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 禽畜养殖废水产生及禽畜养殖废水处理技术  
 

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禽畜养殖废水产生
        1头猪每天排放的污水量相当于7人生活产生的废水,1头牛每天排放的废水量更超过22人生活产生的废水。禽畜养殖业已成为环境污染的重要因素。国家环保总局已发布《畜禽养殖业污染物排放标准》,着手治理畜禽养殖场和养殖区的污染难题。
这一标准的制定,表明我国继工业污染防治、城市环境治理之后,又将治理农业污染问题纳入了视野范围。据介绍,这一标准适用于集约化、规模化的畜禽养殖场和养殖区,不适用于畜禽散养户。它旨在鼓励生态养殖,推动畜禽养殖业可持续健康发展;促进畜禽场在废弃物处理过程中考虑资源化利用,减少末端污染物处理量。
据调查,目前我国养殖场平均规模是猪场650头,鸡场22000只,其中中小型畜禽养殖业的养殖数占养殖总量的70%以上,所造成的污染是全国养殖业污染的主要部分。为有效控制养殖业的污染,标准不仅严格控制养殖场的排污,也将为数众多的中小养殖场列为控制对象。
       畜禽粪便造成的污染危害日渐突出,一是养殖场排放的污染物量大,目前,全国大中型畜禽养殖场已达14000多家,每年排放的粪水及粪便总量超过19亿t,据国家环境保护总局对全国23个省(区)、市畜禽养殖业污染状况调查表明,畜禽粪便产生量为同期工业固体废弃物产生量的2.4倍;二是质差,养殖场排放的粪尿污水化学需氧量(COD)平均超标53倍,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。
       废水厌氧生物处理法又称“厌氧消化”。废水生物处理法之一种。利用厌氧微生物以降解废水中的有机污染物,使废水净化的方法。其机理是在厌氧细菌的作用下将污泥中的有机物分解,最后产生甲烷和二氧化碳等气体。完全厌氧消化过程可分三个阶段:①污泥中的固态有机化合物借助于从厌氧菌分泌出的细胞外水解酶得到溶解,并通过细胞壁进入细胞,在水解酶的催化下,将多糖、蛋白质、脂肪分别水解为单糖、氨基酸、脂肪酸等;②在产酸菌的作用下,将第一阶段的产物进一步降解为较简单的挥发性有机酸,如乙酸、丙酸、丁酸等;③在甲烷菌的作用下,将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷和二氧化碳。影响因素有温度、pH值、养料、有机毒物、厌氧环境等。厌氧生物处理的优点:处理过程消耗的能量少,有机物的去除率高,沉淀的污泥少且易脱水,可杀死病原菌,不需投加氮、磷等营养物质。但是,厌氧菌繁殖较慢,对毒物敏感,对环境条件要求严格,最终产物尚需需氧生物处理。近年来,常应用于高浓度有机废水的处理。
禽畜养殖废水处理技术:
1、厌氧处理技术
目前比较成熟的是通过沼气综合利用工艺——利用沼气设施对污染物进行厌氧消化降解,分离出的固态物处理后还田“消化”。我国最早将畜禽粪便用于厌氧处理是以生产沼气为目的,而随着畜牧业的迅猛发展,畜禽粪便造成的环境污染日渐突出,人们开始将厌氧处理用于以畜禽粪便环境污染物处理为主要目的,而生产沼气只作为附加产物。邓良伟等采用内循环厌氧反应器处理猪场废水,BOD5去除率为95.8%,悬浮物去除率78.5%,沼气产气率达1.5~3m3/d。厌氧处理的优点是处理的最终产物恶臭味减少,产生的甲烷气可以作为能源利用,缺点是NH3挥发损失多,处理池体积大,而且只能就地处理与利用。为克服这些缺点,在美国的Ohio州发明了一种厌氧消化器,该装置可以有效地控制恶臭气体产生,大大缩短处理时间,而且体积仅是厌气处理池的百分之一。它的缺点是,需要一定的投资,且操作要十分小心。我国各地均有沼气池处理畜禽粪便,但受到一次性投资过大,如常年存栏3000头猪的大型养殖场建设沼气综合利用工程约需投资100万元,年运行经费高达5万元左右,并且沼气池长期效果受温度影响较大,冬季产气量小,夏季产气量大,沼液和沼渣等副产品难以盈利也导致许多已建的沼气工程运行困难,甚至许多大型现代化沼气设施也处于闲置状态(如北京苇沟猪场沼气池)。针对此,政府应充分认识养殖场综合利用设施的公益性,从税收、土地价格及银行贷款等方面制定更优惠的专项扶持政策,以降低沼气工程建设成本和沼气使用设备的生产成本,扩大沼气出售的利润空间。如浙江省的经验表明只要扶持措施到位,沼气综合利用法不仅适用于集约化畜禽养殖场,甚至适用于家庭养殖及生活污水处理。
2、好氧处理技术
