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摘 要：通过对畜禽养殖污染情况分析、提出综合治理的新思路。并以一个大型生猪养殖场实施污染治理的实例和成效，阐述该模式的原理和关键技术。
关键词：猪场污染；治理方式；综合利用；案例分析
中图分类号 S828 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）24-109-03
1 引言
随着农村农业产业结构的调整，促进了畜牧业发展的步伐，特别是新世纪以来，大力发展绿色畜产品，使畜禽养殖业发展迅猛，畜禽养殖已成为农业增效，农民增收的重要途径，规模化集中饲养方式，有利于提高生猪饲养技术，防疫能力和管理水平，从而降低成本，增加经济效益。但随着畜牧业的发展，与之带来的是畜禽粪尿过渡集中和冲洗水大量增加，也带来了畜禽粪便污水大量增加并集中排放，对周围环境造成了极其严重的影响，制约了农业生产的可持续发展。
近年来，随着畜牧业的迅速发展，导致生猪养殖规模、养殖方式发生了显著变化，由原来的散户养殖向规模化、集约化养殖转变。与此同时，由于资金、技术等原因，大部份规模养猪场的粪便污水一直未得到充分利用，多数排放，导致产生的污染总量增加，程度加剧，范围扩大，成为滋生蚊蝇，细菌繁殖和疾病传播的源头，造成水质恶化，空气充满恶臭，在一定程度上影响了附近居民的正常生活。另一方面，猪粪便本身则是一种优质有机肥料，以沼气为纽带，利用厌氧发酵技术净化规模猪场污水并生产优质有机肥，可达到减少猪场污染，净化环境，实现农业可持续发展提供环境保障，创造更高的经济效益、社会效益和生态效益。
2 对畜禽污染物处理的新思路。
2.1 污水处理工艺流程 根据猪场废水具有良好的可生化性，废弃物中营养成份也比较齐全等特点，建设日处理300t污水站，结合生态工程的要求，处理工艺采用废水厌氧生产沼气和厌氧发酵出水综合利用的处理方法，以达到开发能源，治理污染，净化环境，综合利用的绿色生态环境治理工程的目的。由于采用低运行成本低投入的综合治理处理工艺，使本项目生态工程具有较好的示范和推广应用价值。工程产生的沼气，送到锅炉房，仔猪中温室，职工食堂和发电，满足生活、生产用能需要。
2.2 有机肥加工工艺流程 通过集粪池，采用堆放原料—加生物菌—翻搅—发酵—筛选—成品—包装—入库的方式生产有机肥。
2.3 沼液综合利用 沼液经过微生物分解，杀灭了有害病毒细菌和寄生虫卵，变成腐熟的液状肥料，通过设置贮存池，铺设管道，配备有机械喷灌设施，用于果园、牧草地、农田，实施喷灌、浇灌、滴灌，为生产绿色、有机农产品提供优质肥源。
3 猪场污染治理过程
3.1 调整养殖工艺 根据养猪场的生产能力，按照每天排放的污水量为300t，此排污量已结合工程的特点及饲养工艺的要求，在饲养工艺方面进行调整，进行清洁化生产。考虑到综合利用和有机肥生产的经济性，按清洁化生产的要求，不使用含高重金属的添加剂的饲料，以减少对周围生态环境的影响。
3.2 养殖场粪便排放治理 规划设计从下面6个方面考虑实现循环立体生态综合模式。（1）总体规模上控制。一是在养殖管理上采取干清粪方法，清除部分鲜粪可控制冲洗量；二是排水系统清污分流，场址范围集雨径流与猪栏清洗作两套分系统设计，源头上分离减少污水排放量；三是干湿粪分别收集，并且冲栏污水全部进入固液分离机，污染物含量降低，有利于厌氧消化和氧化效率的提高。（2）无害化处理，选用先进工艺技术。所有污水必须经过中温厌氧发酵工艺，经过21d的厌氧发酵，可去除污水中的CODcr70%左右，病毒细菌、大肠干菌、寄生虫杀灭率98%以上，无毒无味运行，消除蚊蝇孳生地，切断寄生虫生长周期，细菌指标达到卫生防疫要求，整个工艺运行全封闭进行，工作环境优美。