研究养殖牲畜污水处理技术的选择和模式论文
时间：2021-08-31摘要：通过简要介绍规模化畜禽养殖场污水处理的常用方法， 为畜禽养殖污水处理技术的选择与适宜污水处理模式的构建提供参考。
关键词：畜禽； 污水； 处理技术；
随着我国畜禽养殖业规模化、集约化的发展， 在畜禽养殖成本降低及养殖效率提升的同时， 畜禽粪便排放密度亦逐渐增加， 畜禽养殖污染已成为我国农业面源污染的最大来源之一[1].如何解决畜禽粪污对环境的污染是当前畜牧业亟需解决的问题；其中， 畜禽粪污水处理成本高、工艺复杂是影响畜禽粪污处理的因素之一；因此， 除需在养殖中进行“减量化”生产外[2], 如何对畜禽养殖污水进行无害化处理亦尤为关键；特别在畜禽养殖粪污的“达标排放”模式中， 畜禽养殖污水处理方法及技术的选择是决定畜禽粪污水处理成本及工艺的重要因素[3].因此， 本文简要介绍规模化畜禽养殖场污水处理的常用方法， 为畜禽养殖粪污的处理提供参考。
目前的污水处理技术主要分为物理技术、化学技术、生物技术和自然处理技术 （图1） .
一般污水的处理工艺模式都由这四个技术单元依次或重复交叉组成， 同类技术单元所采用的具体技术主要根据所处粪水处理阶段需求进行合理选择[3].
1、物理技术
物理技术如格栅、筛网、固液分离、沉淀、过滤、气浮及膜浓缩等为养殖污水处理的常见技术；物理技术一般放置于污水处理技术流程中的最前端， 如通过格栅、筛网、固液分离、沉淀等去除污水中的悬浮或固体物质， 便于后续的处理。
其中， 气浮法是向污水中通入空气或其他气体产生气泡， 利用高度分散的微小泡黏附污水中密度小于或接近于水的微小颗粒污染物， 形成气浮体， 从而上浮到水面， 以分离去除水中细小颗粒， 实现固液分离的一种方法；其可以有效降低水中某些污染物质， 是具有物理处理功能， 同时又具有化学絮凝功能的一种方法[4].而膜浓缩分离技术是在20世纪初出现， 20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜的孔径一般为微米级， 依据其孔径的不同 （或称为截留分子量） , 可将膜分为微滤膜 （MF） 、超滤膜 （OF） 、纳滤膜 （NF） 和反渗透膜 （RO） 等。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能。因此， 被广泛用作养殖粪水的浓缩和生化处理法中污泥与出水的分离[5].
2、生物技术
生物技术是污水处理中常用技术， 主要依据微生物进行污水的处理， 依据微生物的种类主要分为好氧生物处理及厌氧生物处理技术。
2.1 好氧生物处理技术
好氧生物处理技术是利用好氧微生物 （包括兼性微生物） 在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物， 使其稳定、无害化的处理方法。主要包括活性污泥法及生物膜法两大类。
活性污泥法是污水生物处理的一种方法。该法是在人工充氧条件下， 对污水和各种微生物群体进行连续混合培养， 形成活性污泥[6].利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用， 以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离， 大部分污泥再回流到曝气池， 多余部分则排出活性污泥系统的一种处理方法， 典型的活性污泥法是由初沉池、曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成， 其具体流程如图2所示。
生物膜法是在充分供氧条件下， 利用生物膜进行污水处理的一种方法[7].生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统， 其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为厌氧层、好氧层、附着水层、运动水层。在污水处理构筑物内设置微生物生长聚集的载体 （一般称填料） , 在充氧的条件下， 微生物在填料表面聚附着形成生物膜， 经过充氧的污水以一定的流速流过填料时， 生物膜中的微生物吸收分解水中有机物， 使污水得到净化， 同时微生物得到增殖， 生物膜随之增厚。当生物膜增长到一定厚度时， 向生物膜内部扩散的氧受到限制， 其表面仍是好氧状态， 而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态， 并最终导致生物膜的脱落。随后， 填料表面还会继续生长新的生物膜， 周而复始， 使污水得到净化[7].
