唐夏軍 ，臧一天 ，王尚江 ，劉寶金 ，盛孝維 ，舒鄧群

（1．江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)科院，江西 南昌 330045；2．樂(lè)平市畜牧獸醫(yī)局；3．樂(lè)平市金園牧業(yè)有限責(zé)任公司）

近年來(lái)，生豬規(guī)?；B(yǎng)殖迅速發(fā)展，截止到2016年，我國(guó)生豬存欄43 504萬(wàn)頭，生豬出欄量68 502萬(wàn)頭，豬肉產(chǎn)量5 299萬(wàn)噸[1]。養(yǎng)豬業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，豬場(chǎng)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染成為了制約社會(huì)和養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)萬(wàn)頭豬場(chǎng)每年至少產(chǎn)生1.26萬(wàn)噸糞便[2]。由于當(dāng)前我國(guó)畜牧業(yè)環(huán)保意識(shí)較差，大量糞便和污水未經(jīng)處理被直接排入環(huán)境中，糞便在土壤中不斷累積，進(jìn)而降低土壤利用率，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，造成水質(zhì)污染。高濃度的N和P造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，而糞便堆積發(fā)酵后，產(chǎn)生氨氣和硫化氫等有害氣體，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量[3]。此外，未被動(dòng)物吸收的金屬元素通過(guò)糞便和污水排入環(huán)境中，可能會(huì)引起土壤金屬元素富集，危害環(huán)境[4]。因此，如何降低豬場(chǎng)糞污對(duì)環(huán)境的危害已經(jīng)成為當(dāng)今養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展面臨的首要問(wèn)題。

有研究表明，雖然當(dāng)前關(guān)于豬場(chǎng)污水處理的方法有很多，但是污水處理效率仍然很低[5]。導(dǎo)致處理率低的原因主要包括豬場(chǎng)對(duì)污水治理的資金投入低、環(huán)境意識(shí)淡薄、執(zhí)法不嚴(yán)、對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢水處理認(rèn)識(shí)模糊、處理模式單一等。然而事實(shí)上，各地的自然、經(jīng)濟(jì)條件千差萬(wàn)別,養(yǎng)殖場(chǎng)的規(guī)模大小不一,環(huán)境容量有大有小,廢水排放要求也不盡相同,糞污處理模式也應(yīng)該多種多樣。因此，有必要對(duì)各地畜禽養(yǎng)殖廢棄物的不同處理方法進(jìn)行調(diào)查研究和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。

大量調(diào)查和文獻(xiàn)檢索表明，目前國(guó)內(nèi)污水處理工藝可歸納為三類：厭氧-還田模式、厭氧-自然處理模式和厭氧-好氧處理模式[6]。本試驗(yàn)以江西省贛州市的一規(guī)?；i場(chǎng)為研究對(duì)象，從不同處理階段中污染物和金屬元素含量變化的角度，來(lái)討論該豬場(chǎng)污水排放的處理能力和效果，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果分析該豬場(chǎng)污水處理存在的不足以及提出適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)措施，旨在為實(shí)際生產(chǎn)提供理論及參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)水樣取自江西贛州某規(guī)?；i場(chǎng)，年可提供種豬6 000余頭，年出欄商品豬1.8萬(wàn)頭。該豬場(chǎng)采用厭氧-好氧污水處理模式，豬舍排出的污水分別通過(guò)固液分離池、厭氧發(fā)酵池和氧化池等一系列處理后進(jìn)行排放。該豬場(chǎng)污水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 豬場(chǎng)污水處理工藝流程

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

分別在固液分離池、厭氧發(fā)酵池和氧化池三個(gè)位置采取污水樣，采集時(shí)間為生產(chǎn)時(shí)間，上午、下午各采集2個(gè)樣本，每個(gè)樣本均為500 mL，所有污水均用聚乙烯塑料瓶收集，并及時(shí)進(jìn)行水樣標(biāo)記，混合均勻，然后按照“四分法”取3個(gè)樣本。之后參照《水質(zhì)采樣樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定》（GB 12999-91）[7]，將水樣密封保存，根據(jù)各檢測(cè)指標(biāo)要求的不同，采用不同的保存方法，隨后將樣本送至東華理工大學(xué)分析檢測(cè)研究中心進(jìn)行檢測(cè)。

