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    养殖废水的危害及处理工艺分析

    2018-06-25 17:53:45

    一、畜禽养殖废水水质特点及危害
    养殖场产生的粪污排放造成地表水、地下水、土壤和环境空气的严重污染, 直接影响了人们的身体健康,而未经处理的粪污中含有大量污染物质, 若此种有机废水直接排入或随雨水冲刷进入江河湖库,大量消耗水体中的溶解氧,使水体变黑发臭,造成水体污染。
    粪污水中含有大量的n、p 等营养物是造成水体富营养化的重要原因之一, 排入鱼塘及河流使对有机物污染敏感的水生生物逐渐死亡, 严重者导致鱼塘及河流丧失使用功能。
    养殖污水长时间渗入地下, 使地下水中的硝态氮或亚硝态氮浓度增高, 地下水溶解氧含量减少, 有毒成分增多, 导致水质恶化,严重危及周边生活用水的水质。高浓度污水还可导致土壤孔隙堵塞, 造成土壤透气、透水性下降及板结、盐化, 严重降低土壤质量, 甚至伤害农作物, 造成农作物生长受阻或死亡。
    养殖废水主要包含养殖冲洗时的粪、尿、残余药剂混合水以及部分生活污水,水质水量变化大,悬浮物多、有机物浓度高、氨氮浓度高、含有重金属、致病菌并有恶臭。大量悬浮物沉淀,会使土壤孔隙堵塞,造成土壤透气、透水性下降;高浓度有机物及氨氮,会使土壤养分失衡,导致土壤板结、盐化,消耗水体溶解氧,会引起水体发黑、变臭;畜禽饲料常有的锌、铜等重金属则易在土壤中积累,导致土壤重金属超标,影响作物生长;畜禽粪尿排泄物带有的致病微生物、寄生虫卵通过水源或蚊蝇传播,易引起感染,甚至引发疫情;畜禽粪尿排泄物伴有的H2S、NH3等气体,会产生胺、硫等恶臭气体,严重影响周边环境。总之,畜禽养殖废水亟待处理。
    二、畜禽养殖废水主要处理技术
    畜禽养殖废水无论以何种工艺或综合措施进行处理,都要采取一定的预处理措施。通过预处理可使废水污染物负荷降低,同时防止大的固体或杂物进入后续处理环节,造成设备的堵塞或破坏等。
    前处理(过滤、离心、沉淀)
    针对废水中的大颗粒物质或易沉降的物质,畜禽养殖业采用过滤、离心、沉淀等固液分离技术进行预处理,常用的设备有格栅、沉淀池、筛网等。格栅是污水处理的工艺流程中必不可少的部分,其作用是阻拦污水中粗大的漂浮和悬浮固体,以免阻塞孔洞、闸门和管道,并保护水泵等机械设备。
    目前,凡是有废水处理设施的养殖场基本上都是在舍外串联2至3个沉淀池,通过过滤、沉淀和氧化分解将粪水进行处理。
    目前,畜禽养殖废水处理技术可分为物化处理技术和生物处理技术两大类。常见的物理处理技术有吸附法、磁絮凝沉淀、电化学氧化、Fenton氧化等。
    (1)吸附法
    该法的关键是吸附介质的选取,目前常用沸石等作为介质。吸附有氮、磷的沸石,经过处理后可作为土壤改良剂或肥料,但该法对于吸附饱和的过滤介质必须严格处理,避免造成二次污染。
    (2)磁絮凝沉淀
    该法工艺流程简单、沉降性好、处理周期短,但会产生大量的化学污泥。
    (3)电化学氧化
    该法对氨氮的去除率较高,NH3-N的去除率可高达98%,但COD的去除率则相对较低。
    (4)Fenton氧化
    该法对于COD和色度的去除率均较高,可作为畜禽废水深度处理技术,但该技术Fe2+用量大、H2O2的利用率不高。
    总的来说,物化处理技术对畜禽养殖废水的COD、NH3-N、色度等有一定的去除率,可作为畜禽养殖废水的预处理或深度处理工艺,但工程经验不足,需要进一步的研究和实践。