（3）配套小型有机混合肥生产，为猪粪转化，上山进园、下地入田商品化利用创造途径。（4）利用场址周边广阔的农田、牧草地、果园和蔬菜地，沼液管道直接送达，全部回田实行有机肥无公害种植。（5）养猪场聘请产业化技术指导顾问，为农田、蔬菜地、牧草地以及果园种植户提供利用沼渣粪便、有机混合肥从事无公害果品生产的指导，在扩大还田面积的同时，实现有机无公害农产品产业化双赢。（6）猪—沼—草循环利用，大力种植二系杂交狼尾草、玉米、紫力苋、黑麦草等适应猪喂养的牧草，既可降低饲养成本，又可就近解决优质饲料来源，提高畜产品品质。
3.3 推广应用新成果 沼气池内增设玻璃钢面层和生物填料是福建省农业科学院研究课题的最新成果，该工艺可对厌氧发酵速度提高30%以上，产气率也提高30%以上，污水中大部分CODcr和BODss在厌氧发酵中被消化去除，即使在冬天0℃以下，池内温度仍为≥8℃，确保全年均恒温发酵生气（本工艺也可以用于零排放）。
4 养猪场污染综合治理实例
福州邑丰农业发展有限公司位于闽侯县大湖乡新塘自然村，地理位置天然形成，常年平均气温25℃左右，雨量充足，温度适宜，山清水秀，交通方便。公司非常重视环境污染问题，为了保护周围水体环境，决定对养猪场污水进行综合治理。经过我们现场考察，根据地理位置、地形布局及国家有关排污的法律、法规进行设计。
4.1 污水处理分析 该污水主要为生猪养殖废水，根据20 000头商品育肥猪存栏规模计算，每天排放污水量为260～300t，该污水处理设施设计规模定为300m3/d。设计废水处理水量：根据生化系统24h连续处理污水的特点，单位时间设计废水处理量设为：（300÷24）×1.2=15m3/h。
4.2 设计废水水质 根据对福州邑丰农业发展有限公司现场考察以及该行业传统冲洗养殖工艺的污水常规经验值，设计进水水质如表1。
表1 设计进水水质主要指标（mg/L）
[主要指标＼&CODcr＼&SS＼&NH4-N＼&BOD＼&污水水质＼&3800～4500＼&1000～1500＼&350～630＼&2000～2600＼&] 5 污染物的特点与处理方法
5.1 污水水质特点 （1）污水中含有大量沼渣；（2）污水的CODcr，氨氮，悬浮物，色素等主要污水指标值相对较高，特别是氨氮指标，处理难度极大；（3）废水主要污染物为有机畜禽污水；（4）废水中钙离子、镁离子等含量较高，系统易发生硬化；（5）废水中大肠杆菌等病原菌有残留，需后端消毒设施进行消灭；（6）排放的废水水质变化较大，且早晚周期性大；（7）污水酸碱度波动较大，常规潜水泵、预处理铁件等易发生腐蚀。
5.2 处理工艺的选择 由于废水中的主要污染物为高有机化合物，BOD5/CODcr值约为O.6，因此选择完全生化处理工艺，通过微生物将废水中的有机物降解成C02、H20等无毒无害的无机物，出水经过沉淀后可直接排放或回用灌溉；采用特制高效微生物使整个生化处理系统在运行过程中不产生臭味，不会影响周围空气质量。
5.3 预处理工艺 根据废水的特点，预处理系统选择如下处理工艺：废水→固液分离→沉渣池→格栅。其中，格栅主要拦截沉渣池不能沉淀的悬浮垃圾，避免对后续系统造成堵塞、损坏。
5.4 生化处理工艺 废水的生物处理主要为中温发酵厌氧处理和好氧处理。根据本废水的特点，处理工艺选择如下工艺：
雨污分离→沉沙池→集料池→固液分离→中温厌氧发酵池→二次中沉池→曝气池→沉淀池→三级养化塘→达标排放
