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畜禽养殖专业化与规模化集中饲养方式,有利于提高饲养技术、 防疫能力和管理水平, 与传统方式即农户分散饲养相比,规模化饲养可大大提高生产效率和饲料转换率,降低生产成本,增加经济效益。但畜禽规模化饲养也造成粪尿过度集中和冲洗水大量增加,给生态环境带来极大压力。据国家环境保护总局对全国 23 个省(区)、 市规模化畜禽养殖业污染状况调查表明, 畜禽粪便产生量为工业固体废弃物产生量的 2 .4 倍,畜禽粪便化学需氧量(COD)远远超过我国工业废水和生活污水化学需氧量排放量之和。许多地区畜禽养殖带来的污染已经或正在成为当地环境主要污染源。目前畜禽养殖所带来的严重污染已引起政府、 养殖场业主、 污染治理研究和设计者的重视,相继开发了不同处理工艺,并建立了各式畜禽养殖污水处理工程,主要有还田模式、 自然处理模式和工业化处理模式。自贡市生猪养殖污水厌氧处理设备自贡市生猪养殖污水厌氧处理设备
工业化处理模式包括厌氧处理、 好氧处理以及厌氧 - 好氧处理等不同处理组合系统。对那些地处经济发达的大城市近郊、 土地紧张且无足够农田消纳粪便污水或进行自然处理的规模较大养殖场, 采用工业化处理模式净化处理畜禽粪便污水为宜。工业化处理模式主要优点一是占地少;二是适应性广, 不受地理位置限制; 三是季节温度变化的影响较小。其主要缺点一是投资大, 每万头猪场粪便污水处理投资约 120 万～150 万元; 二是能耗高, 每处理 1m3污水约耗电 2～4kW •h;三是运转费用高, 每处理 1m3污水需运转费 2 .0 元左右; 四是机械设备多,维护管理量大;五是需专门技术人员管理。韩国、 意大利和西班牙等国少部分养殖场应用该模式处理粪便污水,而日本则大量应用该模式, 美国亦开始该模式的研究与应用; 我国目前已有相当多的养殖场采用该模式处理粪便污水。畜禽养殖粪便污水厌氧处理工艺通常有*混合式厌氧反应器、 厌氧滤池、 厌氧挡板反应器、 厌氧复合反应器、 上流式厌氧污泥床和内循环厌氧反应器等。畜禽养殖粪便污水含有高浓度的悬浮物和NH+4- N,影响了高效厌氧反应器的效率。徐洁泉等对厌氧复合反应器、 上流式厌氧污泥床和厌氧挡板反应器处理猪粪过筛液运行性能试验结果表明,几种反应器的运行指标基本*,综合比较厌氧复合反应器略优于上流式厌氧污泥床, 上流式厌氧污泥床略优于厌氧挡板反应器。且温度对反应器性能的影响更大,发酵温度 10℃段时化学需氧量负荷 1 .9～2 .3g / L •d,装置平均产气率 0 .32～0 .51L / L •d, 化学需氧量平均去除率 82 .2% ～91 .0% ; 发酵温度 15℃段时负荷化学需氧量 2 .5～2 .6g / L•d, 装置平均产 气率 0 .57～0 .59L/ L •d;发酵温度 25℃段时化学需氧量负荷 5 .5～5 .7g/ L •d, 装置平均产气率 1 .93～2 .01L/ L •d。好氧工艺早期主要采用活性污泥法、 接触氧化法、 生物转盘、 氧化沟和缺氧 - 好氧法等工艺, 这些工艺处理养殖场废水脱 N 效果均差, 其中缺氧 - 好氧法虽能取得较好脱 N 效果,但需要污泥回流和高比例混合液回流,一般还需加碱。而采用间歇曝气处理猪场废水其有机物与 N、 P 去除效果较好, 此后以间隙曝气为特点的序批式反应器广泛应用于猪场废水处理中, 且绝大多数获得较好有机物与 N、 P 去除效果, 并建立了规模生产试验装置。由于养殖场废水系高浓度有机废水, 采用好氧处理工艺直接进行处理则需对废水进行稀释,或采用很长的水力停留时间(一般 6d 以上, 有的甚至长达 16d, 这都需建大型处理装置, 投资大,能耗高, 运行费用昂贵,如意大利某生产性序批式反应器处理猪场废水试验运行费用高达 3 欧元/ m3 [ 29 ]。高浓度有机废水采用厌氧 - 好氧联合处理工艺是*的较经济方法。目前采用厌氧 - 好氧工艺处理养殖场废水尚少见报道,且已有的厌氧 - 好氧工艺处理养殖场废水报道, 其处理效果均很差,主要是好氧后处理对厌氧消化液污染物去除效果差。Ng W .G .
采用序批式反应器工艺处理猪场废水厌氧消化液其NH+4- N 去除率仅 68 .7%。徐洁泉等
采用接触氧化法处理猪场废水厌氧消化液其出水化学需氧量 > 500mg/ L, NH+4-N > 200mg/ L。Jung Jeng Su 等采用序批式反应器工艺处理猪场废水厌氧消化液得出同样结果, 总凯氏N 去除率仅42 .4%～71 .1% ,化学需氧量去除率仅 10%～40%。杨虹等试验发现间歇曝气处理猪场废水厌氧消化液其NH 3 - N 去除率 < 60% , 出水中NH+4- N 浓度为 600mg/ L 左右, Liao C .M .等 [ 32 ] 采用间歇曝气处理猪场废水厌氧消化液其总 N 去除率达 30% , NH+4- N 去除率为 40%。一些研究者针对厌氧消化液处理效果差的问题,研究提出改进方法一是加碱,改善了NH+4- N 去除效果,但对总 N 去除无效果。二是加C 源,主要添加葡萄糖、 甲醇 [ 26 ] 和乙酸, 这些方法虽取得较好处理效果, 但需增添装置投资, 工作强度和运行费用亦大幅增加。厌氧 - 加原水 - 间歇曝气(简称 Anarwia 工艺)是由我国研制开发的畜禽养殖污水处理新工艺, 即将大部分畜禽养殖废水进行厌氧消化后,出水再与小部分未经厌氧消化的养殖废水混合, 然后采用间歇曝气序批式反应器处理混合水,该 Anarwia 工艺处理效果与序批式反应器直接处理工艺相同, 但其水力停留时间、 工程投资、 剩余污泥量、 需氧量同比分别降低 38 .6%、 11 .8%、 16 .4%和 95 .9% , 并能回收沼气。若不计沼气收益,Anarwia 工艺处理费用比序批式反应器工艺低 47 .5% ; 若计沼气收益则 Anarwia 工艺处理费用仅有序批式反应器工艺的 9 .1% ,说明 Anarwia 工艺颇具优势,并已成功应用于畜禽养殖污水处理工程,且处理效果良好。现阶段我国规模化养殖场大多建在距离大城市较远的地区,饲养规模不大。因此粪便污水处理应优先考虑还田利用模式,剩余的再采用自然处理模式,即采用还田与自然处理相结合的综合利用处理模式,在前 2 种模式无条件实施时,再考虑工业化处理模式。但随着社会经济的发展,用于消纳或处理粪便污水土地将越来越少,加之还田与自然处理模式均带来二次污染,工业化处理模式必将受到更广泛关注,并成为今后的研究重点。无论采用何种处理模式,综合利用优先、 减量化、 资源化、 无害化和运行费用低廉化应是畜禽养殖污水处理的首要原则。