2.2 厌氧生物处理技术
厌氧生物处理技术是污水处理中常用的一种方法， 是在厌氧条件下， 兼性厌氧和厌氧微生物群体将有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程， 又称为厌氧消化处理技术。畜禽粪水有机物浓度高， 且碳、氮比例适中， 厌氧处理产气性能较稳定。因此， 畜禽粪便厌氧处理工程常为沼气工程， 以便将畜禽粪便污染治理与能源开发结合[8].
废水厌氧生物处理 （沼气发酵） 工艺按微生物的凝聚形态可分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法。厌氧活性污泥法包括传统消化池， 如水压式沼气池、完全混合式厌氧反应器 （CSTR） 、厌氧接触工艺 （AC） 、厌氧挡板反应器 （ABR） 、升流式厌氧污泥床 （UASB） 等；厌氧生物膜法包括厌氧生物滤池 （AF） 、厌氧流化床 （AFBR） 和厌氧生物转盘等[9].
2.3 厌氧-好氧组合处理技术
厌氧生物处理工艺能直接处理高浓度有机废水， 且污泥量产量低， 耗能低， 运行成本低， 但该处理技术使出水得有机物浓度高， 氮磷去除效果差， 不能达到排放标准。好氧生物处理工艺可使出水有机物浓度低， 氮磷去除效果较好， 但投资能耗高、运行费用高[9].因此， 将厌氧、好氧生物处理工艺组合技术可降低处理成本同时， 达到排放标准。采用该组合可以充分利用厌氧、兼性厌氧、好氧微生物的代谢活动分解废水中的有机污染物， 将有机物、氮和磷等作为微生物的营养被微生物利用， 最终分解为稳定的无机物或合成细胞物质而作为污泥由水中分离， 从而使废水得到净化[9].其常见技术流程如图3所示。
3、化学技术
化学处理技术也是污水处理中常用技术， 如絮凝、电解、消毒等。但化学处理中， 有些技术成本较高， 因此需要在后续较清洁的污水中处理， 如消毒技术， 有时添加消毒剂或臭氧等对出水中仍有可能存在较多的病原微生物进行杀灭。电解技术是利用电化学在电极反应过程中直接或间接产生大量氧化能力极强的羟基自由基， 以达到分解有机物目的的一种方法， 电解法对于粪水中难以生物降解的有机物具有很强的氧化去除能力。因此， 被广泛应用于养殖粪水好氧处理后的深度处理及消毒[10].
4、自然处理技术
自然处理技术中常见的是人工湿地和氧化塘系统。人工湿地系统是模仿自然生态系统中的湿地， 主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用， 对污水、污泥进行处理的一种技术。植物是人工湿地的重要组成部分， 通常选取芦苇、茭白、美人蕉等作为湿地植物， 具有良好的`景观和生态效应[11].
自然处理中， 常用的另一种方法是氧化塘；氧化塘是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。通常是将土地进行适当的人工修整， 建成池塘， 并设置围堤和防渗层， 依靠塘内生长的微生物来处理污水；主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。氧化塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。按照塘内微生物的类型和供氧方式来划分， 氧化塘可以分为厌氧塘、兼性塘、好氧塘、曝气塘[11].
5、小结
对于大型规模化畜牧场， 达标排放模式可以解决种养结合模式所需的土地紧缺问题， 而畜牧业的“微利润”要求污水在达标排放同时， 必须尽可能的节约污水处理成本， 简化污水处理工艺。因此， 选择合理的畜禽养殖污水处理技术尤为关键。
污水处理技术的选择应根据污水的成分及特点， 在综合考虑经济、资源成本的前提下， 根据粪水处理阶段的技术需求， 对各物理、化学、生物及自然处理技术进行技术选择， 进而构建适宜的污水处理模式。
参考文献
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