5.5 工艺流程 有机畜禽污水采用生物法进行处理，我们采用固定化微生物节能曝气生化技术。本技术继承了传统生物池的优点，选用了网状悬浮滤料，解决了反复冲洗问题。固定化微生物节能曝气生物池所选用的微生物是高效微生物，提高了微生物的活性和适应性，可有效地降解污水中的芳烃、酚等难降解有机物，具有脱氮除磷功能。本工艺的最大特点是除臭，克服了传统生物处理工艺在污水处理的同时，散发恶臭，造成二次污染的问题，确保了污水处理站周围空气的质量（图1、图2）。
系统工艺流程如下：
图1 系统工艺流程路线
固体生产有机肥工艺流程如下：
图2 固体有机肥生产流程
5.5.1 沉渣池 沉渣池沉淀颗粒密度较大的固体悬浮物，如粪便，饲料渣，沙粒等，可以减轻后续处理压力及系统堵塞。沉渣池可以有效拦截50%以上的猪粪（固体污泥），可直接清理到猪粪堆放场。由于固液分离较为彻底，粪便与冲洗废水的停留发酵在第一环节被阻断，污水的主要指标大大减低，特别是总磷和氨氮值下降后，系统的后续部门才得以成功运行及达标排放。沉渣池采用轮流操作的设计方法，能方便沉渣池的干化及清理。
5.5.2 沉砂格栅池 格栅主要对沉渣池流出的固体悬浮物作进一步沉淀，以及拦截青草渣，猪毛，饲料渣等，是沉渣池的后续补充。经沉渣池和格栅组成的固液分离系统后，固体悬浮物可有效分离70%以上，从而大大降低了污水的污染物浓度。
5.5.3 中温厌氧发酵池 中温厌氧发酵池厌是污水处理工程的主体。 本方案采用全自动多功能循环多级中温厌氧发酵池，池内增设玻璃钢，布置生物填料。通过增设玻璃钢粉刷，可确保发酵池密封性能好，不渗水，不漏气且保持池内温度恒定。布置生物填料可使前处理分解速度加快，减轻后续处理压力。
增设中温玻璃钢工艺、布置生物填料是福建省农科院研究课题的最新成果，研究试验证明，该工艺可对厌氧发酵速度提高30%以上，产气率提高30%以上。
5.5.4 调节池 沼液进入调节池，调节池具有沼液储存、沼渣沉淀、承接厌氧池与好氧池的衔接等功能。
5.5.5 固定化微生物节能曝气生物池 经过调节池沉淀，固液分离、调节后污水自流入发酵池后进入固定化微生物节能曝气生物池内，通过生物膜吸附及污泥中微生物的生理代谢作用将废水中的有机物分解成C02、H20等无机物，从而使废水得到净化。
固定化微生物节能曝气生物池，是在固定化微生物技术的基础上，结合节能型曝气生物池发展而成的污水处理新工艺。与传统的曝气生物池相比，固定化微生物节能曝气生物池采用了一种特殊的具有大孔性网状结构的载体，载体的表面具有特殊化学性质，能牢固地吸附固定水中的细菌微生物。开孔采用大孔与微孔相结合的方式，大孔保持良好的水、液、固的接触条件，3项传质推动大大增加；微孔用于固定化微生物。同时，高效的微生物菌固定在载体上，单位体积生物量大，最高可达60g/L。
处理生猪养殖废水，固定化微生物节能曝气生物池水力停留时间为48～60h，溶解氧保持在3.75～6.00mg/L时，在保证处理效果较好的前提下耗电较低。
5.5.6 微生物菌种 我们采用的微生物菌种是国家工业微生物研究所主任、厦门大学博士生导师黄建忠研制、筛选的，专业用于生猪养殖废水处理，针对氨氮处理具有高效去除效果。其特征：细菌含量为50亿CFU/g，外观状态为棕色粉末，气味为奶油味。其优点：（1）可降解一系列对于天然细菌有毒性的难降解化合物。（2）在好氧及缺氧条件下均可生长。（3）可有效解决处理过程中的COD反弹。（4）含有硝化菌可以去除NH3-N。（5）较宽的温度适应范围（5～55℃），可提高污水厂冬季生物活性，保证处理效果，故可在高寒地区使用。（6）较好的pH值适应范围（6.0～9.0），接近8.0时效果最佳。（7）通过降解一些具有恶臭的有机物及含S化合物从而可以控制处理过程中的气味。（8）无毒无腐蚀性，直接使用时运输及储存均安全。（9）对有机物降解速度是普通活性污泥的100倍。
7 结论
