養(yǎng)殖污水處理設(shè)備的綜述
1. 引言
近年來， 隨著我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)，規(guī)?；?、集約化的畜禽養(yǎng)殖業(yè)得以迅猛發(fā)展，成為我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。但是這些養(yǎng)殖場的發(fā)展一方面滿足了城市居民對肉類、禽蛋類食物的大量需求，也成為污染水體的重要污染源。我國每年畜禽養(yǎng)殖的廢水排放量超過１００億噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過全國工業(yè)廢水與生活廢水排放量總和。同時(shí)畜禽廢水水量波動大，含渣量、有機(jī)物和氮磷濃度高，處理技術(shù)不夠成熟，管理運(yùn)行成本高[1]。目前我國有很多規(guī)模化養(yǎng)殖場開展了畜禽養(yǎng)殖廢水的處理工作，可是規(guī)?；B(yǎng)殖場的廢水處理出水水質(zhì)絕大部分尚未達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)不及工業(yè)廢水處理達(dá)標(biāo)率的一半[2]。因此禽畜養(yǎng)殖業(yè)大力發(fā)展所帶來的環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重，它不僅影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且還危及生態(tài)安全，已成為人們普遍關(guān)注的社會問題。目前，我國每年約產(chǎn)生畜禽糞便 45 億噸，其化學(xué)需氧量（COD）遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國工業(yè)廢水和生活污水之和[3]。畜禽養(yǎng)殖污染已成為繼工業(yè)污染、生活污染之后的第三大污染源，成為我省農(nóng)村污染的主要原因之一。因此，為有效減少畜禽養(yǎng)殖廢水對環(huán)境的污染，我省畜禽養(yǎng)殖業(yè)的穩(wěn)步健康發(fā)展，因地制宜地研究開發(fā)畜禽廢水、低成本的處理技術(shù)迫在眉睫。
2. 畜禽養(yǎng)殖廢水處理的工藝現(xiàn)狀
國內(nèi)外畜禽養(yǎng)殖場廢水的處理技術(shù)多種多樣，其中按工藝的主體和組合方式可以分為三種處理模式，分別是以物化處理為主體、以生化處理為主體和物化與生化處理相結(jié)合的組合工藝。
2.1 以物化處理為主體的組合工藝
日本的Kazuyoshi Suzuki[4]等人提出了一個(gè)包括結(jié)晶、曝氣、靜沉三個(gè)單元的連續(xù)處理實(shí)際豬場污水的反應(yīng)裝置，該裝置主要通過前期結(jié)晶預(yù)處理和后期沉淀相結(jié)合，主要以物化的方式去除水中的污染物。之后Kazuyoshi Suzuki等人[5]又進(jìn)一步研究出通過曝氣結(jié)晶和成型鳥糞石沉降從豬場廢水中去除和回收磷的具有雙重功能的簡易裝置，在沉降污泥之前進(jìn)行包括鳥糞石、脫水、堆肥等多級處理，這種組合工藝污泥中不僅操作簡單，而且針對畜禽廢水高濁度高懸浮物的特點(diǎn)，解決了污泥中存在大量懸浮性固體的難題。
2.2 以生化處理為主體的組合工藝
傳統(tǒng)的還田利用和自然處理模式[6]由于受土地的限制已不能滿足城市近郊大量畜禽廢水處理的要求，因此迫切需要找到一種經(jīng)濟(jì)、的工業(yè)化處理模式來處理土地受限地區(qū)的畜禽廢水處理。經(jīng)過幾十年的研究和應(yīng)用，畜禽養(yǎng)殖廢水厭氧處理工藝已經(jīng)比較成熟，常用的工藝包括完全混合式厭氧反應(yīng)器（CSTR），厭氧濾池（AF），厭氧序批式反應(yīng)器（ASBR），厭氧擋板反應(yīng)器（ABR），厭氧復(fù)合反應(yīng)器（UBF），內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC），式厭氧污泥床（UASB）等[7-14]。盡管厭氧生物處理能直接處理高濃度畜禽廢水，并能回收能源[15-17]，
