浅析集约化畜禽养殖废水处理模式
摘要:针对集约化畜禽养殖废水的水质特点，阐述了三种主要废水处理模式及适用范围，分析了它们在实际应用中存在的问题并提出了建议。
关键词:集约化养殖场,废水,土壤污染,沼液沼渣,无害化
近年来，我国畜禽养殖业发展迅速，特别是一些集约化养殖场和养殖小区正在崛起，畜禽养殖业污染已成为农村面源污染的主要因素之一。在传统农业生产活动中，畜禽粪便是宝贵的农用资源，因此作为特殊的污染物，畜禽养殖废水不能像其它工业废物那样，走单纯处理的路子，应按照减量化、资源化、无害化原则，优先考虑综合利用，因地制宜地选取适宜地废水处理模式。
1 养殖场清粪工艺与废水水量水质
目前，我国规模化养殖场（区）采用的清粪工艺有水冲粪、水泡粪（自流式）和干清粪工艺。采用水冲或水泡粪工艺比干清粪工艺产生的污水量大且有机物浓度高。
养殖废水量主要与冲洗方式有关。北京市环境保护科学研究院在完成的《北京市规模化畜禽养殖场污染现状及防治对策研究》课题中提出了规模化畜禽养殖场的单位用水系数和废水产生系数（见表1）。
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养殖场废水水质主要与养殖种类、清粪方式、用水量等有关。不同统计资料提供的数值不尽相同，一般情况下可参考表2。
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2 畜禽养殖废水处理模式
我国集约化畜禽养殖场粪污处理主要有三种模式，即以获取沼气能源、将沼液沼渣进行资源化利用为目的的模式Ⅰ、模式Ⅱ工艺和以废水处理后达标排放为目标的模式Ⅲ工艺。畜禽养殖废水由于其有机物浓度高及大量致病菌的存在，无论采取何种处理模式，厌氧应是一个必不可少的处理阶段[4]。
2.1 模式Ⅰ适用范围及工艺流程
模式Ⅰ适用于非环境敏感区，当地能源需求量大，有足够可供施用的土地资源的养殖场（区），该模式工艺要求粪尿全进厌氧反应器。其典型的工艺流程见图1。
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2.2 模式Ⅱ适用范围及工艺流程
模式Ⅱ适用于座落于非环境敏感区的养殖场，且沼气能源需求不大，主要以进行污染物无害化处理、降低有机物浓度、减少沼液和沼渣消纳所需配套的土地面积为目的，周围具有足够大的土地面积以全部消纳低浓度沼液。废水进入厌氧反应器之前应先进行固液（干湿）分离，然后再对固体粪渣和废水分别进行处理。其典型的工艺流程见图2。
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2.3 模式Ⅲ适用范围及工艺流程
模式Ⅲ主要是基于受当地沼气能源供求实际情况的限制，周边又没有足够的可供消纳沼液、沼渣的土地，其厌氧出水（沼液）必须再经过进一步处理，达到国家和地方排放标准。其典型的工艺流程见图3。
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2.4 排放去向与排放标准
不同的粪污处理模式，污染物对应不同的排放去向和排放标准要求。具体如下：
（1）采用模式Ⅰ、模式Ⅱ工艺的，沼液、沼渣进行资源化利用，其卫生学指标应达到《粪便无害化卫生标准》（GB7959）无害化要求；
（2）采用模式Ⅲ工艺的，排放水质应达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596）或有关地方排放标准的规定；
（3）处理后用于农田灌溉的，出水水质应满足《农田灌溉水质标准》（GB5084）的规定。
2.5 处理模式选择
（1）模式Ⅰ、模式Ⅱ强调种养结合，在获取沼气能源的同时，沼液、沼渣应完全得到消纳，实现粪污“零排放”。当所在地区不具备全部消纳粪污资源的条件时，应选择模式Ⅲ工艺。
