隨著(zhù)生豬集約化養殖技術(shù)的提高和農業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的調整，傳統的家庭作坊式圈養逐漸轉變?yōu)橐幠；?、集約化生產(chǎn)性養殖。規?；B豬場(chǎng)廢水排放量大，污染物濃度高，且大多數都未經(jīng)處理直接排放，對區域環(huán)境產(chǎn)生直接威脅和危害。這些環(huán)境污染問(wèn)題引起了各級人民政府的高度重視，國家環(huán)?？偩趾蛧屹|(zhì)量監督檢驗檢疫局頒布了《畜禽養殖業(yè)污染物排放標準》(GB18596—2001)，對畜禽養殖業(yè)廢水、廢渣和惡臭氣體的排放進(jìn)行了規定;福建省人民政府也積極響應國家政策，進(jìn)一步加大規?；B豬場(chǎng)的整治力度。

　　目前，國內外主要采用自然處理、好氧處理、厭氧處理及混合處理等技術(shù)治理規?；B豬場(chǎng)污水，但是由于能耗大、投資費用高、維護管理技術(shù)要求多等原因，致使這些方法未能完全被各養殖場(chǎng)或農戶(hù)接納，推廣也受到限制，因此養殖場(chǎng)糞污經(jīng)濟有效治理依舊是個(gè)難題。福建省永安市某養豬場(chǎng)改進(jìn)傳統工藝模式，通過(guò)應用固液分離-厭氧生物發(fā)酵-生物氧化塘組合工藝處理污水，從糞污減量化到污水深度凈化處理使養豬場(chǎng)出水水質(zhì)達到畜禽養殖業(yè)污染物排放標準(GB18596—2001)排放標準，解決養豬場(chǎng)糞便污染問(wèn)題同時(shí)也可為同類(lèi)養殖場(chǎng)提供一定參考。

　　1、材料與方法

　　1.1 養豬場(chǎng)概況

　　該養豬場(chǎng)位于福建省三明市永安市某村鎮，年存欄3500~5000頭，出欄商品豬10000頭，采用干清糞工藝。按1頭豬日排糞2.2kg，排尿2.9kg計算，則該豬場(chǎng)日糞尿產(chǎn)生量17.85t，其中糞7.7t，尿10.15t，包括沖欄用水和職工的生活污水在內，每天產(chǎn)生污水60~100t。對該養豬場(chǎng)排放的污水進(jìn)行實(shí)地監測，水質(zhì)情況見(jiàn)表1。

　　1.2 處理工藝流程及簡(jiǎn)介

　　1.2.1 處理工藝流程

　　通過(guò)對該養豬場(chǎng)污水水質(zhì)分析并結合該豬場(chǎng)的實(shí)際情況，最后采用固液分離-厭氧生物發(fā)酵-生物氧化塘組合工藝，以達到最佳的處理效果和經(jīng)濟效益(具體工藝流程見(jiàn)圖1)。

　　1.2.2 主要單項技術(shù)簡(jiǎn)介

　　(1)固液分離前處理技術(shù)。

　　糞便污水含有大量的有機污染物和懸浮物，需要通過(guò)固液分離后再分別處理固形物和污水，從而有效降低污水中的污染物濃度，同時(shí)可確保后續的厭氧處理工藝穩定、有效地運行。選用本課題組研制60目的篩網(wǎng)的FZ12固液分離機，將污水中的大部分懸浮物分離出來(lái)，實(shí)現污水濃度減量化。該固液分離機的設計特點(diǎn)是集振動(dòng)系統、擠壓系統和自動(dòng)清洗系統于一體，污水處理效果較穩定，不會(huì )造成沉渣堵塞，可縮短后續厭氧發(fā)酵處理水力停留時(shí)間。

　　(2)厭氧生物發(fā)酵處理技術(shù)。

　　污水經(jīng)過(guò)固液分離前處理后進(jìn)入厭氧生物發(fā)酵系統。本研究采用福建省農科院研制的ZWD型隧道式厭氧發(fā)酵池，是中國最先設計應用的水壓式沼氣池型，內設破殼網(wǎng)及布水器，保證池內布水均勻，提高厭氧發(fā)酵效果。該沼氣池具有占地面積小、結構簡(jiǎn)單、操作方便、產(chǎn)氣率高等優(yōu)點(diǎn)，克服了舊式的水壓式沼氣進(jìn)出料難，占用有效建造容積等缺點(diǎn)。該單項技術(shù)是本工藝的核心，一方面可去除污水中大部分有機物，另一方面厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣可作為生產(chǎn)生活用電，產(chǎn)生的沼液可作為液體肥料灌溉農田，在去除污染物的同時(shí)產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。

