規(guī)模豬場廢水MBR組合處理效果分析

朱良瑞 朱昌友 韓安勤 尹曉黎 蔣思文

1.荊州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北荊州 434020；2.湖北省畜牧良種場，湖北荊州 434010；3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，武漢 430070；4.生豬健康養(yǎng)殖協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢 430070

豬場廢水是規(guī)模養(yǎng)豬過程產(chǎn)生的液態(tài)廢棄物，主要包括糞便、尿液和沖洗用水，規(guī)模豬場必須建設(shè)和配備達(dá)標(biāo)的糞污資源化利用設(shè)施及設(shè)備才能正常生產(chǎn)經(jīng)營，否則會(huì)被責(zé)令關(guān)停或拆除[1-2]。豬場污水處理利用首先應(yīng)因地制宜選擇合適的模式，其次應(yīng)準(zhǔn)確把握不同模式的關(guān)鍵技術(shù)、管理環(huán)節(jié)，尋找合理的解決辦法與措施[3]。本文主要對種養(yǎng)結(jié)合的規(guī)模化豬場廢水MBR組合處理工藝效果進(jìn)行分析，從而找到既能提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量及品質(zhì)、改善土壤理化性狀，又能降低生態(tài)環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)的豬場廢水變廢為寶的處理模式。

1 材料與方法

豬場廢水是一種較為復(fù)雜的有機(jī)復(fù)合體，主要由豬尿、豬糞、飼料殘?jiān)拓i舍沖洗水組成，其特征與豬舍結(jié)構(gòu)、清糞方式、飼料營養(yǎng)、豬的消化功能、生產(chǎn)管理水平和沖洗水量等因素有關(guān)[1，4]。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)化種植配套規(guī)模豬場廢水不同MBR組合處理工藝流程

標(biāo)準(zhǔn)化種植配套豬場工藝流程簡介見圖1，規(guī)模:10 000頭；日處理量:350 t/d。豬舍糞污經(jīng)調(diào)節(jié)池，后經(jīng)過固液分離去除污水中大部分的固體懸浮物，經(jīng)厭氧塘處理后，廢水中的有機(jī)物可得到有效降解。經(jīng)A/O組合塘系統(tǒng)的好氧處理后，進(jìn)入MBR膜塘，深度處理后，進(jìn)行水質(zhì)檢測。根據(jù)農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 5084-2005旱作），在農(nóng)田需肥和灌溉期間，通過農(nóng)田施用管網(wǎng)進(jìn)行旱地作物施肥，實(shí)施水肥一體化。

1.2 豬場廢水MBR組合處理后水質(zhì)檢測及對比分析

依據(jù)農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 5084-2005）對旱地作物的灌溉用水指標(biāo)，采集豬場廢水MBR組合處理后的水樣進(jìn)行水質(zhì)檢測，主要測定水溫、pH值（酸堿度）、CODCr（懸浮物）、SS（懸浮物）、氨氮、總氮、總磷、鉀、鐵、銅、鋅等11項(xiàng)指標(biāo)，其中COD值取測定最高值，其他各項(xiàng)數(shù)值取平均值，并對MBR組合處理后的水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖1 豬場廢水MBR組合處理工藝流程

1.3 確定肥水比例

根據(jù)11項(xiàng)指標(biāo)水質(zhì)檢測結(jié)果，按照農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 5084-2005）確定肥水比例，在農(nóng)田需肥和灌溉期間，通過農(nóng)田施用管網(wǎng)進(jìn)行旱地作物施肥，最終實(shí)施水肥一體化。

2 結(jié)果與分析

對照農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 5084-2005）對旱地作物的灌溉用水技術(shù)指標(biāo)，對規(guī)模豬場廢水MBR組合處理后的水樣進(jìn)行11項(xiàng)指標(biāo)水質(zhì)檢測后，農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 5084-2005）及檢測結(jié)果見表1。

