畜禽粪便废⽔处理主要污染指标
⽔污染治理技术
之畜禽粪便废⽔处理处理前(单位：kg/t )
处理后畜禽粪便废⽔
随着⼈民⽣活⽔平的提⾼和饮⾷结构的巨⼤变化，畜禽产品在饮⾷结构中所占⽐重逐渐增⼤，因此，养殖业也得到了迅猛发展。近20年来，我国禽畜养殖业规模养殖业的迅速发
展，在解决⼈类⾁、蛋、奶需求的同时，也带来严重的环境污染问题。据测，⼀个万头⽣猪
养殖场⽇排泄物约150t。国家环保总局2002年对规模化畜禽养殖污染情况调查结果显⽰：畜禽粪便产量和COD排放量都远远超过⼯业废⽔和⽣活⽤⽔排放量之和，2010年达到45亿t。
⼤量畜禽粪便污染物不但不能被充分利⽤，有些还被随意排放到⾃然环境中，从⽽对我
国⽣态环境形成了巨⼤的压⼒，使得⽔体、⼟壤以及⼤⽓等环境受到了严重的污染，因此，对畜禽粪便进⾏减量化、⽆害化和资源化，防⽌和消除畜禽粪便污染，对于保护城乡⽣态环境，推动现代农业产业和循环经济发展具有⼗分积极的意义。、农业畜禽粪便的特性
畜禽养殖类型，其粪便排放量有较⼤差异。不同畜禽⽣长周期也有⼀定差异。表⼀是综合多种资料得出的农村散养条件下不同畜禽的粪便排放量。表⼆是规模化养猪条件下粪便排放量。
表⼀畜禽的粪便排放量
学研究所研究了太湖地区的畜禽粪便污染，测定了各种类型畜禽粪便中COD、BOD5、NH3-N、总氮及总磷的含量（表三），这⼀结果与其他有关研究基本⼀致。表⼆规模化猪场粪尿及其⼲物质排放量
表三畜禽粪便中污染物含量单位：kg/t
⼆、畜禽粪便污染状况及防治存在的问题
畜禽粪便存在⼤量的氮、磷、有机悬浮物、重⾦属、致病菌及寄⽣⾍。具体污染主要有以下⼏个⽅便：1 ?污染⼟壤
畜禽粪便直接排放地表，可导致⼟壤空隙堵塞，造成⼟壤透⽓、透⽔性下降，引起⼟壤
板结。饲料中的矿物质、微量元素添加剂所含的铜、锌、砷等重⾦属经畜禽粪便浓缩后排⼊⼟壤，可造成⼟壤长期的重⾦属污染。如铜的过量应⽤将引起植物中铜含量的增加、植物⽣长减慢、产量降低；长期在牧草地上⼤量施⽤含铜⾼的粪便，致使牧草（⼲重）含铜量很⾼，当牧草（⼲重）含铜量达15?20mg/kg 时，可使对铜敏感的绵⽺发⽣中毒。2 .污染⽔质
畜禽粪便中的有机物⼤量排⼊农村沟渠、江海湖泊中，在微⽣物分解过程中会造成⽔体缺氧，释放的氮磷营养元素，则会引起⽔体富营养化，影响⽔⽣⽣物的⽣存。若有害、有毒物质通过⼟壤进⼊地表⽔，还会造成地表⽔的污染。3 .污染空⽓
畜禽粪便的堆积，会产⽣⼤量含氨、硫化氢、甲烷、吲哚、粪臭素等有毒有害⽓体成分，这类恶臭⽓体污染空⽓不仅对畜禽正常⽣长造成不利，⽽且直接给临近居民的⽣活和健康带来不良影响。4 .传播疾病
畜禽粪便⼀般含有⼤量的病原微⽣物，如黄曲霉素、沙门⽒菌、志贺⽒菌等；以及寄⽣⾍，如⾎吸⾍、旋⽑囊⾍等，如没有得到及时有效处理，会导致环境恶化，⼤量病原微⽣物、寄⽣⾍⾍卵及蚊蝇的滋⽣，极易造成⼈畜传染病的发⽣，影响畜禽养殖效益，⽽且还会对⼈类健康甚⾄⽣命造成威胁。
在⼤中型畜禽养殖场中，只有少部分进⾏了粪便处理，主要⽤作堆肥或⽣产沼⽓，⼤部分都未做任何处理。根据国家环保总局调查显⽰，我国规模化畜禽场的宏观环境管理⽔平普遍较低，全国90%的规模化养殖场未经环境影响评价，60%的养殖场缺乏⼲湿分离这⼀最
