養豬場廢水處理技術及工藝研究

一、養殖廢水水量和水質特點

隨著我國畜禽養殖行業的快速發展，畜禽養殖污水所帶來的環境問題越發突出。我國畜禽養殖的污水處理工作嚴重滯后于產業的發展，管理和處理應用技術的示范推廣力度不夠，已成為農村及城郊面源污染的主要因素和社會經濟可持續發展的重要制約因素。畜禽養殖廢棄物主要包括畜禽糞便、養殖廢水、病死物尸體、醫療廢棄物等，其中廢水問題極為嚴峻，因為廢水的“三高”特點導致廢水處理工藝相對復雜，本文就養殖行業（集約化豬場）常用的廢水處理工藝進行闡述。根據豬只各個階段飲水量的不同，所產生的廢水量如表1 所示。

養豬場廢水的主要特征是：有機物濃度高、懸浮物多、色度深，并含有大量的細菌，因含有大量動物的糞尿而使NH-N濃度很高。廢水中的污染物主要以固態、溶解態存在的碳水化合物形式存在，使廢水表現出很高的BOD5、CODcr 、SS和色度等，污染物可生物降解性好，此外廢水中含有大量的N、P等營養物質。養殖廢水水質見表2:

二、廢水處理方法類別

廢水處理的基本方法，就是采用各種技術手段，將污廢水中所含的污染物質分離去除、回收利用，或將其轉化為無害物質，使水得到凈化。處理污水的方法很多，一般可歸納為三大類，即物理處理法、化學處理法和生物處理法。

1.物理處理法

通過物理作用分離、回收廢水中不溶解的懸浮狀態污染物(包括油膜和油珠)的方法，可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截留法等。屬于重力分離法的處理單元有沉淀、上浮(氣浮)等，相應使用的處理設備是沉砂池、沉淀池、隔油池、氣浮池及其附屬裝置等；離心分離法本身就是一種處理單元，使用的處理裝置有離心分離機和水旋分離器等；篩濾截留法有柵篩截留和過濾兩種處理單元，前者使用的處理設備是格柵、篩網，而后者使用的是砂濾池和微孔濾機等。以熱交換原理為基礎的處理方法也屬于物理處理法，其處理單元有蒸發、結晶等。

2.化學處理法

通過化學反應和傳質作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態的污染物或將其轉化為無害物質的廢水處理法。在化學處理法中，以投加藥劑產生化學反應為基礎的處理單元是：混凝、中和、氧化還原等；而以傳質作用為基礎的處理單元則有：萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透等。后兩種處理單元又合稱為膜分離技術。其中運用傳質作用的處理單元既具有化學作用，又有與之相關的物理作用，所以也可從化學處理法中分出來，成為另一類處理方法，稱為物理化學法。

3.生物處理法

通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細懸浮狀態的有機污染物，轉化為穩定、無害的物質的廢水處理法。根據作用微生物的不同，生物處理法又可分為需氧生物處理和厭氧生物處理兩種類型。廢水生物處理廣泛使用的是需氧生物處理法，按其工藝方式的不同，需氧生物處理法又分為活性污泥法和生物膜法兩類。活性污泥法本身就是一種處理單元，它有多種運行方式。生物膜法的處理設備有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化池以及生物流化床等。生物氧化塘法又稱自然生物處理法。厭氧生物處理法，又名生物還原處理法，主要用于處理高濃度有機廢水和污泥。

三、養殖廢水處理工藝

根據廢水的排放特點、水質特點及場區出水要求，確定工藝分三個部分：一是預處理，去除水中的懸浮物和浮油，降低后續處理的負荷并防止后續處理（尤其是生化處理）單元堵塞而影響處理效果，主要采用物理處理方法和化學處理方法；二是生化處理，這是整個處理工藝的核心，通過微生物的新陳代謝作用，分解廢水中溶解性有機物；三是深度處理，采用物理處理方法和化學處理方法，進一步去除水中的污染物，以保證出水達標排放。

1. 預處理

畜禽養殖廢水無論以何種工藝或綜合措施進行處理，都要采取一定的預處理措施。通過預處理可使廢水污染物負荷降低，同時防止大的固體或雜物進入后續處理環節，造成設備的堵塞或破壞等。針對廢水中的大顆粒物質或易沉降的物質，畜禽養殖業采用過濾、離心、沉淀等固液分離技術進行預處理，其中常用的有篩濾法和沉淀法。篩濾法常見的工藝有格柵和固液分離，格柵用于養殖污水場集污池前端，主要作用是去除廢水中的樹枝、枯草、塑料袋、輸精管、針管等大型漂浮物質，以免影響后端的固液分離；固液分離是養殖廢水處理必不可少的主要工藝之一，甚至成為核心工藝之一，主要作用是去除廢水中的糞便，減小后端廢水處理難度，減小生化運行負荷，常見的固液分離機有振動篩固液分離機和滾筒式固液分離機兩種，根據不同的養殖工藝使用不同的固液分離機，達到最好的分離效果。新大牧業把固液分離步驟列入養殖場廢物處理的關鍵步驟，這樣可以減輕后續的處理難度并大幅度降低處理費用。為此，新大牧業投入了大量人力研發出自己的專利分離機，是組合震動分離機，能滿足不同的養豬工藝分離的需求。沉淀法常用的工藝有沉砂池和沉淀池兩種。

