固液分離技術(shù)在禽糞便處理技術(shù)的應(yīng)用
1 畜禽養(yǎng)殖廢水對(duì)環(huán)境的危害
規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)每天排放的廢水量大、集中，并且廢水中含有大量污染物，如重金屬、殘留的獸藥和大量的病原體等，因此如不經(jīng)過(guò)處理就排放于環(huán)境或直接農(nóng)用，將會(huì)造成當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和農(nóng)田的嚴(yán)重污染。
1.1 對(duì)水體的污染
養(yǎng)殖業(yè)廢水屬于富含大量病原體的高濃度有機(jī)廢水，直接排放進(jìn)入水體或存放地點(diǎn)不合適，受雨水沖洗進(jìn)入水體，將可能造成地表水或地下水水質(zhì)的嚴(yán)重惡化。由于畜禽糞尿的淋溶性很強(qiáng)，糞尿中的氮、磷及水溶性有機(jī)物等淋溶量很大，如不妥善處理，就會(huì)通過(guò)地表徑流和滲濾進(jìn)入地下水層污染地下水。對(duì)地表水的影響則主要表現(xiàn)為，大量有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入水體后，有機(jī)物的分解將大量消耗水中的溶解氧，使水體發(fā)臭；當(dāng)水體中的溶解氧大幅度下降后，大量有機(jī)物質(zhì)可在厭氧條件下繼續(xù)分解，分解中將會(huì)產(chǎn)生甲烷、硫化氫等有毒氣體，導(dǎo)致水生生物大量死亡；廢水中的大量懸浮物可使水體渾濁，降低水中藻類的光合作用，限制水生生物的正?；顒?dòng)，使對(duì)有機(jī)物污染敏感的水生生物逐漸死亡，從而進(jìn)一步加劇水體底部缺氧，使水體同化能力降低；氮、磷可使水體富營(yíng)養(yǎng)化，富營(yíng)養(yǎng)化的結(jié)果會(huì)使水體中硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度過(guò)高，人畜若長(zhǎng)期飲用會(huì)引起中毒，而一些有毒藻類的生長(zhǎng)與大量繁殖會(huì)排放大量毒素于水體中，導(dǎo)致水生動(dòng)物的大量死亡，從而嚴(yán)重地破壞了水體生態(tài)平衡；糞尿中的一些病菌、病毒等隨水流動(dòng)可能導(dǎo)致某些流行病的傳播等。
1.2 對(duì)農(nóng)田及作物的影響
畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢水中含有較多的氮、磷、鉀等養(yǎng)分，如能做到合理施用可有效地提高土壤肥力，改良土壤的理化特性，促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)。但如果未經(jīng)任何處理就直接、連續(xù)、過(guò)量的施用，則會(huì)給土壤和農(nóng)作物的生長(zhǎng)造成不良的影響，如引起作物徒長(zhǎng)、返青、倒伏，使產(chǎn)量大大降低，推遲成熟期，影響后續(xù)作物的生產(chǎn)等。廢水中的大量有機(jī)物質(zhì)在土壤中不斷累積，雖然可為土壤中棲居的小動(dòng)物、昆蟲、真菌、細(xì)菌等提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和適宜的環(huán)境，但也可導(dǎo)致一些病原菌大量孳生引起病蟲害的發(fā)生；此外，大量有機(jī)物的積累也會(huì)使土壤呈強(qiáng)還原性，而強(qiáng)還原性的條件不僅影響作物的根系生長(zhǎng)，而且易使土壤中原本處于惰性狀態(tài)的有害元素得到還原而釋放；大量無(wú)機(jī)鹽在土壤中的積聚則會(huì)引起作物的鹽害。
1.3 礦物元素和重金屬污染
一方面，在畜禽飼料中大量添加的無(wú)機(jī)磷約75%為植酸磷，由于植酸磷不能被動(dòng)物吸收利用而直接排出體外，引起污染。另一方面，各飼料廠和養(yǎng)殖場(chǎng)均普遍采用高銅、高鐵、高鋅等微量元素添加劑，由于這些金屬元素的吸收率和利用率都很低易隨糞便排出體外進(jìn)入環(huán)境，已成為我國(guó)的一大環(huán)境公害。
1.4 殘留獸藥的污染
在畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中，為了防治畜禽的多發(fā)性疾病，常在飼料中添加抗菌素和其他藥物，這些藥物隨飼料進(jìn)入動(dòng)物消化道后，短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入動(dòng)物血液循環(huán)，最終絕大多數(shù)的藥物經(jīng)腎臟過(guò)濾隨尿液排出體外，只有極少部分的藥物和抗菌素殘留在動(dòng)物體內(nèi)。大量研究表明，大多數(shù)飼料用抗菌素都有殘留，只是殘留量大小不同。隨著科技水平的不斷提高，人們發(fā)現(xiàn)抗生素作為飼料添加劑使用，對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境已造成了嚴(yán)重的負(fù)面后果。首先，使畜禽體內(nèi)的耐藥病原菌或變異病原菌不斷產(chǎn)生并不斷向環(huán)境中排放；其次，畜禽不斷向環(huán)境中排泄這些抗生素或其代謝產(chǎn)物，使環(huán)境中的耐藥病原菌與變異病原菌不斷產(chǎn)生。這兩者反過(guò)來(lái)又刺激生產(chǎn)者增加用藥劑量、更新藥物品種，這就造成了“藥物污染環(huán)境→耐藥或變異病原菌產(chǎn)生→加大用藥劑量→環(huán)境被進(jìn)一步污染”的惡性循環(huán)。另外，畜禽產(chǎn)品中藥物殘留進(jìn)入環(huán)境后，可能轉(zhuǎn)化為環(huán)境激素或環(huán)境激素的前體物，從而直接破壞生態(tài)平衡并威脅人類的身體健康。
1.5 微生物污染
畜禽體內(nèi)的微生物主要是通過(guò)消化道排出體外，通過(guò)養(yǎng)殖場(chǎng)廢物的排放進(jìn)入環(huán)境從而造成嚴(yán)重的微生物污染。如果對(duì)這些糞污不進(jìn)行無(wú)害化處理，大量的有害病菌一旦進(jìn)入環(huán)境，不僅會(huì)直接威脅畜禽自身的生存，還會(huì)嚴(yán)重危害人體健康。
2 畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢水處理的基本方法與步驟
國(guó)內(nèi)外對(duì)規(guī)?；笄輬?chǎng)糞水的處理方法主要有綜合利用和處理達(dá)標(biāo)排放兩大類。綜合利用是生物質(zhì)能多層次利用、建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)和保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的好途徑。但是，目前由于我國(guó)畜禽場(chǎng)飼養(yǎng)管理方式落后，加上綜合利用前厭氧處理的不到位，常使畜禽糞水在綜合利用的過(guò)程中產(chǎn)生許多問(wèn)題，如廢水產(chǎn)生量大、成分復(fù)雜、處理后污染物濃度仍很高、所用稀釋水量多和受季節(jié)灌溉影響等。對(duì)于處理達(dá)標(biāo)排放的來(lái)講，雖然國(guó)內(nèi)外所用的工藝流程大致相同，即固液分離-厭氧消化-好氧處理。但是，對(duì)于我國(guó)處于微利經(jīng)營(yíng)的養(yǎng)殖行業(yè)來(lái)講，建設(shè)該類糞污處理設(shè)施所需的投資太大、運(yùn)行費(fèi)用過(guò)高。因此，探尋設(shè)施投資少、運(yùn)行費(fèi)用低和處理高效的養(yǎng)殖業(yè)糞污處理方法，已成為解決養(yǎng)殖業(yè)污染的關(guān)鍵所在。
2.1 固液分離
無(wú)論畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢水采用什么系統(tǒng)或綜合措施進(jìn)行處理，都必須首先進(jìn)行固液分離，這是一道必不可少的工藝環(huán)節(jié)，其重要性及意義主要在于：首先，一般養(yǎng)殖場(chǎng)排放出來(lái)的廢水中固體懸浮物含量很高，最高可達(dá)160000mg/L，相應(yīng)的有機(jī)物含量也很高，通過(guò)固液分離可使液體部分的污染物負(fù)荷量大大降低；其次，通過(guò)固液分離可防止較大的固體物進(jìn)入后續(xù)處理環(huán)節(jié)，防止設(shè)備的堵塞損壞等。此外，在厭氧消化處理前進(jìn)行固液分離也能增加厭氧消化運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，減小厭氧反應(yīng)器的尺寸及所需的停留時(shí)間，降低設(shè)施投資并提高COD的去除效率。固液分離技術(shù)一般包括：篩濾、離心、過(guò)濾、浮除、沉降、沉淀、絮凝等工序。目前，我國(guó)已有成熟的固液分離技術(shù)和相應(yīng)的設(shè)備，其設(shè)備類型主要有篩網(wǎng)式、臥式離心機(jī)、壓濾機(jī)以及水力旋流器、旋轉(zhuǎn)錐形篩和離心盤式分離機(jī)等。
2.2 厭氧處理