为必要的污染防治措施。此外，环境污染治理的投资⼒度明显不⾜，80%左右的规模化养殖场缺少必要的污染治理投资。⼀些地⽅将规模化畜禽养殖作为产业结构调整、增加农民收⼊的重要途径加以⿎励，但环境意识相对薄弱，污染治理严重滞后。在农村畜禽粪便的处理上主要存在以下问题：
1 .农民⽤⼈畜粪便做肥料，使⽤上⽐较随意，没有发挥最⼤的效益，施⽤量⼀般偏⾼，也不注意N、P、K的⽐例，各地都按⾃⼰的习惯来施肥，结果因施肥过⾼反⽽造成作物减产，同时养分⼤量流失造成江河、湖泊造成⾯源污染。
2 .畜禽粪便⽆害化处理率低，全国农村平均⼩于3%。由于近⼏年禽粪⽔量急剧增加，⽽⽆害化处理、利⽤能⼒却有限，多数未经处理就任其流⼊⽔体，恶化环境、影响⽣产及⼈畜健康。
3 ?农户⽤沼⽓池处理畜禽粪便，沼⽓产率低，受⽓温变化的影响⼤。经济效益低，没有扶持，沼⽓⼈难⼤规模推⼴。4 ?禽粪⽔⽆害化处理的技术⽐较落后，总体⽔平⽐较低。各地农村因经济⽔平有限，许多先进设备技术⽆能⼒投资，所以都在因地制宜研究经济适⽤的新技术、新⽅法，这些技术和⽅法尚处在试验阶段，还不够成熟，能够推⼴的不多。三、畜禽粪便废⽔的处理⼯艺（⼀）好氧堆肥技术
畜禽粪便通过好氧堆肥处理，使堆肥原料中不稳定的有机物，经过⼀定时间的氧化和腐
熟，形成性质稳定、对农作物⽆害、可作为⼟壤改良剂的堆肥产品。堆肥可以分为升温、⾼温、降温和腐熟四个阶段。⽽影响堆肥的因素包括：含⽔量、通⽓状况、C/N和C/P⽐、温度、接种剂和酸碱度。因此，在⼯艺上要对这些因素进⾏考虑。
商品有机肥或还⽥
图1畜禽粪便好氧堆肥⼯艺流程特点：
①不受季节，⼀次性投资⼩，占地⾯积⼩，运⾏管理费⽤低。②⽴即转成好氧发酵，没有臭味，是⽆害化处理。
③畜禽粪便从被处理到有机肥产⽣仅需10d左右，⽣产周期短。④操作简单，维护⽅便。（⼆）固液分离技术1、固液分离⼯艺的特点
采⽤固液分离技术可以降低粪污中SS的含量，经固液分离后，污⽔中的COD可下降40%左右，为⾼效的厌氧⼯艺创造了条件，若COD （或SS）过⾼，则可能堵塞⾼效过滤器
或污泥床。由于COD的降低，减轻了厌氧处理的负荷，减少了污泥的产⽣量，缩⼩了厌氧处理装置的容积和占地⾯积，降低了造价。2、固液分离设备
⽬前养殖业粪污处理主要采⽤机械物理分离，⽽研究资料表明，采⽤XJG-25型斜板挤
压分离机是⽬前⽐较好的粪污固液分离设备。已在养殖场推⼴使⽤，分离后粪渣含⽔率65%~70%。例如：⼴东省板岭原种猪场⾸先采⽤简单的斜板挤压式固液分离机去除较⼤的粪渣，再利⽤沉淀去除细⼩粪泥。这种⽅式降低污⽔中的有机物含量⼗分有效，⽆需添加任
何絮凝剂，⼜为下⼀步采⽤先进、⾼效的厌氧装置提供了良好的条件。但是设备价格⽐较昂贵。因此可以选⽤⼀般的固液分离技术，如：筛滤、离⼼、过滤、浮除、沉降、沉淀、絮凝等⼯序。（三）微⽣物处理技术
由于经过固液分离后，粪污中的有机物含量⾼，在畜禽养殖场中多⽤厌氧-好氧的处理⼯艺，先通过厌氧的处理⼯艺除去⼤部分的有机物，去除率为60%~80% 。再通过好氧处理⼯艺，可使有机物含量进⼀步降低，在经过⽣物塘的降解，可使处理过的废⽔达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001 ）。1、厌氧处理⼯艺