固液分離機

2. 生化處理（二級處理）

根據養殖廢水高生化性的特點，生化處理技術越來越多的出現在了養殖廢水處理中，生化處理根據其工作原理的不同可以分為：厭氧生化處理、好氧生化處理和自然處理法。①厭氧生化處理厭氧生物處理技術即為在厭氧狀態下，污水中的有機物被厭氧細菌分解、代謝、消化，使得污水中的有機物含量大幅減少，同時產生沼氣的一種高效的污水處理方式。在厭氧處理過程中，廢水中的有機物經大量微生物的共同作用，被最終轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨等。常用的方法有：完全混合式厭氧消化器（CSTR）、厭氧接觸反應器、厭氧濾池（AF）、上流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧流化床（AFB）、升流式固體反應器（USR）等。目前國內養殖場廢水處理主要采用的是上流式厭氧污泥床及升流式固體反應器工藝。②好氧生化處理好氧處理的基本原理是利用微生物在好氧條件下分解有機物，同時合成自身細胞(活性污泥)。在好氧處理中，可生物降解的有機物最終可被完全氧化為簡單的無機物。該方法主要有活性污泥法和生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化、序批式活性污泥法、A/O及氧化溝等。③自然處理技術自然處理法是利用天然水體、土壤和生物的物理、化學與生物的綜合作用來凈化污水。其凈化方式主要包括過濾、截留、沉淀、物理和化學吸附、化學分解、生物氧化以及生物的吸收等。其原理涉及生態系統中物種共生、物質循環再生原理、結構與功能協調原則，分層多級截留、儲藏、利用和轉化營養物質機制等。這類方法投資省、工藝簡單、動力消耗少，但凈化功能受自然條件的制約。自然處理的主要模式有氧化塘、土壤處理法、人工濕地處理法等。

3. 深度處理（三級處理）

深度處理為進一步處理生化處理未能去除的污染物的凈化過程。深度處理通常由以下處理單元優化組合而成：混凝沉淀、膜技術等。①混凝沉淀法混凝沉淀法就是向廢水中投加混凝藥劑，使其中的膠體和細微懸浮物脫穩，并聚集為數百微米以至數毫米的礬花，進而可以通過重力沉降或其他固液分離手段予以去除的廢水處理技術。②膜分離技術膜分離法是利用特殊的薄膜對液體中的成分進行選擇性分離的技術。用于廢水處理的膜分離技術包括擴散滲析、電滲析、反滲透、超濾、微濾等幾種。根據膜的種類及其功能和推動力的不同，各種膜分離技術的特征和它們之間的區別如下所示。

③膜生物反應器（MBR）膜生物反應器工藝（MBR工藝）是膜分離技術與生物技術有機結合的新型廢水處理技術，也稱膜分離活性污泥法。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質截留住，水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質在反應器中不斷反應、降解。一方面，膜截留了反應池中的微生物，使反應池中的活性污泥濃度大大增加，使降解污水的生化反應進行得更迅速更，另一方面，由于膜的高過濾精度，保證了出水清澈透明從而省掉二沉池。因此，膜生物反應器工藝通過膜分離技術大大強化了生物反應器的功能。與傳統的生物處理方法相比，具有生化效率高、抗負荷沖擊能力強、出水水質穩定、占地面積小、排泥周期長、易實現自動控制等優點，是目前最有前途的廢水處理新技術之一。

四、養殖廢水處理模式

國內現有養殖廢水處理工藝模式主要可分為：種養結合、清潔回用、達標排放三種模式。

1. 種養結合模式種養結合模式是將畜禽養殖產生的糞便、有機物作為生產加工有機肥的基礎，為種植業提供有機肥來源，同時種植業產生的作物又能夠給畜禽養殖提供食源的一種循環發展經濟模式，是農業部提倡的四種發展模式之一。種植業和養殖業結合是畜禽養殖糞污處理與綜合利用的最有效途徑，但是他也需要大量與之配套的的土地作為支撐，就目前公司狀況家庭農場是最為符合種養結合模式的。主要工藝流程如下：

2. 清潔回用模式清潔回用是以綜合利用和提高資源化利用率為出發點，通過在養殖場高度集成節水的糞便收集方式（采用機械干清糞、高壓沖洗等嚴格控制生產用水，減少用水量）、遮雨防滲的糞便輸送儲存方式（場內實行雨污分流，糞水密閉防滲運輸）、糞便固液分離、液態糞水深度處理后回用和固體干糞資源化利用（堆肥、牛床或發酵床墊料，栽培基質、蘑菇種植、蚯蚓和蠅蛆養殖、碳棒燃料等）等處理利用方式，且符合資源化、減量化、無害化原則的糞便資源化利用模式。清潔回用模式的特征就是干糞和糞水經過處理后被回用。整個工藝流程環節多，工藝復雜，操作要求高，每個環節都要能夠穩定運行，才能實現回用目標。在選用具體工藝時，應該根據養殖場的養殖種類、養殖規模、糞便收集方式、當地的自然地理環境條件以及排水去向等因素，確定工藝路線及處理目標，并應充分考慮畜禽養殖廢水的特殊性，在實現綜合利用的前提下，優先選擇低運行成本的處理工藝，并慎重選用物化處理工藝。主要工藝流程如下：

3. 達標排放模式達標排放模式是在耕地畜禽承載力有限的區域，大型規模養殖場通過控制糞水產生量和污染物濃度；糞水通過厭氧、好氧生化處理、深度處理及氧化塘、人工濕地等自然處理，出水水質達到國家排放標準和總量控制要求；固體糞便通過堆肥發酵等方式生產有機肥。

主要工藝流程如下

五、總結

我國畜禽養殖污染排放量大、濃度高，如果依賴于工業化達標排放處理，既不經濟，亦不符合目前農村實際情況，因此首選走資源化循環利用的道路。針對養殖廢水處理方式和方法不是千篇一律、一成不變的，我們要根據場區所處地理位置和周邊環境的不同制定出水的要求，選擇符合法律法規和自身需求的處理工藝，最終實現無害化處理、資源化利用、生態化循環、規范化管理的目的。