由于養(yǎng)殖業(yè)廢水屬于高有機(jī)物濃度、高N、P含量和高有害微生物數(shù)量的“三高”廢水。因此厭氧技術(shù)成為畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞污處理中不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)于養(yǎng)殖場(chǎng)這種高濃度的有機(jī)廢水，采用厭氧消化工藝可在較低的運(yùn)行成本下有效地去除大量的可溶性有機(jī)物，COD去除率達(dá)85%～90%，而且能殺死傳染病菌，有利于養(yǎng)殖場(chǎng)的防疫。如果直接采用好氧工藝處理固液分離后的養(yǎng)殖業(yè)廢水，雖然一次性投資可節(jié)省20%，但由于其消耗的動(dòng)力大，電力流水消耗是厭氧處理的10倍之多，因此長(zhǎng)期的運(yùn)行費(fèi)用將給養(yǎng)殖場(chǎng)帶來(lái)沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
目前用于處理養(yǎng)殖場(chǎng)糞污的厭氧工藝很多，其中較為常用的有以下幾種：厭氧濾器（AF）、上流式厭氧污泥床（UASB）、復(fù)合厭氧反應(yīng)器（UASB＋AF）、兩段厭氧消化法和升流式污泥床反應(yīng)器（USR）等。近年來(lái)，厭氧消化即沼氣發(fā)酵技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于養(yǎng)殖場(chǎng)廢物處理中，到2002年底我國(guó)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)大中型沼氣工程數(shù)量已經(jīng)達(dá)到2000余處，是世界上擁有沼氣裝置數(shù)量最多的國(guó)家之一。雖然，在我國(guó)的沼氣工程建設(shè)中也不乏失敗的例子，工程建設(shè)成功率僅為85%，但這一技術(shù)不失為解決畜禽糞便污水的無(wú)害化和資源化問(wèn)題的最有效的技術(shù)方案。畜禽糞便和養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的廢水是有價(jià)值的資源，經(jīng)過(guò)厭氧消化處理既可以實(shí)現(xiàn)無(wú)害化，同時(shí)還可以回收沼氣和有機(jī)肥料，因此建設(shè)沼氣工程將是中小型養(yǎng)殖場(chǎng)糞便污水治理的最佳選擇。
好氧處理是指利用好氧微生物處理養(yǎng)殖廢水的一種工藝。好氧生物處理法可分為天然好氧處理和人工好氧處理兩大類。
天然好氧生物處理法是利用天然的水體和土壤中的微生物來(lái)凈化廢水的方法，亦稱自然生物處理法，主要有水體凈化和土壤凈化兩種。前者主要有氧化塘（好氧塘、兼性塘、厭氧塘）和養(yǎng)殖塘等；后者主要有土地處理（慢速滲濾、快速法濾、地面漫流）和人工濕地等。自然生物處理法不僅基建費(fèi)用低，動(dòng)力消耗少，該法對(duì)難生化降解的有機(jī)物、氮磷等營(yíng)養(yǎng)物和細(xì)菌的去除率也高于常規(guī)的二級(jí)處理，部分可達(dá)到三級(jí)處理的效果。此外，在一定條件下，該法配合污水灌溉可實(shí)現(xiàn)污水資源化利用。該法的缺點(diǎn)主要是占地面積大和處理效果易受季節(jié)影響等。但如果養(yǎng)殖場(chǎng)規(guī)模小且附近有廢棄的溝塘和灘涂可供利用時(shí)，應(yīng)盡量選擇該方法以節(jié)約投資和處理費(fèi)用。人工好氧生物處理是采取人工強(qiáng)化供氧以提高好氧微生物活力的廢水處理方法。該方法主要有活性污泥法、
生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法、序批式活性污泥法（SBR）、厭氧/好氧（A/O）及氧化溝法等。就處理效果來(lái)講，接觸氧化法和生物轉(zhuǎn)盤的處理效果要好于活性污泥法，雖然生物濾池的處理效果也很好，但易于出現(xiàn)濾池堵塞現(xiàn)象。氧化溝、SBR和A/O工藝均屬于改進(jìn)的活性污泥法。氧化溝出水水質(zhì)好、產(chǎn)生泥量少，也可對(duì)污水進(jìn)行脫氮處理，但其處理的BOD負(fù)荷小、占地面積大、運(yùn)行費(fèi)用高。SBR法自動(dòng)化控制程度高，能夠?qū)ξ鬯M(jìn)行深度處理，但其缺點(diǎn)是BOD負(fù)荷較小，一次性投資也大。A/O體是一種兼有去除BOD和脫氮雙重作用的活性污泥處理工藝，其投資雖然偏大，但經(jīng)該法處理后的水易于達(dá)標(biāo)排放。因此對(duì)于那些養(yǎng)殖規(guī)模大、廢水產(chǎn)生量多且有較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)能力的養(yǎng)殖場(chǎng)可選擇A/O法，而對(duì)于中等規(guī)模的養(yǎng)殖場(chǎng)可選擇接觸氧化和生物轉(zhuǎn)盤等好氧處理工藝。
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