养殖废水处理工艺：解决畜禽养殖废弃物污染的关键

养殖废水处理工艺：解决畜禽养殖废弃物污染的关键

1.养殖废水水量水质特点

随着我国畜禽养殖业集约化、规模化、现代化的快速发展，畜禽养殖废弃物带来的环境问题日益突出。我国畜禽养殖污染防治工作严重滞后于行业发展，治理、治理应用技术示范推广力度不够，已成为农村、城郊面源污染的主要因素和社会经济可持续发展的重要制约因素。畜禽养殖废弃物主要包括畜禽粪便、养殖废水、死尸、医疗废弃物等，其中废水问题极为严重。由于废水“三高”特点使得废水处理工艺相对复杂，本文就养殖业（集约化养猪场）常用的废水处理工艺进行讲解。

根据猪只不同阶段饮水量不同，其废水产生量见表1。

养猪场废水的主要特点是：有机物浓度高、悬浮物多、色度深、细菌数量多。由于有大量的动物粪便和尿液，NH-N浓度很高。废水中的污染物主要以固体和溶解碳水化合物的形式存在，使废水表现出较高的BOD5、CODcr、SS和色度。污染物不易生物降解。另外，废水中含有大量的N、P等营养物质。养殖废水水质情况见表2：

2.废水处理方法的种类

废水处理的基本方法是利用各种技术手段，将废水中所含的污染物分离去除，或将其回收利用，或将其转化为无害的物质，以净化水质。

处理污水的方法很多，一般可以归纳为三类，即物理处理、化学处理和生物处理。

1.物理治疗

通过物理作用将废水中不溶性悬浮污染物（包括油膜、油滴）分离回收的方法，可分为重力分离法、离心分离法和筛分截留法。属于重力分离法的处理单元有沉淀、气浮（气浮）等，相应的所用处理设备有沉砂池、沉淀池、油分离器、气浮池及其辅助装置；离心分离法本身是一个处理单元，所用处理设备有离心机和旋流分离器；筛分截留法有筛网截留和过滤两个处理单元，前者所用处理设备为格栅和筛网，后者则采用砂滤器和微孔过滤器。基于热交换原理的处理方法也属于物理处理法，其处理单元有蒸发和结晶等。

2.化学处理

通过化学反应和传质，将废水中以溶解或胶体物质形式存在的污染物分离除去或转化为无害物质的一种废水处理方法。在化学处理法中，基于加入试剂产生化学反应的处理单元有：混凝、中和、氧化-还原等；而基于传质的处理单元有：萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换、电渗析和反渗透等。后两种处理单元统称为膜分离技术。其中，利用传质的处理单元既有化学作用，又有相关的物理作用，因此也可以从化学处理法中分离出来，成为另一类处理方法，称为物理化学法。

3.生物处理

通过微生物的新陈代谢，将废水中溶液、胶体、细悬浮液中的有机污染物转化为稳定、无害物质的废水处理方法。根据微生物的不同，生物处理可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两类。

好氧生物处理在废水生物处理中应用最为广泛。根据工艺方法不同，好氧生物处理又分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥法本身是一个处理单元，有多种运行方式。生物膜法的处理设备有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床等。生物氧化池法又称自然生物处理法。厌氧生物处理法又称生物还原处理法，主要用于处理高浓度有机废水及污泥。

3、养殖废水处理工艺

根据废水排放特性、水质特点及场地出水要求，工艺流程分为三个部分：第一部分为预处理，去除水中的悬浮物、浮油等，降低后续处理的负荷，防止堵塞后续处理（特别是生化处理）单元，影响处理效果，主要采用物理、化学处理方法；第二部分为生化处理，是整个处理工艺的核心，通过微生物的新陈代谢，将废水中的可溶性有机物分解；第三部分为深度处理，利用物理、化学处理方法，进一步去除水中的污染物，确保出水达到排放标准。

1.预处理

无论采用何种工艺或综合措施处理畜禽废水，都必须采取一定的预处理措施。预处理可以降低废水的污染负荷，避免较大的固体或杂物进入后续处理工艺，造成堵塞或损坏设备。针对废水中颗粒较大或易沉淀的物质，畜禽养殖业采用过滤、离心、沉淀等固液分离技术进行预处理，其中常用的有筛分法和沉淀法。筛分法常见的工艺有格栅和固液分离。格栅用于养殖污水场污水收集池的前端，其主要作用是去除废水中的树枝、枯草、塑料袋、输精管、注射器等较大的漂浮物，避免影响后端的固液分离；固液分离是养殖废水处理必不可少的主要工艺之一，甚至是核心工艺之一。 其主要作用是去除废水中的粪便，降低后端废水处理难度，减少生化运行负荷。常见的固液分离机有振动筛固液分离机、转鼓式固液分离机，根据不同的养殖工艺采用不同的固液分离机，以达到最佳的分离效果。鑫达牧业将固液分离步骤列入养殖场废弃物处理的关键步骤，可降低后续处理的难度，同时大幅降低处理成本。为此，鑫达牧业投入大量人力，研发出属于自己的专利分离机，这是一种组合式振动分离机，可以满足不同养猪工艺分离的需求。沉淀法常用的工艺有沉砂池和沉淀池。

固液分离器

2.生化处理（二级处理）

由于养殖废水具有高可生化性的特点，在养殖废水处理中越来越多地出现生化处理技术。生化处理按其工作原理可分为厌氧生化处理、好氧生化处理和自然处理。

①厌氧生化处理

厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，利用厌氧细菌对污水中的有机物进行分解、代谢和消化，大大降低污水中有机物含量并产生沼气的一种高效污水处理方法。在厌氧处理过程中，废水中的有机物经过大量微生物的共同作用，最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨气。