但厭氧處理出水中污染物濃度仍然很高，特別是氨氮基本沒有去除，排入水體后，對環(huán)境的影響仍然很大，需要進(jìn)一步后處理。同時(shí)由于好氧生物工藝直接處理高濃度畜禽廢水能耗高，運(yùn)行費(fèi)用昂貴[18]。采用厭氧-好氧聯(lián)合處理工藝是目前公認(rèn)的經(jīng)濟(jì)方法。目前我國大部分規(guī)?；i場都采用厭氧-好氧工藝處理養(yǎng)殖場廢水，由于SBR工藝可以在一個(gè)構(gòu)筑物中完成生物降解和污泥沉淀兩種作用，減少了全套二沉池和污泥回流設(shè)施，同時(shí)又能脫氮除磷，在厭氧一好氧工藝組合中得到了廣泛的應(yīng)用。SBR工藝主要有兩種組合方式，一種是將厭氧控制在水解階段，后接SBR工藝，如具有占地面積小,處理效率好,運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)的水解—SBR工藝[19-20]。另一種是厭氧反應(yīng)器后接SBR工藝，如沉淀-UASB-SBR工藝及“CSTR+SBR”工藝[21-23]。兩種處理工藝的組合均有各自的優(yōu)點(diǎn)，水解處理相對厭氧處理工藝，能顯著縮短處理時(shí)間，提高處理負(fù)荷，同時(shí)厭氧處理又有較高的去除效率，各有利
弊。
2.3 畜禽養(yǎng)殖廢水處理存在的問題
近年來雖然有越來越多的規(guī)?；B(yǎng)豬場采用了一些新工藝，引進(jìn)了新的技術(shù)設(shè)備，但還是存在一些問題，主要有以下幾個(gè)方面：
1.某些技術(shù)設(shè)備及工藝在研究過程中忽略了養(yǎng)殖場的總體運(yùn)行成本，致使運(yùn)行管理成本高成為畜禽廢水處理正常運(yùn)行的制約因素。
2.養(yǎng)殖廢水中豐富的氮磷都是的資源，這些放錯(cuò)位置的資源很容易被人忽視。
3.沒有從源頭上控制畜禽養(yǎng)殖廢水的排放，增大了廢水處理的難度和處理成本，不符合可持續(xù)發(fā)展社會的思想。
3. 畜禽養(yǎng)殖廢水處理的趨勢
3.1 廢水處理與能源回收、農(nóng)業(yè)綜合利用相結(jié)合
盡管目前有很多處理畜禽養(yǎng)殖廢水的技術(shù)，但是處理成本成為畜禽廢水處理的制約因素，同時(shí)也不符合可持續(xù)發(fā)展的思路，為了解決這一矛盾，今后應(yīng)該著力研究通過廢水處理與回收能源和農(nóng)業(yè)的綜合利用（有機(jī)農(nóng)業(yè)）相結(jié)合降低豬場的運(yùn)行成本的組合工藝。豬場廢水等畜禽廢水中含有大量豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，在處理過程中對這些有用的資源進(jìn)行回收和再利用，可以充分利用在廢水處理過程中所產(chǎn)生的可回收生物能源。豬場廢水中的有機(jī)物經(jīng)過厭氧消化產(chǎn)生了大量的可燃?xì)怏w，主要包括甲烷、氫氣等，這些氣體具有很高的熱值，經(jīng)過凈化可以作為能源進(jìn)行再利用，傳統(tǒng)上被用作燃料，通常是用來加熱和發(fā)電，減少了能耗成本和環(huán)境質(zhì)量的惡化。在處理畜禽沖洗廢水時(shí)，將其與畜禽糞污結(jié)合起來，可以利用USR反應(yīng)器這種結(jié)構(gòu)簡單、適用于高懸浮固體原料的反應(yīng)器，原料從底部得到快速消化。未消化的生物質(zhì)固體顆粒和沼氣發(fā)酵微生物靠自然沉降滯留于消化器內(nèi)，上清液從消化器上部溢出。