　　(3)生物氧化塘處理技術(shù)。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼液富含N、P、K和有機質(zhì)，若直接排放，將會(huì )造成下游河道水質(zhì)富營(yíng)養化，可造成水體等環(huán)境污染。因此，對耕作區利用不完的沼液采用水生物氧化塘處理技術(shù)進(jìn)行深度脫氮除磷，可起到進(jìn)一步的凈化作用。共建設生物氧化塘3畝，蓄水能力為0.45萬(wàn)m3，水深約為1m。為了保證耕作區需要施肥時(shí)有足夠的沼液可以利用和雨季沼液無(wú)法利用時(shí)不會(huì )外排，調節沼液貯量在0.24~0.45萬(wàn)m3。

　　1.3 各階段污水測試項目及分析方法

　　pH值用便攜式pH計(雷茲pHs-3E)測量;SS的測定采用GB11901—1989重量法，CODcr的測定采用GB11914—1989重鉻酸鉀法;BOD5的測定采用HJ505—2009稀釋與接種法;NH3-N的測定采用HJ535—2009納氏試劑分光光度法。

　　2、結果與分析

　　2.1 處理效果

　　分別對固液分離后沉淀出水、厭氧消化池、氧化塘最終出水水質(zhì)進(jìn)行取樣分析，每個(gè)采樣點(diǎn)每日上午9點(diǎn)取樣，取樣3次，最終以平均值作圖討論。具體測定結果見(jiàn)圖2。

　　養豬場(chǎng)污水含有大量的有機污染物和懸浮物，先通過(guò)固液分離處理可確保后續厭氧處理工藝穩定、有效地運行，同時(shí)可節約污水處理費用。本項目應用本課題組研制的固液分離機FZ12對福建永安某養豬場(chǎng)廢水進(jìn)行固液分離前處理，再經(jīng)初沉池處理后，pH值為6.50，SS、CODcr、BOD5、NH3-N和TP濃度分別為4436.2、5666.2、3434.9、322.4、38.4mg/L，對SS、CODcr、BOD5、NH3-N和TP的去除效果分別達到75.7%、65.7%、51.7%、17.9%和12%，污水中的污染物得到了快速的去除。然后，應用厭氧微生物發(fā)酵技術(shù)(本項目采用的反應器為UASB反應器)對沉淀池出水進(jìn)行進(jìn)一步的處理。厭氧消化池出水pH值為6.68，SS、CODcr、BOD5、NH3-N和TP濃度分別為381.5、730.9、218.8、311、35mg/L。SS、CODcr、BOD5、NH3-N和TP這4種污染物都得到了一定程度的去除(去除率分別為97.9%、95.5%、96.9%、20.87%和19.9%)，氨氮和總磷的去除率不高，可能是因為厭氧消化對氨氮去除效果不佳，主要是依靠部分硝化及反硝化作用;總磷的去除需要通過(guò)好氧處理去除，在缺氧條件下對總磷的去除難度較大。另外，通過(guò)計算BOD5和CODcr的比值還可以看出，經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵處理后的養豬場(chǎng)污水BOD5與CODcr的比值較小(30%)，說(shuō)明該工藝的生物發(fā)酵已經(jīng)比較徹底，厭氧發(fā)酵難以繼續進(jìn)行，但各項污染物濃度仍然達不到GB18596—2001排放標準，因此需進(jìn)行后續的氧化塘生化處理。生物氧化塘具有基建投資和運轉費用低、耐沖擊負荷能力強、能有效去除污水中的氮磷以及可美化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。養豬場(chǎng)污水經(jīng)過(guò)厭氧處理后氨氮含量高，將生物氧化塘作為生豬養殖廢水的后續處理工藝，可對污水起到進(jìn)一步的脫氮效果。監測結果表明，經(jīng)過(guò)后續的氧化塘處理，出水pH值為7.48，SS、CODcr、BOD5、NH3-N和TP濃度分別為48.0、138.0、37.3、41.6、2.02mg/L，對SS、CODcr、BOD5、NH3-N和TP的去除率可分別達到99.7%、99.1%、99.5%、89.4%和95.4%，完全可達到GB18596—2001的排放標準(表2)。

　　2.2 去除單位COD的投資與運行費用分析

　　2.2.1 前處理階段投資與運行費用分析

　　(1)設備、設施投資費用。

　　本項目的前處理采用固液分離機和初沉池，該階段的設備、設施總投資為7.3萬(wàn)元，其中固液分離機4.8萬(wàn)元，初沉池2.5萬(wàn)元。日污水處理量為100m3。根據表2的監測數據顯示，經(jīng)過(guò)固液分離處理后沉淀，每天可去除COD總量為1061.6kg，則前處理階段每去除1kgCOD的設備、設施投資費用為68.8元/天。

　　(2)運行費用。

　　該階段每天耗電30度，按1元/度計，則所需電費為30元;另外，運行過(guò)程還需1個(gè)人看管，工人工資以50元/天計，則總運行費為80元/天，去除1kgCOD需0.075元/天運行費。