檢測(cè)內(nèi)容包括豬場(chǎng)污水各個(gè)處理階段污染物和重金屬元素的含量，之后計(jì)算污水處理后污染物和金屬元素的降解率，并將樣本水樣測(cè)定的數(shù)據(jù)結(jié)果與《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18596-2001》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB 18918-2002》允許日均排放的最大值和擬定“十二五”期間目標(biāo)值，現(xiàn)有畜禽場(chǎng)的排放標(biāo)準(zhǔn)（限度值）3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，分析在不同處理池中污染物和金屬元素含量的變化及處理效果。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 營(yíng)養(yǎng)素測(cè)定的指標(biāo)及方法。COD含量的測(cè)定采用《水和廢水檢測(cè)方法（第四版）》 ；BOD5含量的測(cè)定采用稀釋與接種法（GB 7488-1987）；TN采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ 535-2009）；TP采用鉬酸銨分光光度法（GB 11893-1989）；NH3+-N采用納氏試劑分光光度法（HJ 535-2009）；SS采用重量法（GB 11901-1989）；氯化物采用硝酸銀滴定法（GB11896-1989）。

1.3.2 重金屬的測(cè)定指標(biāo)及方法。Cr6+的測(cè)定采用二苯碳酰二肼分光光度法（GB7467-1987）；Na的測(cè)定采用火焰原子吸收分光光度法（GB11904-1989）；Cd的測(cè)定采用原子吸收分光光度法（GB7475-1989）；Cu的測(cè)定采用原子吸收分光光度法（GB7475-1989）；Fe的測(cè)定采用火焰原子吸收分光光度法（GB 11911-1989）；Mn的測(cè)定采用火焰原子吸收分光光度法（GB11911-1989）；Zn的測(cè)定采用原子吸收分光光度法(GB7475-1989)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2007進(jìn)行整理,并計(jì)算各指標(biāo)的降解率。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理階段污染物含量的變化

表1 不同處理階段污染物含量的變化

由表1可知，污水中COD含量在處理過(guò)程中一直處于下降趨勢(shì)，在經(jīng)過(guò)固液分離池后，COD的含量從沼氣池中的2 650 mg/L下降到氧化池中的1 020 mg/L，沼氣池和氧化池中的降解率分別達(dá)到41.3%和77.4%，但是含量依然高于污染物排放標(biāo)準(zhǔn)；污水中BOD5含量從進(jìn)入固液分離池開(kāi)始就低于規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)，但進(jìn)入沼氣池有所增加，來(lái)到氧化池又回到初始狀態(tài)，所以污水中BOD5含量在處理階段整體波動(dòng)不大并且達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；污水中總氮含量經(jīng)過(guò)處理也是先增加后降低的趨勢(shì)，經(jīng)過(guò)沼氣池和氧化池的二輪處理后，總氮含量降解率達(dá)到了68.6%，但還是超過(guò)了規(guī)定污染物排放標(biāo)準(zhǔn)；水樣中總磷含量在處理過(guò)程中一直在減少，在沼氣池和氧化池中的降解率分別達(dá)到了36.7%和81.3%，可以看出污水中總磷的處理效果還算不錯(cuò)并且達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)；水樣中氨氮的含量也是先上升后下降的趨勢(shì)，并且最終處理結(jié)果也未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；而水樣中懸浮物的含量則呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，在沼氣池中懸浮物的降解率達(dá)到了93.2%，但經(jīng)過(guò)氧化池后含量又略有升高，降解率相比沼氣池也下降到56.1%，但總體來(lái)說(shuō)還是達(dá)到了規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)。

表2 不同處理階段金屬元素含量的變化

2.2 不同處理階段金屬元素含量的變化

由表2可知，大部分金屬元素經(jīng)過(guò)豬場(chǎng)的沼氣池和氧化池處理后在污水中含量下降都較明顯，其中的Cr6＋雖然在沼氣池中的含量比在固液分離池中增加了一倍，但經(jīng)過(guò)沼氣池的處理后，Cr6＋在污水中并未被檢測(cè)出，所以達(dá)到了規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)；Na和氯化物的含量在污水處理的過(guò)程中都是在沼氣池中先增加，然后在氧化池中下降，二者降解率分別為69.7%和67.6%，處理效果大致相近；而Cd雖然在經(jīng)過(guò)固液分離池后經(jīng)過(guò)了兩次處理，但在氧化池中處理效果似乎并不理想，與在沼氣池中測(cè)定的含量一樣，Cd降解率僅為28.8%，并且沒(méi)有達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；水樣中Cu的含量在測(cè)定中始終低于現(xiàn)有畜禽場(chǎng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，含量從0.85 mg/L下降到0.27 mg/L再到最后的0.09mg/L，沼氣池和氧化池的降解率分別為68.2%和89.4%；水樣中Fe的含量從2.72 mg/L下降到0.91 mg/L，在經(jīng)過(guò)氧化池后又上升到1.45 mg/L，最終的降解率為46.7%；水樣中Mn和Zn的變化趨勢(shì)都是先下降再上升，但Mn的變化幅度比鋅元素要大，Mn二次處理的降解率分別為80.1%和52.8%，顯然Mn經(jīng)過(guò)沼氣池的處理效果比經(jīng)過(guò)氧化池要好，而Zn經(jīng)過(guò)二次處理后的降解率分別為64.6%和61.8%，兩次處理的變化不大，但Mn和Zn在污水中的含量最終都達(dá)到了規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 討論