（1 ）上流式厌氧污泥床反应器（UASB）
UASB反应器由三个功能区组成，即底部的布⽔区、中部的污泥反应区、顶部的⽓液
固三相分离区（包括沉淀区）。废⽔从厌氧污泥床底部流⼊与污泥进⾏混合接触，污泥中的微⼩⽓泡形式不断放出，微⼩⽓泡在上升过程中不断并合，逐渐形成较⼤的⽓泡，在这种⽓
泡的碰撞、结合、上升的搅动作⽤下，使得污泥床区以上的污泥呈松散状态，并与废⽔充分混合接触。废⽔中的⼤部分有机物在这个区域被分解转化。在反应器的上部设有固、液、⽓三相分离器，含有⼤量⽓泡的混合液不断上升，达到三相分离下部，⾸先将⽓体进⾏分离，被分离出来的⽓体进⼊⽓室，并⽤导管导出。固液混合液进⼊三相分离区，失去搅动作⽤的污泥发⽣絮凝沉淀，上清液溢流排出。如下图：
（2 ）升流式污泥床反应器（USR）
采⽤上流式污泥床原理，⽆内部机械搅拌，具有效率⾼、⼯艺简单等优点。其特点在
于消化器内滞留了⼤量的厌氧流活性污泥，这些污泥具有极好的沉降性能和很好的⽣物活性，提⾼了消化器内的负荷和产⽓率。⽬前升流式污泥床反应器已常被⽤于猪粪废⽔和鸡粪粪⽔的处置，其装置产⽓率可达4m3/(m 3M),COD去除率达80%以上。如下图：
升献糊反歸
(3)厌氧折流板反应器(ABR)
ABR反应器是⼀种由多个隔室组成的结构，被处理的废⽔⼀次流经每个隔室且⽔流的
流动在反应器中呈上、下交替运⾏，在每个隔室中进⾏着有不同菌群⽣物参与的对有机质的⽣物降解过程。其⼯艺结构构造⽐UASB更为简单，不需要复杂的三相分离器。是氧⼀体化的反应器。ABR污⽔⽣物处理技术更为灵活、⽅便，投资费⽤更低。分离集⽓室
⼯艺 产⽓率m3/m3 ?
COD 去除率 占地⾯积 成本投资 UASB 0.8~1.5 80%~90% 10~15m2 35~40⼒兀 USR 4~4.8 80%~85% 10~15m2 30~40⼒兀 ABR5~680%~91%30~40m2
40~45⼒兀(4 )沼⽓利⽤技术
利⽤厌氧⽣物技术通过配套相应的设施， 将养殖废⽔制成以甲烷为主要成分的沼⽓，通
过沼⽓池收集到的沼⽓应⽤于职⼯⽣活、圈舍保温等。沼液可以进⼊到⽣物氧化池或者直接
⽤于农⽥的灌溉、养鱼等。沼渣可以⽣产有机肥、培育⾷⽤菌后者进⾏养鱼。 2 ?好氧技术在畜禽养殖废⽔处理中，由于所处理的废⽔有机物浓度较⾼，厌氧处理的出⽔中 COD的浓度和氨氮浓度仍⽐较⾼， 很难达到排放或再利⽤的标准，因此，通常以好氧⽅法对厌氧
出⽔做进⼀步的处理。好氧⽣物处理法可分为天然好氧⽣物法和⼈⼯好氧⽣物法两类。 天然好氧⽣物处理法有氧化塘和⼟地处理等，对地形和⾃然条件要求⽐较⾼，去除效果不佳。⼈
⼯的好氧⽣物处理法包括：序批式活性污泥( SBR )、ICEAS ⼯艺、CASS ⼯艺、⽣物膜法等。(1) SBR ⼯艺
典型的SBR 系统分为进⽔、反应、沉淀、排⽔、闲置共五个阶段。反应池在⼀定时间 间隔内充满污⽔，以间歇⽅式运⾏，处理后的混合夜经过⼀段时间的沉淀后，从池中排出上以下是ABR 反应器图:统⼀集⽓室
清液，沉淀的⽣物污泥则留于池内，⽤于再次与污⽔混合进⾏处理，这样依次反复进⾏，便构成了序批式处理⼯艺；