这是一种比较经济适用型的综合治理模式。投入与运行成本都比较低，因地制宜，管理方便。实现循环利用、周年运行，达标排放之目的。
（责编：张长青）
关键词：猪场污染；治理方式；综合利用；案例分析
中图分类号 S828 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）24-109-03
1 引言
随着农村农业产业结构的调整，促进了畜牧业发展的步伐，特别是新世纪以来，大力发展绿色畜产品，使畜禽养殖业发展迅猛，畜禽养殖已成为农业增效，农民增收的重要途径，规模化集中饲养方式，有利于提高生猪饲养技术，防疫能力和管理水平，从而降低成本，增加经济效益。但随着畜牧业的发展，与之带来的是畜禽粪尿过渡集中和冲洗水大量增加，也带来了畜禽粪便污水大量增加并集中排放，对周围环境造成了极其严重的影响，制约了农业生产的可持续发展。
近年来，随着畜牧业的迅速发展，导致生猪养殖规模、养殖方式发生了显著变化，由原来的散户养殖向规模化、集约化养殖转变。与此同时，由于资金、技术等原因，大部份规模养猪场的粪便污水一直未得到充分利用，多数排放，导致产生的污染总量增加，程度加剧，范围扩大，成为滋生蚊蝇，细菌繁殖和疾病传播的源头，造成水质恶化，空气充满恶臭，在一定程度上影响了附近居民的正常生活。另一方面，猪粪便本身则是一种优质有机肥料，以沼气为纽带，利用厌氧发酵技术净化规模猪场污水并生产优质有机肥，可达到减少猪场污染，净化环境，实现农业可持续发展提供环境保障，创造更高的经济效益、社会效益和生态效益。
2 对畜禽污染物处理的新思路。
2.1 污水处理工艺流程 根据猪场废水具有良好的可生化性，废弃物中营养成份也比较齐全等特点，建设日处理300t污水站，结合生态工程的要求，处理工艺采用废水厌氧生产沼气和厌氧发酵出水综合利用的处理方法，以达到开发能源，治理污染，净化环境，综合利用的绿色生态环境治理工程的目的。由于采用低运行成本低投入的综合治理处理工艺，使本项目生态工程具有较好的示范和推广应用价值。工程产生的沼气，送到锅炉房，仔猪中温室，职工食堂和发电，满足生活、生产用能需要。
2.2 有机肥加工工艺流程 通过集粪池，采用堆放原料—加生物菌—翻搅—发酵—筛选—成品—包装—入库的方式生产有机肥。
2.3 沼液综合利用 沼液经过微生物分解，杀灭了有害病毒细菌和寄生虫卵，变成腐熟的液状肥料，通过设置贮存池，铺设管道，配备有机械喷灌设施，用于果园、牧草地、农田，实施喷灌、浇灌、滴灌，为生产绿色、有机农产品提供优质肥源。
3 猪场污染治理过程
3.1 调整养殖工艺 根据养猪场的生产能力，按照每天排放的污水量为300t，此排污量已结合工程的特点及饲养工艺的要求，在饲养工艺方面进行调整，进行清洁化生产。考虑到综合利用和有机肥生产的经济性，按清洁化生产的要求，不使用含高重金属的添加剂的饲料，以减少对周围生态环境的影响。
3.2 养殖场粪便排放治理 规划设计从下面6个方面考虑实现循环立体生态综合模式。（1）总体规模上控制。一是在养殖管理上采取干清粪方法，清除部分鲜粪可控制冲洗量；二是排水系统清污分流，场址范围集雨径流与猪栏清洗作两套分系统设计，源头上分离减少污水排放量；三是干湿粪分别收集，并且冲栏污水全部进入固液分离机，污染物含量降低，有利于厌氧消化和氧化效率的提高。（2）无害化处理，选用先进工艺技术。所有污水必须经过中温厌氧发酵工艺，经过21d的厌氧发酵，可去除污水中的CODcr70%左右，病毒细菌、大肠干菌、寄生虫杀灭率98%以上，无毒无味运行，消除蚊蝇孳生地，切断寄生虫生长周期，细菌指标达到卫生防疫要求，整个工艺运行全封闭进行，工作环境优美。（3）配套小型有机混合肥生产，为猪粪转化，上山进园、下地入田商品化利用创造途径。（4）利用场址周边广阔的农田、牧草地、果园和蔬菜地，沼液管道直接送达，全部回田实行有机肥无公害种植。（5）养猪场聘请产业化技术指导顾问，为农田、蔬菜地、牧草地以及果园种植户提供利用沼渣粪便、有机混合肥从事无公害果品生产的指导，在扩大还田面积的同时，实现有机无公害农产品产业化双赢。（6）猪—沼—草循环利用，大力种植二系杂交狼尾草、玉米、紫力苋、黑麦草等适应猪喂养的牧草，既可降低饲养成本，又可就近解决优质饲料来源，提高畜产品品质。