常用的方法有：完全混合式厌氧消化器（CSTR）、厌氧接触反应器、厌氧滤池（AF）、升流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧流化床（AFB）、升流式固体反应器（USR）等。目前，国内养殖场废水处理主要采用升流式厌氧污泥床和升流式固体反应器工艺。

②好氧生化处理

好氧处理的基本原理是利用微生物在有氧条件下分解有机物，并合成自身细胞（活性污泥），在好氧处理中，可生物降解的有机物最终能被完全氧化成简单的无机物质。

该法主要有活性污泥法、生物滤池法、生物转盘法、生物接触氧化法、序批式活性污泥法、A/O法、氧化沟法等。

③自然处理技术

自然处理法是利用自然水体、土壤和生物的物理、化学和生物综合作用净化污水，其净化方法主要有过滤、截留、沉淀、物理化学吸附、化学分解、生物氧化和生物吸收等，其原理涉及生态系统中的物种共生、物质循环原理、结构功能协调原理、分级多级截留、储存、利用和转化营养物质的机制等。该类方法投资少、工艺简单、能耗低，但净化功能受自然条件制约。自然处理的主要方式有氧化塘、土壤处理法、人工湿地处理法等。

3.深加工（三级加工）

深度处理是对生物处理无法去除的污染物进行进一步处理的净化工艺。深度处理通常是以下处理单元的优化组合：混凝沉淀、膜技术等。

①混凝沉淀法

混凝沉淀是向废水中添加混凝剂，使废水中的胶体及细小悬浮物失去稳定状态，聚集成数百微米至数毫米的矾状絮体，然后通过重力沉淀或其他固液分离方法去除的废水处理技术。

②膜分离技术

膜分离是利用特殊膜选择性分离液体成分的技术。用于废水处理的膜分离技术包括扩散透析、电渗析、反渗透、超滤、微滤等。各种膜分离技术的特点及其差异如下所示，具体取决于膜的类型、其功能和驱动力。

③膜生物反应器（MBR）

膜生物反应器工艺（MBR工艺）是将膜分离技术与生物技术有机结合的一种新型污水处理技术，又称膜分离活性污泥法。它是利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可分别控制，难降解物质在反应器中继续反应降解。一方面，膜将微生物截留在反应池中，大大提高了反应池中活性污泥的浓度，使得降解污水的生化反应进行得更迅速、更彻底。另一方面，由于膜的过滤精度高，出水清澈透明，从而无需设置二沉池。因此，膜生物反应器工艺通过膜分离技术，大大增强了生物反应器的功能。 它与传统生物处理方法相比具有生化效率高、耐负荷冲击强、出水水质稳定、占地面积小、排泥周期长、易于实现自动控制等优点，是目前最有发展前景的新型废水处理技术之一。

4.养殖废水处理模型

我国现有的养殖废水处理工艺模式主要可分为种养一体化、清洁回用、达标排放三种模式。

1.种养结合

种养一体化模式是利用畜禽养殖产生的粪污和有机质作为生产加工有机肥的基础，为种植业提供有机肥来源，同时种植业所产作物又可为畜禽养殖提供饲料的循环发展经济模式，是农业部倡导的四种发展模式之一。

种养结合是处理和综合利用畜禽粪便最有效的方式，但也需要大量的配套土地作为支撑。从目前公司情况来看，家庭农场最适合种养结合。主要工艺流程如下：

2. 清洁再利用模式

清洁再利用是在综合利用、提高资源利用率的基础上，融合养殖场高度节水的粪污收集方式（采用机械干粪清运、高压冲洗等方式，严格控制生产用水，降低用水量）、防雨防渗的粪污运输贮存方式（养殖场实行雨污分离，粪污运输密闭防渗）、粪污固液分离、液态粪污深度处理后再利用、固态干粪污资源化利用（堆肥、牛床或发酵垫料、栽培基质、蘑菇栽培、蚯蚓蛆养殖、炭棒燃料等）等加工利用方式，符合资源化、减量化、无害化原则的粪污资源化利用模式。

清洁回用模式的特点是将干粪、粪水处理后再利用，整个工艺环节多、工艺复杂、操作要求高，每个环节都要能稳定运行才能达到回用目标。在选择具体工艺时，应根据养殖场的养殖类型、养殖规模、粪便收集方式、当地自然地理环境条件、排水去向等因素确定工艺路线和处理目标，充分考虑畜禽养殖废水的特殊性，在实现综合利用的前提下，优先考虑运行成本低的处理工艺，慎重选择物理、化学处理工艺。主要工艺流程如下：

3. 排放合规模式

达标排放模式是在耕地和畜禽承载能力有限的区域，规模化养殖场控制粪便产生量和污染物浓度；通过厌氧、好氧生化处理、深度处理、氧化塘、人工湿地等对粪便进行自然处理，出水水质达到国家排放标准和总量控制要求；固体粪便通过堆肥发酵生产成有机肥。

主要工艺流程如下

五、结论

我国畜禽养殖污染排放量大、浓度高，如果靠工业化排放处理来达标，既不经济，也不符合农村现状。因此，走资源循环利用的道路是首选。养殖废水的处理方式和方法并不是千篇一律、一成不变的，要根据场地地理位置、周边环境制定用水要求，选择符合法律法规和自身需求的处理工艺，最终达到无害化处理、资源化利用、生态循环、规范管理的目的。

本文作者为新达牧业环保部技术推广助理闫鹏飞