同時(shí)使用悶曬式太陽能熱水池，可充分利用太陽能加熱，提高反應(yīng)溫度，即使在在冬季也可較好的運(yùn)行。其次在能源再利用方面，污水和鮮糞進(jìn)入U(xiǎn)SR反應(yīng)器，經(jīng)厭氧反應(yīng)器出來的沼氣（含有細(xì)小雜志以及硫化氫等腐蝕性氣體）經(jīng)脫水、脫硫凈化塔進(jìn)入貯氣罐，進(jìn)入用氣單元使用。這種采用USR反應(yīng)池與沼氣生產(chǎn)相結(jié)合的污水處理工藝處理畜禽污水，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖、沼氣、供熱及供電一體化的新型處理模式具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
3.2 廢水處理與資源回收相結(jié)合
畜禽廢水處理的組合工藝中常常忽略對廢水的水質(zhì)特征缺乏細(xì)致的了解，氮和磷是的資源，污水中排放的氮磷是氮磷消耗的重要途徑。目前，污水中氮磷的去除和回收主要通過化學(xué)和生物的方法。其中對磷的去除和回收的方法中，普通的化學(xué)除磷方法回收率一般為90%以上，但添加藥劑后還需調(diào)回pH值，且藥劑成本較高。更有研究表明，污泥回收75%的磷可減少3%～3.8%的污泥干固體質(zhì)量?；厥樟缀螅勰喾贌蠡曳值漠a(chǎn)量也將顯著下降，可減少12%～48%。而且鳥糞石除磷工藝產(chǎn)生的污泥體積很小，僅是化學(xué)除磷產(chǎn)生的污泥體積的49%。同時(shí)較為關(guān)注的吹脫加藥結(jié)晶的方法，主要是利用吹脫曝氣提高水中的pH值以提高水溶液中磷酸鹽的過飽和度，并利用水中的堿度或投加的鈣鎂等離子生成化學(xué)沉淀，投加少量藥劑既可達(dá)到較高的回收率，較普通化學(xué)除磷方法節(jié)省了一定的藥劑成本。
3.3 把末端治理與源頭控制相結(jié)合
目前畜禽廢水處理的大部分工藝都是對已有的污染進(jìn)行處理，并沒有深入考慮從源頭上減少企業(yè)對周圍環(huán)境的污染。大力推廣干清糞工藝和合理設(shè)計(jì)規(guī)劃養(yǎng)殖場內(nèi)部結(jié)構(gòu)與設(shè)施，有助于從源頭上減少畜禽廢水對受納水體的污染，也減少了污水處理的難度和費(fèi)用。同時(shí)應(yīng)著力宣傳使用綠色飼料和添加劑，減少飼料中有毒有害或容易富集的添加劑如重金屬等，不僅能從源頭上減少污染物的產(chǎn)生，也有利于畜禽養(yǎng)殖工業(yè)的健康長效發(fā)展。
（1）畜禽養(yǎng)殖業(yè)是一個(gè)低利潤行業(yè)，一般無法承受耗費(fèi)較高的污水處理工藝。因此對于畜禽養(yǎng)殖廢水的處理只能采用投資少、運(yùn)行和管理成本低且效果好的工藝。尋找節(jié)能的處理方法在資源與能源問題日益的今天尤為重要，開發(fā)具有節(jié)能處理畜禽廢水的處理設(shè)備和組合工藝是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、建設(shè)和諧社會的重要途徑，以物化和生化處理結(jié)合的組合工藝以其經(jīng)濟(jì)性和性將會受到越來越多的關(guān)注。
（2）去除廢水中污染物的同時(shí)有效回收和利用資源是未來畜禽廢水處理的一個(gè)方向，不僅可以提高系統(tǒng)的去除率，回收利用的資源和能源還能大大減少系統(tǒng)的運(yùn)行成本。
（3）將末端治理與源頭控制相結(jié)合，從根本上減少畜禽廢水處理的運(yùn)行和處理成本，推廣清潔生產(chǎn)，改革企業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，是今后畜禽廢水處理首要的發(fā)展趨勢。

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