       好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下,好氧微生物降解有机物,使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用·废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主),作为营养源进行好氧代谢。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应,逐级释放能量,最终以低能位的无机物质稳定下来,达到无害化的要求,以便返回自然环境或进一步处置。废水好氧生物处理的最终过程表明有机物被微生物摄取后,通过代谢活动,约有三分之一被分解、稳定,并提供其生理活动所需的能量;约有三分之二被转化,合成为新的原生质(细胞质),即进行微生物自身生长繁殖。后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分,通常称其剩余活性污泥或生物膜,又称生物污泥。在废水生物处理过程中,生物污泥经固—液分离后,需进行进一步处理和处置。
好氧生物处理的反应速度较快,所需的反应时间较短,故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以,目前对中、低浓度的有机废水,或者说BOD浓度小于500mg/L的有机废水,基本上采用好氧生物处理法。
在废水处理工程中,好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。
在养殖废水处理中,采用好氧技术对粪尿及废水进行生物处理方面的研究以间歇曝气为特点的序批式反映器工艺居首,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。但由于采用好氧处理工艺需建大型处理装置,投资大,能耗高,运行费用昂贵。邓良伟等(2004)采用厌氧-加原水-间歇曝气新工艺处理畜禽污水,其处理效果与序批式反映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、需氧量分别降低38.6%、11.8%、16.4%和95.9%,并能回收沼气,此工艺已成功应用于杭州灯塔养殖总场废水处理工程,且处理效果良好。
堆肥是处理各种有机废弃物的有效方法之一,加拿大用作物秸秆、木屑和城市垃圾等与畜禽粪便一同堆肥腐熟后作商品肥。英国近年开展了利用庭院绿化废物与猪粪一同混合堆粪处理的试验研究。泰国ChongrakPolprasert和美国P.Y.Yang等学者研究出低投资的堆粪技术。由于畜禽粪尿污染严重性和处理的困难,英国和其他欧洲国家已开始将养殖工序由水冲式清洗粪便转回到传统的稻草或作物秸秆铺垫吸粪,然后实施堆肥利用方式。
3、禽畜养殖废水的堆肥处理技术
       好氧堆肥是在有氧条件下,好氧菌对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动,把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物,同时释放出可供微生物生长活动所需的能量,而另一部分有机物则被合成新的细胞质,使微生物不断生长繁殖,产生出更多生物体的过程。工艺流程主要是:前处理~主发酵~后发酵~后处理~贮存。原料的预处理:包括分选、破碎以及含水率及碳氮比的调整。首先去除废物中的金属、玻璃、塑料和木材等杂质,并破碎到40毫米左右的粒度,然后选择堆肥原料进行配料,以便调整水分和碳氮比,可以使用纯垃圾,垃圾和粪便之比为7:3或者垃圾与污泥之比为7:3进行混合堆肥。原料的发酵阶段:我国大都采用一次发酵方式,周期长达30天,目前采用二次发酵方式,周期一般用20天,一次发酵是好氧堆肥的中温与高温两个阶段的微生物代谢过程,具体从发酵开始,经中温、高温然后到达温度开始下降的整个过程,一般需要10—12天,高温阶段持续时间较长。二次发酵指物料经过一次发酵后,还有一部分易分解和大量难分解的有机物存在,需将其送到后发酵室,堆成1—2米高的堆垛进行二次发酵并腐熟。当温度稳定在40℃左右时即达腐熟,一般需20—30天。后处理阶段:是对发酵熟化的堆肥进行处理,进一步去除堆肥中前处理过程中没有去除的杂质和进行必要的破碎过程、经处理后得到的精制堆肥含水在30%左右,碳氮比为15—20。贮存阶段:贮存是指堆肥处理前必须加以堆存管理,一般可直接存放,也可装袋存放。但贮存时要注意保持干燥通风,防止闭气受潮。分为三个过程:起始阶段、高温阶段、熟化阶段。堆肥过程影响因素有:供氧量要适当,实际所需空气量应为理论空气量的2—10倍;含水量在50%-60%为宜,55%最理想,此时微生物分解速度最快,水的作用有二:一是溶解有机物,参与微生物的新陈代谢,二是调节堆肥温度,温度过高时通过水分的蒸发,带周一部分热量;碳氮比要适当,一般认为城市垃圾为20—35之间;碳磷比为75—150;PH值,当有机污泥做堆肥原料时,需要进行PH调整,堆肥过程开始时,由于酸性菌作用,PH为5.5—6.0,堆肥结束后,PH为8.5—9.0。主要的设备有:磁选机,BJD型普通锤式破碎机,振动格筛,低温破碎机。

 
 
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