    生物处理技术是目前处理畜禽养殖废水的常用技术→包括厌氧处理法、好氧处理法和厌氧-好氧联合处理法等。
    (1)厌氧处理法
    厌氧处理法适用于处理含高浓度有机物的畜禽养殖废水。常见的有厌氧折流板反应器(ABR)、上流式厌氧污泥床(UASB)、微生物燃料电池(MFC)等。ABR的COD容积负荷较高,水力停留时间较长,能实现含高浓度有机物废水的处理;UASB是废水厌氧处理的常用技术,工程实践多,运行稳定且效果好,反应器内含颗粒污泥,处理畜禽养殖废水具有高效、经济、占地面积小等特点;MFC可在实现处理污水的同时,将污水中的化学能转化为电能,有机物的去除率也较高,适用于含高浓度有机物废水的处理。
    厌氧处理技术在处理含高浓度有机物废水的领域应用广泛,COD去除率高且占地少。但厌氧处理出水不能达标,若反应器不密闭常有臭味产生,因此厌氧出水需进一步处理,常采用好氧处理技术。
    (2)好氧处理法
    常见的畜禽养殖废水好氧处理技术包括SBR、SBBR、生物膜法、生物滤池、MBBR、MBR及A/O法等。
    序批式活性污泥法(SBR)有良好的脱碳、脱氮效果,COD和NH3-N去除率均达到90%以上,它可实现自动化控制,占地面积少,有多种变型工艺,如ICEAS工艺、CAST工艺、
    DAT-IAT工艺等,是畜禽养殖废水处理的常用工艺;序批式生物膜反应器(SBBR)反应器具有生物量高,占地少,脱碳、脱氮效果好等优点;好氧颗粒污泥沉降性能好,生物量高,能承受高有机负荷,脱碳、脱氮效果较好,适用于畜禽养殖废水的处理,但在理论和实际应用中的具体工艺技术需要进一步研究;生物滤池需要选择适宜的填料,脱氮效果较好;MBBR工艺是一种新型高效的污水处理方法,兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点;MBR具有较长的污泥龄和较高的污泥浓度,脱碳、脱氮效果较好,但如何减缓膜污染仍是MBR发展和实现工程应用的瓶颈;A/O法工艺流程简单、装置少、不需要外加碳源,技术成熟。
    以上各种好氧工艺对COD、NH3-N等均有较高的去除率,在实践中要充分考虑各自的适用条件。
    (3)厌氧(缺氧)-好氧联合处理技术
    单独的厌氧或好氧处理无法实现畜禽养殖废水的达标外排,结合它们各自的优势,大多数畜禽养殖场采用厌氧(缺氧)-好氧联合处理工艺。厌氧-好氧联合处理法既克服了好氧处理能耗大和占地面积大的不足,又克服了厌氧处理达不到要求的缺陷,具有投资少、运行费用低、净化效果好、能源环境综合效益高等优点,特别适合于规模化畜禽养殖场污水的处理。
    对于含高浓度有机物的畜禽养殖废水,厌氧-好氧联合处理法能较好的实现有机污染物和氨氮的去除,COD去除率90%以上,且处理费用相对较低,对于畜禽养殖这种受自然与市场双重风险影响的微利行业,尤其适用。其中厌氧消化阶段去除大部分的COD;好氧过程进一步去除COD、NH3-N、SS。好氧出水再经过如人工湿地、絮凝沉淀、电化学氧化等的处理可达标外排。但是,厌氧消化的各阶段处理效果很难同时达到最佳,有学者提出用水解酸化代替传统的厌氧消化。畜禽废水厌氧-好氧组合工艺应用的难点在于:厌氧或缺氧出水COD低,无法满足后续好氧处理系统中微生物脱氮的需求,外加碳源量不容易控制。
    养殖废水处理作为一个系统工程,需要遵循生态学原理,结合多种处理方法来形成科学的综合利用,实现处理达标后循环使用养殖用水,有效改善养殖环境,减少对周边环境的威胁。