集约化猪场环境污染治理研究综述_陶朝辉

集约化猪场环境污染治理研究综述陶朝辉陈安国浙江大学华家池校区动物科技学院(310029)集约化猪场的大量粪尿及臭味导致的环境污染问题已为大众注目。本文探讨了猪粪尿的好氧处理、厌氧处理及厌氧—好氧联合处理方法,并介绍了基于土壤和水生植物系统的生态处理方法和近年来国内外研究较多的人工湿地方法。然后,从猪舍设计、营养、生态角度介绍环境污染的综合治理措施。对于臭气治理也介绍了相应的一系列措施。1问题的提出大规模集约化猪场,每天都排放大量粪尿和污水。一个万头规模的猪场每年产粪尿量为3万吨以上,而每天的污水排放量为100～150吨。如果对这些排出物不进行适当处理,必然会引起严重的危害,其危害主要表现在以下方面:臭气猪粪尿发酵产生臭气,危害人畜健康。传染病粪尿污染引起微生物的大量繁殖。污染水质猪粪尿污染地表水和地下水。2猪粪尿污水处理方法厌氧处理工艺、好氧处理工艺及厌氧—好氧联合处理工艺是目前国内大中型猪场粪尿污水处理的主要方法。2.1厌氧处理(AnaerobicProcess)厌氧处理工艺即厌氧甲烷化,是有多种微生物类群参与的生物化学过程,大致分为产酸和产甲烷两个阶段。产酸阶段主要是水解和发酵菌群将复杂的有机物分解为简单的有机物,进而降解为各种有机酸;产甲烷阶段主要是将各种有机物转化为CH4和CO(沼气)。近年来,国内外致力于厌氧生物处理工艺的研究,开发了一系列新型厌氧处理反应器。如UASB(上流式厌氧污泥床工艺)、UBF(上流式厌氧污泥过滤器)。其中探讨得最多的是UASB,氨和碳去除率达95%。猪粪尿在厌氧处理之前,一般需经固液分离,液体进入厌氧处理消化器(AnaerobicDigestor),固体常利用好氧方法进行堆肥处理。2.2好氧处理(AerobicProcess)好氧处理是利用微生物在有氧存在的条件下对猪粪尿进行处理的工艺。一方面是采用好氧技术对猪粪尿及废水进行处理;另一方面是对经固液分离的猪粪尿单独或与其它物质一起进行堆肥发酵。如芬兰多数农场采用的“Quantor-Composer”畜禽粪便处理设备。其基本工艺流程如下:粪尿沉淀池废液厌氧处理沼气发热、发电沉淀物发酵有机肥料8←锯末等在发酵过程中,粪便中的有机物在喜热微生物的作用下,发生如下反应:有机物+O2喜热微生物45℃～65℃CO2+H2O+热量+微生物菌体(完全无味)尿素部分发生如下反应:CO(NH2)2+H2O+4O2喜热微生物2NO-3↓+2H3O++CO2←(无味)该过程把尿素转变为NO-3,可被植物直接吸收利用,并且无味。对猪粪尿及废水进行处理的好氧技术有:氧化沟(塘)法、活性污泥法、曝气塘技术、生物滤床法等。2.3厌氧—好氧联合处理(CombinedAnaerobic-AerobicProcess)采用厌氧—好氧联合处理的原因是:在污水厌氧处理过程中,处理后的活水仍具一定的臭味,各项指标尚未完全达到规定的排放标准,所以要求做进一步的好氧处理。厌氧—好氧联合处理包括厌氧处理系统和好氧处理系统两部分,好氧处理系统一般作为二级净化,其大概工艺如下图:猪场排除物固液分离器调节池厌氧反应器※↑↑粪渣经堆肥发酵后作肥料沼气好氧处理(如氧化塘、曝气塘)果园、鱼塘等据B.Montuelle(1992)设计的厌氧—好氧联合处理系统的运行分析,整个系统的COD(化学需氧量)去除率为98%,BOD(生物需氧量)去除率为99.4%,SS(固体悬浮物)去除率为96%,N去除率为·3·当代畜牧1999年第2期·综述·93%,P去除率为99%。厌氧—好氧联合处理工艺处理高浓度有机污水性能十分稳定,进水水质和负荷波动对出水水质影响甚微,且在使用管理上较方便。然而,厌氧阶段氮去除率的提高尚待进一步研究。3自然处理(NaturalTreatment)自然处理系统是指利用大自然对污水自我净化的原理而设计的污水处理系统。自然处理系统可分为土地处理系统和水生植物处理系统。3.1土地处理系统(Soil-BasedSystems)3.1.1快速渗滤系统(RapidInfiltrationSystems)是以补给地下水,使污水再生为目的的系统。适用于渗透性能十分良好的土壤。Kopchynski(1995)等研究表明,土壤湿度和污水预处理对氮的去除率有影响。3.1.2慢速渗滤系统(SlowRateSystems)适用于渗透性能良好的土壤和蒸发量小的地区。Nelson(1995)等发现近河森林地下水中氨的去除率因土壤排水种类及土壤排水系统在水平面下的深度而变化,与一年中的时间变化无关。更多的研究集中于废水灌溉对土壤环境的影响。3.1.3地表径流系统(OverlandFlow)适用于地面具2%～8%坡度的、透水性较差的粘土和重粘土地块,污水在地块高端散布开后,沿地面均匀漫流,在下段设集水渠。3.2水生植物系统(A