　　2.2.2 厭氧發(fā)酵階段投資與運行費用分析

　　(1)設備投資費用。

　　厭氧發(fā)酵系統總投資為44.0萬(wàn)元，日處理污水量為100m3。根據表2的檢測數據顯示，厭氧生化階段的COD去除量為493.5kg，則其厭氧發(fā)酵階段的COD容積負荷為0.45kg/(m3•d)，則該階段去除1kgCOD設備投資為891.6元/天。

　　(2)運行費用。

　　厭氧發(fā)酵階段除了清池，平時(shí)沒(méi)有運行費，因此其運行費可忽略不計。

　　2.2.3 生物氧化塘基建投資與運行費用分析

　　(1)基建投資費用。

　　該項目設立三級跌水式生物氧化塘(共0.20hm2)，按30元/m2計算，則該階段需要9.0萬(wàn)元基建投資費用。利用生物氧化塘每天可去除COD總量為59.3kg，則該階段去除1kgCOD基建投資為1517.8元/天。

　　(2)運行費用。

　　生物氧化塘在處理污水的過(guò)程中平時(shí)無(wú)運行費用。該豬場(chǎng)利用氧化塘出水灌溉周?chē)r田(46.9hm2)，需要1個(gè)人看管，所需人工費為50元/天，沼液灌溉平均每天耗電20度，需要電費20元/天，則利用氧化塘出水灌溉農田需要總運行費用70元/天。

　　從固液分離機、厭氧發(fā)酵以及生物氧化塘去除單位COD的投資分析結果可以看出：

　?、賾霉桃悍蛛x機對規?；B豬場(chǎng)污水進(jìn)行前處理，可以快速、有效地降低污水中的COD濃度，還可顯著(zhù)減少投資費用;

　?、诶迷摻M合工藝處理養豬場(chǎng)污水具有投資省、運行費用低等優(yōu)點(diǎn)。

　　2.3 污水治理經(jīng)濟效益分析

　　2.3.1 固液分離階段經(jīng)濟效益分析

　　對固液分離機的去渣量進(jìn)行統計，結果顯示其每個(gè)生產(chǎn)周期糞渣平均產(chǎn)量為2275kg/天(含水率55%~66%)，將產(chǎn)生的糞渣賣(mài)給有機肥料廠(chǎng)，價(jià)格為100元/t，該豬場(chǎng)回收糞渣的產(chǎn)值為227.5元/天，扣除運行費用80元/天，則在固液分離機處理階段其凈回收為147.5元/天，投資回收期為495天。

　　2.3.2 厭氧發(fā)酵階段經(jīng)濟效益分析

　　對厭氧發(fā)酵池的日沼氣進(jìn)行統計，結果顯示其平均產(chǎn)氣量為699.8m3/天，則該階段每去除1kgCOD可產(chǎn)生約0.45m3沼氣，產(chǎn)氣率為0.64m3/(m3•d)。這些沼氣可用于發(fā)電，提供豬場(chǎng)的生產(chǎn)生活用電，如果能全部得到有效利用，可發(fā)電1050度/天，節約電費1050元/天，其投資回收期為419天。

　　2.3.3 生物氧化塘階段經(jīng)濟效益分析

　　利用氧化塘出水灌溉農田46.67hm2，每公頃年節約肥料成本6000元，則該階段可產(chǎn)生的經(jīng)濟效益為28萬(wàn)元/年，扣除灌溉農田運行費用70元/天，凈回收為697元/天，其投資回收期為129天。

　　通過(guò)分析3個(gè)處理階段產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，結果表明利用該組合工藝處理養豬場(chǎng)廢水，具有較好的經(jīng)濟效益，且投資回收期較短。

　　3、結論

　　應用固液分離-厭氧消化-生物氧化塘組合工藝處理養豬場(chǎng)污水，對SS、CODcr、BOD5、NH3-N和TP的去除效果顯著(zhù)，最終出水可達到GB18596—2001排放標準。其中，利用固液分離機對污水進(jìn)行前處理，是至關(guān)重要的環(huán)節，可大大縮短污水的處理周期并節約處理費用。該組合工藝能充分利用豬場(chǎng)環(huán)境條件對糞污處理各階段產(chǎn)生的錯位資源進(jìn)行有效利用，在消納污染物的同時(shí)還可節約生產(chǎn)成本產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益：固液分離的豬糞渣可銷(xiāo)售給有機肥廠(chǎng)，經(jīng)過(guò)495天可回收投資資金；厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣可滿(mǎn)足豬場(chǎng)日常的生產(chǎn)生活用電，經(jīng)過(guò)419天可回收投資資金；生物氧化塘出水可作為液體肥料灌溉豬場(chǎng)周邊的農田，經(jīng)過(guò)129天可回收投資資金。該組合工藝對處理養豬場(chǎng)污水經(jīng)濟、有效，具有較好適應性和針對性，對其他養豬場(chǎng)的污水處理工程具有一定的參考價(jià)值。( >

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