优点：⼯艺简单，占地⾯积⼩，⼯程造价低；运⾏⽅式灵活，处理效果好，具有良好的脱氮除磷功能；
缺点：传统的SBR⼯艺在⼯业应⽤中，若进⽔流量较⼤，则需调节反应系统，增⼤投资；如对脱氮除磷要求⾼还需对⼯艺进⾏改造。（2 ）⽣物膜法
⽣物处理池中的关键的膜分离单元以⼀定间隔放置在池后端，池内的活性污泥对废⽔中的有机物进⾏降解，降解后的⽔通过中空丝状膜排放。⽣物处理池采⽤微孔曝⽓器曝⽓，部
分污泥回流⾄池前端，回流⽐最⾼可达到900 %。在膜分离装置前，⾼浓度活性污泥与废⽔充分混合，有机物在被微⽣物降解的同时，氨氮也被亚菌氧化成根离⼦，再回流⾄池前端利⽤进⽔的有机物碳源进⾏反硝化，最终使根离⼦还原成为N2，达到脱氮的作⽤。在正常运转后，处理池中活性污泥浓度可达8000?12000mg/l 。
采⽤⽣物膜技术的处理⼯艺与普通活性污泥法相⽐较，⽣物膜处理池通过膜分离单元将清⽔直接抽出，不参加回流的部分污泥可直接被分离，不需要再设置⼆沉池进⾏固液分离。这样池内的活性污泥及微⽣物不会流失，可保持⾼浓度的微⽣物菌类，这样保证了稳定的有机物降解率和氨氮去除率，同时由于处理池中的活性污泥浓度是普通活性污泥法污泥浓度的
1 毫倉巽便⽣物験庚⽔处理⼯艺流程昵
3?4倍，使其占地⾯积只有普通活性污泥法处理池的 1 / 3?1/4。四、认真治理农村畜禽养殖污染
⼀、加强宣传教育，引导养殖户发展⽣态养殖。充分利⽤电视、⼴播、报纸、⽹络等媒
体，分层次、多渠道开展畜禽养殖污染防治知识和法规宣传，倡导使⽤农家肥，提⾼养殖业主的环保意识。加强培训和指导，采⽤现场参观、专题讲座等⽅式，推⼴先进的治理技术和养殖模式。
⼆、严格市场准⼊，控制新污染源产⽣。划定畜禽禁养区、限养区和适养区，将现有养殖场逐步向定点区域转移。严格落实环保审批制度，新建畜禽养殖场要办理环境影响评价⼿
续。畜禽养殖场污染防治设施，要与主体⼯程同时设计、同时施⼯、同时投产使⽤。畜禽养殖场竣⼯验收时，农业、环保、⼯商、所在地镇及周边群众代表应共同参与。三、严格整改，削减现有污染源。合并散养户，将⽬前的⼀家⼀户松散型养殖模式改为区域化集约型养殖，也可建⽴集中养殖⼩区，建设共⽤的污染治理中⼼。改造⽼养殖场，实
⾏⽣产区、⽣活区、管理区的隔离。禁⽌⽔冲粪式的⼯艺，实⾏⼲湿分离、⾬污分流、料⽔分离。配套建设集粪池，对储存废渣的地⾯进⾏⽔泥硬化。引导养殖户采⽤环保⽣态养殖技术，建设沼⽓⼯程，对畜禽粪便进⾏综合利⽤。
四、推⼴已有的粪便综合利⽤模式，探寻经济适⽤的粪污治理新技术。推⼴沼⽓⽣态模式，倡导种养平衡模式，将畜禽粪便作为种植业有机肥料供应源，就地还⽥。建设有机肥⽣产基地，将畜禽粪便⼲湿分离，其中⼲物质进⾏堆肥发酵，⽣产商品有机肥。继续推⼴⽣物
发酵床零排放养猪法，加强对养殖业主的监管⼒度，依法查处违法建设、超标排放等环境违法⾏为。
五、加⼤扶持⼒度。在治理技术、⼯程资⾦、贷款利率等⽅⾯给予优惠。对规模化畜禽养殖污染治理重点项⽬给予重点扶持。设⽴专项治理资⾦，⽤于对畜禽污染治理研究、设施⼯程补助、⽰范项⽬建设的指导检查、咨询培训、总结验收和奖励。五、典型案例
案例⼀：杭州灯塔养殖总场废⽔处理⼯程