3.3 推广应用新成果 沼气池内增设玻璃钢面层和生物填料是福建省农业科学院研究课题的最新成果，该工艺可对厌氧发酵速度提高30%以上，产气率也提高30%以上，污水中大部分CODcr和BODss在厌氧发酵中被消化去除，即使在冬天0℃以下，池内温度仍为≥8℃，确保全年均恒温发酵生气（本工艺也可以用于零排放）。
4 养猪场污染综合治理实例
福州邑丰农业发展有限公司位于闽侯县大湖乡新塘自然村，地理位置天然形成，常年平均气温25℃左右，雨量充足，温度适宜，山清水秀，交通方便。公司非常重视环境污染问题，为了保护周围水体环境，决定对养猪场污水进行综合治理。经过我们现场考察，根据地理位置、地形布局及国家有关排污的法律、法规进行设计。
4.1 污水处理分析 该污水主要为生猪养殖废水，根据20 000头商品育肥猪存栏规模计算，每天排放污水量为260～300t，该污水处理设施设计规模定为300m3/d。设计废水处理水量：根据生化系统24h连续处理污水的特点，单位时间设计废水处理量设为：（300÷24）×1.2=15m3/h。
4.2 设计废水水质 根据对福州邑丰农业发展有限公司现场考察以及该行业传统冲洗养殖工艺的污水常规经验值，设计进水水质如表1。
表1 设计进水水质主要指标（mg/L）
[主要指标＼&CODcr＼&SS＼&NH4-N＼&BOD＼&污水水质＼&3800～4500＼&1000～1500＼&350～630＼&2000～2600＼&] 5 污染物的特点与处理方法
5.1 污水水质特点 （1）污水中含有大量沼渣；（2）污水的CODcr，氨氮，悬浮物，色素等主要污水指标值相对较高，特别是氨氮指标，处理难度极大；（3）废水主要污染物为有机畜禽污水；（4）废水中钙离子、镁离子等含量较高，系统易发生硬化；（5）废水中大肠杆菌等病原菌有残留，需后端消毒设施进行消灭；（6）排放的废水水质变化较大，且早晚周期性大；（7）污水酸碱度波动较大，常规潜水泵、预处理铁件等易发生腐蚀。
5.2 处理工艺的选择 由于废水中的主要污染物为高有机化合物，BOD5/CODcr值约为O.6，因此选择完全生化处理工艺，通过微生物将废水中的有机物降解成C02、H20等无毒无害的无机物，出水经过沉淀后可直接排放或回用灌溉；采用特制高效微生物使整个生化处理系统在运行过程中不产生臭味，不会影响周围空气质量。
5.3 预处理工艺 根据废水的特点，预处理系统选择如下处理工艺：废水→固液分离→沉渣池→格栅。其中，格栅主要拦截沉渣池不能沉淀的悬浮垃圾，避免对后续系统造成堵塞、损坏。
5.4 生化处理工艺 废水的生物处理主要为中温发酵厌氧处理和好氧处理。根据本废水的特点，处理工艺选择如下工艺：
雨污分离→沉沙池→集料池→固液分离→中温厌氧发酵池→二次中沉池→曝气池→沉淀池→三级养化塘→达标排放
5.5 工艺流程 有机畜禽污水采用生物法进行处理，我们采用固定化微生物节能曝气生化技术。本技术继承了传统生物池的优点，选用了网状悬浮滤料，解决了反复冲洗问题。固定化微生物节能曝气生物池所选用的微生物是高效微生物，提高了微生物的活性和适应性，可有效地降解污水中的芳烃、酚等难降解有机物，具有脱氮除磷功能。本工艺的最大特点是除臭，克服了传统生物处理工艺在污水处理的同时，散发恶臭，造成二次污染的问题，确保了污水处理站周围空气的质量（图1、图2）。
