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)殖廢水對環(huán)境的危害
規(guī)?；B(yǎng)殖場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)過處理就排放于環(huán)境或直接農(nóng)用，將會造成當(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，就會通過地表徑流和滲濾進(jìn)入地下水層污染地下水。對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?；顒樱箤τ袡C(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、磷可使水體富營養(yǎng)化，富營養(yǎng)化的結(jié)果會使水體中硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度過高，人畜若長期飲用會引起中毒，而一些有毒藻類的生長與大量繁殖會排放大量毒素于水體中，導(dǎo)致水生動物的大量死亡，從而嚴(yán)重地破壞了水體生態(tài)平衡；糞尿中的一些病菌、病毒等隨水流動可能導(dǎo)致某些流行病的傳播等。
1.2 對農(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。但如果未經(jīng)任何處理就直接、連續(xù)、過量的施用，則會給土壤和農(nóng)作物的生長造成不良的影響，如引起作物徒長、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物、昆蟲、真菌、細(xì)菌等提供營養(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，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；大量無機(jī)鹽在土壤中的積聚則會引起作物的鹽害。
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機(jī)磷約75%為植酸磷，由于植酸磷不能被動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，已成為我國的一大環(huán)境公害。
1.4 殘留獸藥的污染
在畜禽養(yǎng)殖過程中，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)入動物消化道后，短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入動物血液循環(huán)，最終絕大多數(shù)的藥物經(jīng)腎臟過濾隨尿液排出體外，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。這兩者反過來又刺激生產(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消化道排出體外，通過養(yǎng)殖場廢物的排放進(jìn)入環(huán)境從而造成嚴(yán)重的微生物污染。如果對這些糞污不進(jìn)行無害化處理，大量的有害病菌一旦進(jìn)入環(huán)境，不僅會直接威脅畜禽自身的生存，還會嚴(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
國內(nèi)外對規(guī)?；笄輬黾S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，目前由于我國畜禽場飼養(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程中產(chǎn)生許多問題，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。對于處理達(dá)標(biāo)排放的來講，雖然國內(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，對于我國處于微利經(jīng)營的養(yǎng)殖行業(yè)來講，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
無論畜禽養(yǎng)殖場廢水采用什么系統(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)殖場排放出來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、過濾、浮除、沉降、沉淀、絮凝等工序。目前，我國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)殖場糞污處理中不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。對于養(yǎng)殖場這種高濃度的有機(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%，但由于其消耗的動力大，電力流水消耗是厭氧處理的10倍之多，因此長期的運(yùn)行費(fèi)用將給養(yǎng)殖場帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
目前用于處理養(yǎng)殖場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，厭氧消化即沼氣發(fā)酵技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于養(yǎng)殖場廢物處理中，到2002年底我國畜禽養(yǎng)殖場大中型沼氣工程數(shù)量已經(jīng)達(dá)到2000余處，是世界上擁有沼氣裝置數(shù)量最多的國家之一。雖然，在我國的沼氣工程建設(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害化和資源化問題的最有效的技術(shù)方案。畜禽糞便和養(yǎng)殖場產(chǎn)生的廢水是有價(jià)值的資源，經(jīng)過厭氧消化處理既可以實(shí)現(xiàn)無害化，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，動力消耗少，該法對難生化降解的有機(jī)物、氮磷等營養(yǎng)物和細(xì)菌的去除率也高于常規(guī)的二級處理，部分可達(dá)到三級處理的效果。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)殖場可選擇A/O法，而對于中等規(guī)模的養(yǎng)殖場可選擇接觸氧化和生物轉(zhuǎn)盤等好氧處理工藝。
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