤125≤276≤84≤25第二次7.5≤121≤255≤82≤23本项目设计的二级A/O处理技术，对于猪场污水中的高氨氮和高有机质具有较好的处理效果。除此之外，将A段一直到O段进行处理，不仅可以达到脱氮的作用，还可以利用反硝化所需的有机物和产生碱性的机理，减少了后续处理中的需氧量，还可以补充好氧硝化过程中的碱性，从而节约了能耗，减少了运营成本。在实际的调试和运行中，虽然实际的进水量一直都超出了设计的负载，但是系统依然能够正常的运转，并且出水达到了标准。而且，在系统处理的最佳工作条件下，氨氮的出水质量浓度可以降低到2mg/L以下，这就说