系统工艺流程如下：
图1 系统工艺流程路线
固体生产有机肥工艺流程如下：
图2 固体有机肥生产流程
5.5.1 沉渣池 沉渣池沉淀颗粒密度较大的固体悬浮物，如粪便，饲料渣，沙粒等，可以减轻后续处理压力及系统堵塞。沉渣池可以有效拦截50%以上的猪粪（固体污泥），可直接清理到猪粪堆放场。由于固液分离较为彻底，粪便与冲洗废水的停留发酵在第一环节被阻断，污水的主要指标大大减低，特别是总磷和氨氮值下降后，系统的后续部门才得以成功运行及达标排放。沉渣池采用轮流操作的设计方法，能方便沉渣池的干化及清理。
5.5.2 沉砂格栅池 格栅主要对沉渣池流出的固体悬浮物作进一步沉淀，以及拦截青草渣，猪毛，饲料渣等，是沉渣池的后续补充。经沉渣池和格栅组成的固液分离系统后，固体悬浮物可有效分离70%以上，从而大大降低了污水的污染物浓度。
5.5.3 中温厌氧发酵池 中温厌氧发酵池厌是污水处理工程的主体。 本方案采用全自动多功能循环多级中温厌氧发酵池，池内增设玻璃钢，布置生物填料。通过增设玻璃钢粉刷，可确保发酵池密封性能好，不渗水，不漏气且保持池内温度恒定。布置生物填料可使前处理分解速度加快，减轻后续处理压力。
增设中温玻璃钢工艺、布置生物填料是福建省农科院研究课题的最新成果，研究试验证明，该工艺可对厌氧发酵速度提高30%以上，产气率提高30%以上。
5.5.4 调节池 沼液进入调节池，调节池具有沼液储存、沼渣沉淀、承接厌氧池与好氧池的衔接等功能。
5.5.5 固定化微生物节能曝气生物池 经过调节池沉淀，固液分离、调节后污水自流入发酵池后进入固定化微生物节能曝气生物池内，通过生物膜吸附及污泥中微生物的生理代谢作用将废水中的有机物分解成C02、H20等无机物，从而使废水得到净化。
固定化微生物节能曝气生物池，是在固定化微生物技术的基础上，结合节能型曝气生物池发展而成的污水处理新工艺。与传统的曝气生物池相比，固定化微生物节能曝气生物池采用了一种特殊的具有大孔性网状结构的载体，载体的表面具有特殊化学性质，能牢固地吸附固定水中的细菌微生物。开孔采用大孔与微孔相结合的方式，大孔保持良好的水、液、固的接触条件，3项传质推动大大增加；微孔用于固定化微生物。同时，高效的微生物菌固定在载体上，单位体积生物量大，最高可达60g/L。
处理生猪养殖废水，固定化微生物节能曝气生物池水力停留时间为48～60h，溶解氧保持在3.75～6.00mg/L时，在保证处理效果较好的前提下耗电较低。
5.5.6 微生物菌种 我们采用的微生物菌种是国家工业微生物研究所主任、厦门大学博士生导师黄建忠研制、筛选的，专业用于生猪养殖废水处理，针对氨氮处理具有高效去除效果。其特征：细菌含量为50亿CFU/g，外观状态为棕色粉末，气味为奶油味。其优点：（1）可降解一系列对于天然细菌有毒性的难降解化合物。（2）在好氧及缺氧条件下均可生长。（3）可有效解决处理过程中的COD反弹。（4）含有硝化菌可以去除NH3-N。（5）较宽的温度适应范围（5～55℃），可提高污水厂冬季生物活性，保证处理效果，故可在高寒地区使用。（6）较好的pH值适应范围（6.0～9.0），接近8.0时效果最佳。（7）通过降解一些具有恶臭的有机物及含S化合物从而可以控制处理过程中的气味。（8）无毒无腐蚀性，直接使用时运输及储存均安全。（9）对有机物降解速度是普通活性污泥的100倍。
7 结论
这是一种比较经济适用型的综合治理模式。投入与运行成本都比较低，因地制宜，管理方便。实现循环利用、周年运行，达标排放之目的。
（责编：张长青）