“畜地平衡”模式在规模养猪废水处理中的应用研究进展

2016年第52卷第4期FeaturedSurvey“畜地平衡模式在规模养猪废水处理中的应用研究进展敖子强，桂双林，付嘉琦，熊继海，王顺发，江成(江西省科学院能源研究所，江西南昌330096)摘要：生猪养殖业的规模化发展在带来集聚经济效益的同时也带来了一系列环境问题，其中废水处理难度大导致污染范围增加。根据当地的土地承载力，因地制宜地选择合适的“畜地平衡”模式对污水进行处理，减少污染物的外排同时将废水中的氮磷营养元素转化为人们生产和生活需要的各种物质，其中生长速度快、生物量大的能源植物可作为猪饲用的青饲料或沼气的原料进行循环利用，解决环境问题的同时产生经济效益。关键词：能源植物；畜地平衡；养猪废水；达标排放；循环利用中图分类号：$815．4文献标识码：A中国是全球的生猪生产和消费大国，近几年随着猪场规模化进程加快，猪场废弃物日益增多，但由于配套的废弃物处理技术相对滞后，导致猪场废弃物进入环境造成生态失衡，引发诸多环境问题⋯，目前畜禽养殖业已成为继工业污染源之后的第二大污染源。猪场废弃物如猪粪本身具有能源和肥料价值，向环境中大量排放不仅造成环境污染也是对资源的巨大浪费。猪场粪便可通过一定的资源化处理使其产生生物能源和高营养的肥料，提高其利用效率；猪场废水含有高浓度有机物和氮磷等营养物质，基金项目：国家自然科学基金资助项目(41263006，2014BAC04B02)；江西省科技厅资助项目(20124ACBO1200，20122BBG70086，20113BCB24017，20133ACF60005，20123BBF61150)；江西省科学院资助项目(赣科院字(2013)19号一O6，产学研项目2013—11，2013一XTPH1—14，2013H003)作者简介：敖子强(1975一)，男，贵州德江人，博士，副研究员，主要从事环境科学与工程研究工作，E—mail：aoziqiang628@163．corn通讯作者：熊继海(1961一)，男，江西南昌人，研究员，主要从事环境科学与工程研究工作，E—mail：xjh6110@vip．sina．corn未达标的废水排放至环境中会对地表水、地下水和土壤造成不同程度的污染l2l。据统计数据显示，2012年江西省出栏生猪3700万头，排放固体粪便1350万t，排放废水8100万m，向环境中排放COD—NH，一N、TP分别为160万t、4万t和0．25万t。因此，如何合理有效处理规模化猪场废弃物成为当前环境保护、资源节约议题中迫切需要解决的问题，养猪场废弃物的处理技术研究对实现规模化养猪场废弃物的资源化、无害化具有重大参考意义。l养猪废水的常规处理为解决养殖业的环境污染问题，多年来养猪企业、相关专家和学者研发出多项成果技术应用于养猪污水治理。目前主要有3种废水处理模式：“自然处理”模式、“达标排放”模式和“畜地平衡”模式。“自然处理”模式是过去散养农户将产生的粪污废弃物主要用做肥料或就近排放，利用土地、水体等自然生态系统进行自净。目前有一些远离城市、经济中固亳澈东患囝瀚慧FeaturedSt~rvey欠发达、土地宽广、地价低廉、气候相对比较温和的小规模养殖场仍采用氧化塘、天然或人工湿地等自然系统对猪场粪便、污水进行处理，并做到达标排放。“自然处理”模式主要针对农户少量散养或者小规模的养猪场，对周边的环境要求高，耐冲击负荷的能力低。“达标排放”模式也称为工业化处理模式，适合养殖粪污排放量大且养殖场周围合理范围内的农田无法消纳的地区，其工艺流程通常包括固液分离、厌氧消化、好氧降解。厌氧部分主要是厌氧微生物利用养猪废水含有可生化性较强的大量有机物为养料生长繁殖，大量去除可溶性的有机物，降低养猪废水的COD、BOD等生化指标及部分氮、磷等营养元素，同时可以杀死病菌、减少臭味以及回收沼气作为能源，通常可以采用地下沼气池，也可采用地上反应器如完全混合式厌氧反应器(CSTR)、厌氧滤池(AF)、厌氧序批式反应器(ASBR)、厌氧挡板反应器(ABR)、厌氧复合反应器(UBF)、上流式厌氧污泥床(UASB)、内循环厌氧反应器(IC)等工艺技术；好氧部分是指好氧微生物在曝气条件下利用厌氧出水中的有机物和氮磷等营养元素生长繁殖，进一步降低养猪废水的氨氮等生化指标及部分有机物和磷等营养污染物，通常采用活性污泥法、接触氧化法、生物转盘、氧化沟、序批式反应器(SBR)、膜生物法(MBR)等工艺方法。好氧工序能耗高，处理1m。污水耗电2～4kWh，同时机械设备多，维护管理量大，导致运转费用高，1m污水运转费在2．0元左右l3]。据测算一家年出栏万头生猪的养猪场，采用“达标排放”模式处理养猪废水，一年需投入10万元左右的费用。目前国内有多家规模化养殖场已建成“达标排放”模式的废水处理装置，但绝大部分企业因为运行管理费用太高超过