3.1 不同處理階段污染物含量的變化

研究發(fā)現(xiàn)，高濃度的有機(jī)污水排入江河湖泊中，污水中的高濃度的N、P造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，進(jìn)而會(huì)對(duì)人畜健康造成危害[8]。其次，污水中的SS堵塞土壤空隙，降低土壤的透氣性和透水性，影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)[9]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)固液分離后的污水在經(jīng)過(guò)沼氣池和氧化池處理后，污染物中的COD、TN、NH3+-N、BOD5、TP 和 SS 含量均有明顯降低，這與羅義春等[10]的研究結(jié)果一致，說(shuō)明該豬場(chǎng)實(shí)行的厭氧-好氧處理模式可顯著降低污水中有機(jī)質(zhì)的含量，但是除了BOD5、TP和SS外，其它的仍然不符合國(guó)家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，分析其可能原因是豬場(chǎng)采用水沖糞處理模式，造成污水樣品中的有機(jī)質(zhì)濃度過(guò)高，進(jìn)而增加了污水處理的難度，影響最終的處理效果。因此，就以上問(wèn)題提出幾點(diǎn)相關(guān)建議：

①建議在沖洗欄舍時(shí)，應(yīng)減少傳統(tǒng)的水沖式清糞方式，實(shí)現(xiàn)糞水分離，采用干清糞工藝，減輕豬場(chǎng)糞污水無(wú)害化處理的壓力。

②通過(guò)添加無(wú)公害的添加劑（如微生態(tài)制劑、益生菌等）來(lái)改善飼料結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高飼料利用率，減少NH3+-N的排出。

③合理設(shè)計(jì)飼料配方，在滿足畜禽生長(zhǎng)所必需氨基酸的前提下降低日糧中蛋白質(zhì)的含量以減少N的排放。

④改造排水系統(tǒng)，實(shí)行雨污分離以減少污水的產(chǎn)生量。在場(chǎng)區(qū)內(nèi)外設(shè)置的污水收集輸送系統(tǒng)要采取暗溝布設(shè)。

⑤采用合成氨基酸代替日糧中的蛋白質(zhì)（如在仔豬玉米-豆粕型日糧中添加0.2%的L-氨基酸，降低粗蛋白的水平）。

3.2 不同處理階段金屬元素含量的變化

在畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中，重金屬因?yàn)槟艽龠M(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)和防治疾病，廣泛作為飼料添加劑添加到飼料中[11]。研究發(fā)現(xiàn)，豬場(chǎng)飼料中添加的重金屬的量普遍超過(guò)動(dòng)物的需求量，使大量的重金屬隨排泄物排出體外，進(jìn)而在環(huán)境中造成污染，對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)造成危害[12]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)固液分離后的污水在經(jīng)過(guò)沼氣池和氧化池處理后，污染物中Na、Cd、Cu、Fe、Mn、Zn、氯化物的含量都有明顯降低，說(shuō)明厭氧 - 好氧處理模式對(duì) Cu、Fe、Mn、Zn、氯化物都有較好的去除效果。但Na、Fe和氯化物含量偏高，Cd含量超過(guò)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合表2數(shù)據(jù)，分析其可能原因是豬飼料中Na、Fe、Cd等金屬元素的添加量過(guò)高所導(dǎo)致。因此，針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果中顯示的Na、Fe、Cd、氯化物等含量過(guò)高或超標(biāo)的問(wèn)題，減少Na、Fe、Cd、氯化物的排放是該豬場(chǎng)治理污染的關(guān)鍵?，F(xiàn)就以上問(wèn)題提出幾點(diǎn)相關(guān)建議：

①用有機(jī)微量元素復(fù)合物來(lái)取代無(wú)極微量元素（如用有機(jī)Cu來(lái)代替無(wú)機(jī)Cu在飼料中的添加），進(jìn)而減少飼料中微量元素的添加量。

②在污水處理工藝流程中加入明礬等混凝劑。如危霄月[8]等研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)混凝沉淀后，污水中的Fe、Cd、Cu、Zn 等元素含量明顯下降。

4 結(jié)論

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，該豬場(chǎng)的污水處理體系對(duì)污水中污染物和重金屬元素的處理有一定的效果，但是仍有一些排放物質(zhì)沒(méi)有達(dá)到規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)?？梢?jiàn)該豬場(chǎng)當(dāng)前的污水處理工藝雖然在一定程度上可行，但是還需要一定的改進(jìn)和優(yōu)化，如在氧化池后再添加農(nóng)田或濕地的自然處理步驟來(lái)進(jìn)行改善。