孟海玲等[5]采用MBR處理豬場廢水，COD含量是412 mg/L、SS的去除率達(dá)到99%以上、氨氮含量為184 mg/L。表1中基本控制項(xiàng)目水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果顯示:豬場廢水經(jīng)MBR組合工藝處理后COD含量、氨氮含量、SS下降較為明顯，水質(zhì)凈化效果有所提升；表1中選擇性控制項(xiàng)目水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果顯示:豬場廢水經(jīng)過MBR組合工藝處理后，銅和鋅2項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)低于農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 5084-200旱作）最低限制值。為了不影響農(nóng)田肥用效果，滿足作物生長需求，增測的磷、鉀、鐵3項(xiàng)礦物質(zhì)數(shù)據(jù)指標(biāo)可為后續(xù)水肥一體化提供依據(jù)。

表1 標(biāo)準(zhǔn)對照

為防止土壤、地下水和農(nóng)產(chǎn)品污染，保障人體健康，維護(hù)生態(tài)平衡，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 5084-2005）對旱地作物的灌溉用水技術(shù)指標(biāo)有強(qiáng)制性要求。表1中11項(xiàng)指標(biāo)水質(zhì)檢測結(jié)果顯示:按照農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 5084-2005），除COD含量偏高外，其他指標(biāo)均已達(dá)標(biāo)。根據(jù)水質(zhì)檢測結(jié)果，確定肥水稀釋比例，確保達(dá)到農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 5084-2005），在農(nóng)田需肥和灌溉期間，通過農(nóng)田施用管網(wǎng)進(jìn)行旱地作物施肥，實(shí)施水肥一體化。

3 討 論

3.1 豬場廢水MBR組合處理工藝運(yùn)行效果較好

目前，國內(nèi)采用MBR（膜生物反應(yīng)器）處理豬場廢水的試驗(yàn)研究報(bào)道較多，實(shí)際工程運(yùn)行效果的報(bào)道較少[6]。實(shí)際生產(chǎn)中，11項(xiàng)指標(biāo)水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果表明，規(guī)模化豬場經(jīng)過MBR組合處理后，廢水中的污染物去除效果非常明顯，水質(zhì)凈化效果有所提升，但COD含量還有待改進(jìn)。

3.2 重視Cu和Zn殘留量

飼料中Cu和Zn添加量最多，有機(jī)肥重金屬超標(biāo)同時(shí)會(huì)導(dǎo)致土壤重金屬富集，影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，Cu和Zn的存在還可能影響細(xì)菌的耐藥性，因此，豬場廢水處理后農(nóng)用時(shí)也應(yīng)重視Cu、Zn含量高的問題[7-9]。本次豬場廢水經(jīng)過MBR組合處理后，Cu和Zn殘留量均沒有超標(biāo)，遠(yuǎn)低于農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 5084-2005）。

3.3 水質(zhì)檢測成為肥水配比重要依據(jù)

有研究[10-11]表明，規(guī)模化豬場廢水4個(gè)季度中各個(gè)指標(biāo)呈現(xiàn)了一定的變化規(guī)律，全施有機(jī)肥的處理可能由于肥效不夠而不能完全滿足作物的需肥要求而影響產(chǎn)量提高，有機(jī)肥須與化肥配合施用才能提高產(chǎn)量。豬場廢水經(jīng)過MBR組合處理后有一定的肥效，但為了不影響農(nóng)田肥用效果，建議在農(nóng)田需肥和灌溉期間，在施用前進(jìn)行水質(zhì)檢測，對照農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 5084-2005），與化肥配合使用，實(shí)施水肥一體化，以滿足作物生長需求。

3.4 豬場廢水MBR組合處理工藝適用范圍

解決養(yǎng)殖場糞污水對周邊環(huán)境的污染問題，高效、節(jié)能和多層次綜合利用糞污水的處理工藝，既解決豬場周邊地區(qū)水肥短缺的問題，又有效減少環(huán)境污染[12]。規(guī)模化豬場廢水MBR組合處理工藝建議適用范圍:養(yǎng)殖場周圍配套有一定面積的農(nóng)田，可以通過農(nóng)田施用管網(wǎng)進(jìn)行作物施肥，實(shí)施水肥一體化；如果是水田或蔬菜，須參考農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 5084-2005水作或蔬菜）確定肥水稀釋比例。

規(guī)模豬場廢水MBR組合處理工藝對廢水中的污染物去除效果明顯，確保符合農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 5084-2005）后可用于實(shí)施水肥一體化，這是既降低生態(tài)環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)，又能使豬場廢水變廢為寶的較好的處理模式。