（2）从环保的角度考虑，干清粪工艺的养殖场不宜采用模式Ⅰ（即粪尿全进）处理工艺，固体粪便宜采用好氧堆肥等技术单独进行无害化处理。
（3）从技术经济条件综合考虑，养殖规模在存栏（以猪计）2000头及以下的，应尽可能采用模式Ⅰ或模式Ⅱ处理工艺。而当存栏（以猪计）在1万头及以上的，应采取模式Ⅲ处理工艺。这是因为，从环境安全、二次环境污染防治角度考虑，存栏（以猪计）1万头及以上的养殖场区，其周边通常不会具有如此大面积的可供利用的土地资源来消纳沼液、沼渣，并且这种大规模综合利用工程，一旦发生紧急事故会产生巨大的环境隐患，因此，这种大规模的养殖场区应有相应的环保达标处理设施。
2.6 不同模式应用情况及说明
养殖业是个低盈利行业，在实际工作中应根据工程实际情况，优先选择成熟可靠、低成本的工艺技术路线。与模式Ⅲ相比，模式Ⅰ、模式Ⅱ的工程投资和运行费用相对较低，是目前应用比较多的工艺。以浙江省为例，截至2007年底，全省累计建有大中型沼气工程2151处，其中大型沼气工程206处，（模式Ⅰ+模式Ⅱ）：模式Ⅲ的比例约为5∶1，模式Ⅰ和模式Ⅱ是浙江省主要的推广模式。需要强调和说明的是，不能将模式Ⅰ、模式Ⅱ工艺作为“降低处理程度，放宽排放标准”的措施，而应鉴于畜禽粪污这种特殊的污染物，在考虑综合利用时，无论采用何种工艺路线，处理后不同去向的污染物都应达到相应的标准要求。
3 问题与建议
3.1 粪肥用量确定
《畜禽养殖业污染防治技术规范》（HJ/T81-2001）中要求“农田的粪肥用量不能超过作物当年生长所需的养分量。在确定粪肥的最佳施用量时，应对土壤肥力和粪肥肥效进行测试评价，并符合当地环境容量的要求。”但目前我国尚未颁布相应的技术文件，因此在实际操作中缺乏权威、便捷、经济有效的测试评价体系。在沼渣、沼液作为粪肥的施用量方面，国家也没有明确规定，因此科学的粪肥施用量有待进一步研究确定。
3.2 土壤污染防治
沼液、沼渣的资源化利用是一把“双刃剑”，主要问题是土壤污染的防治。目前，沼液、沼渣资源化利用参照的国家标准为《粪便无害化卫生标准》（GB7959），但大量的跟踪研究显示，长期持续施用沼液、沼渣会不同程度地造成重金属在土壤中的累积。因此，采用模式Ⅰ、模式Ⅱ工艺的，建议应有一倍以上的土地用于轮作施肥，不应长期将肥施于同一土地 。另外，处理后废水用于农田灌溉参照的是《农田灌溉水质标准》（GB5084-1992），这些控制措施是否能有效地预防土壤污染，还需要在实践中总结经验、研究确定。
3.3 自然处理工艺合理使用
采用模式Ⅲ工艺的，根据区域环境特点可选择适宜的自然处理方式（如氧化塘、人工湿地等）。为避免在实际中将该技术单元简单作为废水“收集场所”，自然处理工艺宜作为厌氧、好氧两级生物处理后出水的后续处理单元。同时必须考虑对周围环境以及水体的影响，不能降低周围环境的质量。
3.4 处理模式选择
能否取得应有的经济效益和环境效益，关键之一是能否做出正确的工艺技术路线的选择。在实际工作中，不可避免地会存在为了减少污染治理费用，本该采用模式Ⅲ工艺的，却滥用、错选模式1或模式Ⅱ工艺，造成沼液、沼渣根本不能完全消纳或无处消纳、沼气排空等情况发生，从而引发新的环境问题。因此，必须加强技术指导和环境监管，强化对模式Ⅰ或模式Ⅱ工艺的前期环境影响评价。
参考文献：
[1] 王凯军，金冬霞，赵淑霞，曹从荣.畜禽养殖污染防治技术与政策[M].北京： 化学工业出版社，2009，9.
[2] 徐谦，朱桂珍，向俐云.北京市规模化畜禽养殖场污染调查与防治对策研究 [J].农村生态环境，2002，18（2）.
[3] 张克强，高怀友.畜禽养殖业污染物处理与处置[M].北京：化学工业出版社， 2004（3）.
[4] 黄武，王志荣，刘银秀，范志斌，赵光桦.浙江省规模畜禽养殖场排泄物治理模式[J].中国沼气，2008，26（2）.
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