概况：杭州灯塔养殖总场⽣猪存栏12万头，年出栏商品⾁猪20万头，是⽬前最⼤的综合性养猪企业。每天排放猪粪185t，排放废⽔3000t，废⽔COD浓度17000mg/L ，氨
氮浓度2200mg/L 。该⼯程1999年例如UNDP/GEF⼯业化沼⽓与⽔处理⽰范项⽬。在⼯艺设计中强化了预处理等技术，实⾏“清洁⽣产、固液分离、⽔解酸化、UASB、SBR⽣物脱氮和混凝处理”等⼯艺流程，⼯艺流程图如下：
处理系统对猪场污⽔总的去除效果如下。在系统稳定运⾏期间，处理⼯程对污染物的
总的去除效果见表四，从表8可知，该⼯程对COD的去除率达98%，BOD、NH 3-N的去除率达到99%，SS的去除率达到97%，TN的总去除率达到93% 。
表四杭州灯塔养殖总场污⽔处理⼯程处理效率
⼆次能源利⽤：⼯程平均⽇产沼⽓8500m 3,经⽓⽔分离、脱硫、计量后输⼊1000m 3⼲式贮⽓柜，沼⽓流量采⽤涡街流量计在线测定，⽤SKG-334型防爆⽓泵输送到各⽤⽓单位。⽬前沼⽓⽤于⼀下四个⽅⾯：2t/h全⾃动沼⽓锅炉；有机肥料场的肥料烘⼲；⾷堂炊事；猪舍⽤能。⼯程规模及投资分析表五⼯程规模及投资分析
项⽬技术经济指标：处理能⼒猪粪185t/d，污⽔3000t/d ;沼⽓产量8500m 3/d，其中⽤于沼⽓锅炉5800 m 3/d，有机肥烘⼲2000 m 3/d，民⽤燃⽓700 m 3/d ;供应有机肥料142 t/d ;⼯程总投资1497万元。案例⼆：北京顺义良⼭畜牧场
北京顺义良⼭畜牧场以销售种猪、育肥猪为主，猪场⼤量⾼浓度废⽔的排放对周围⽔环境造成严重的污染，尤其是夏季废⽔产⽣恶臭且到处飘散，废⽔中的病原菌通过⾷物、饮⽤⽔危害居民的健康，亟需采取有⼒措施进⾏治理。
该猪场按现存栏12000头计算，产鲜猪粪为49.5t/d，产尿为47.4m 3/d，采⽤⾼架漏缝地板结构，其废⽔集中排放。现采⽤⼈⼯清理猪场70%的粪便，粪浆产量为120m 3/d。根据测算，废⽔中COD含量约为18000mg/L ，固体含量约为4%?6%。根据该猪场的规模及排污情况，采⽤如图2所⽰的⼯艺流程。
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⽊封尿皈⼀汨理计虽(毓审计】f 贮⼷拒?圈2 义⾉⼭种誌场粪污治理⼯艺
猪场废⽔、废渣中含有⼤量的有机物，易⽣物降解，可采⽤⽣物处理⼯艺。先⽤固液分离技术将固体与液体物质分开，⽤厌氧⼯艺可去除分离后液体中80%以上的有机物，且可回收沼⽓作为可利⽤的能源，同时沼液经好氧稳定后可施⽤于蔬菜地、果园和农⽥，固液分离后的固体则经堆肥处置后制成有机肥出售。各主要处理构筑物对COD的处理效果见表六。
肥技术等有机地组合在⼀起，实现了养殖场粪污的⾼效处置和废物的综合利⽤。①废物处置：通过将上述⼯艺组合应⽤，使COD为（2?3）x i04mg/L、SS为1 x i04mg/L
的养猪场粪污经处理后，其出⽔达标排放（或部分回⽤），节约了猪场的⾃来⽔⽤量（1.5 X 104m3/a）。②能源回收：养猪场粪污经处理后产⽣沼⽓（CH4含量达62%）为20 X104m3/a，可供居民或猪场作燃料使⽤。
③综合利⽤：经综合处理后⽐直接⽤作肥料时的养分利⽤率提⾼40%，⽣物能利⽤率提⾼30% 。
