畜禽养殖废水处理的技术现状和发展趋势刘俐媛 ，宋英豪 ，王焕生 ，贾立敏 ，何绪文 ，薛晓艳1 中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京()2 北京市环境保护科学研究院，北京()E-mail： 摘 要：本文叙述了畜禽养殖废水处理的现状，目前畜禽养殖废水仍是污染水体的重要污染 源。按废水处理工艺的主体和组合方式可以分为以物化处理为主体、以生化处理为主体和物 化与生化处理相结合的三类组合工艺，并分别比较了各类组合工艺的优势与不足。根据现阶 段畜禽养殖废水处理出现的矛盾和问题提出未来发展的趋势：畜禽养殖业的污染防治将以大 力发展资源回收、提倡能源回收与农业综合利用以及发展清洁生产，将末端治理与源头控制 相结合为前提进行研究。 关键词：废水处理；畜禽废水；组合工艺 中图分类号：X703 1. 引言随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，大批规模化畜禽养殖场相继建成，且主要 分布在城市的近郊。这些养殖场的发展一方面满足了城市居民对肉类、禽蛋类食物的大量需 求，也成为污染水体的重要污染源。我国每年畜禽养殖的废水排放量超过１００亿吨，远远 超过全国工业废水与生活废水排放量总和。

同时畜禽废水水量波动大，含渣量、有机物和氮 磷浓度高，处理技术不够成熟，管理运行成本高[1-2] 。目前我国有很多规模化养殖场开展了 畜禽养殖废水的处理工作，可是规模化养殖场的废水处理出水水质绝大部分尚未达到国家一[3] 级排放标准，远不及工业废水处理达标率的一半 。 2. 畜禽养殖废水处理的工艺现状国内外畜禽养殖场废水的处理技术多种多样，其中按工艺的主体和组合方式可以分为三 种处理模式，分别是以物化处理为主体、以生化处理为主体和物化与生化处理相结合的组合 工艺。 2.1 以物化处理为主体的组合工艺日本的 [4]等人提出了一个包括结晶、曝气、静沉三个单元的连续处理实 际猪场污水的反应装置，该装置主要通过前期结晶预处理和后期沉淀相结合，主要以物化的 方式去除水中的污染物。之后 等人[5]又进一步研究出通过曝气结晶和成型鸟 粪石沉降从猪场废水中去除和回收磷的具有双重功能的简易装置，在沉降污泥之前进行包括 鸟粪石、脱水、堆肥等多级处理，这种组合工艺污泥中不仅操作简单，而且针对畜禽废水高 浊度高悬浮物的特点，解决了污泥中存在大量悬浮性固体的难题。

2.2 以生化处理为主体的组合工艺[6]传统的还田利用和自然处理模式 由于受土地的限制已不能满足城市近郊大量畜禽废 水处理的要求，因此迫切需要找到一种经济、高效的工业化处理模式来处理土地受限地区的 畜禽废水处理。经过几十年的研究和应用，畜禽养殖废水厌氧处理工艺已经比较成熟，常用- 1 -的工艺包括完全混合式厌氧反应器（CSTR ），厌氧滤池（AF ），厌氧序批式反应器（ASBR ）， 厌氧挡板反应器（ABR ），厌氧复合反应器（UBF ），内循环厌氧反应器（IC ），上流式厌 氧污泥床（UASB ）等[7-14][15-17]。尽管厌氧生物处理能直接处理高浓度畜禽废水，并能回收能源 ， 但厌氧处理出水中污染物浓度仍然很高，特别是氨氮基本没有去除，排入水体后，对环境的 影响仍然很大，需要进一步后处理。同时由于好氧生物工艺直接处理高浓度畜禽废水能耗高， 运行费用昂贵[18] 。相对于单一的厌氧或好氧工艺，厌氧一好氧的生化工艺组合具有处理效 率高、抗冲击负荷能力强、剩余污泥量少和防止臭味的产生等优点。因此采用厌氧-好氧联 合处理工艺是目前公认的最经济方法。目前我国大部分规模化猪场都采用厌氧-好氧工艺处理养殖场废水，由于SBR工艺可以 在一个构筑物中完成生物降解和污泥沉淀两种作用，减少了全套二沉池和污泥回流设施，同 时又能脱氮除磷，在厌氧一好氧工艺组合中得到了广泛的应用。

SBR工艺主要有两种组合方 式，一种是将厌氧控制在水解阶段，后接SBR工艺，如具有占地面积小,处理效率好,运行费 用低等特点的水解—SBR工艺[19-20] 。另一种是厌氧反应器后接SBR工艺，如沉淀-UASB-SBR 工艺及“CSTR+SBR”工艺[21-23] 。两种处理工艺的组合均有各自的优点，水解处理相对厌氧处 理工艺，能显著缩短处理时间，提高处理负荷，同时厌氧处理又有较高的去除效率，各有利 弊。邓良伟等[24]研究的厌氧-加原水-间隙曝气()工艺与SBR 以及厌氧-SBR工艺相比， 在处理猪场废水同等处理效果下的能耗最少，且产生的沼气用于发电能完全补偿消耗的能 量，并有剩余。近年来一种新型生物反应器——AOS污水处理系统[25]（厌氧区-好氧区-沉淀 区）采用了一体化设置，节约了占地面积，减少了建设成本。且通过实际操作和现场运行， 出水质量能够达到香港环保署制定的直接排河标准。国外也有类似的工艺组合，一个工业规 模的猪场（300头）污染物处理系统[26] 由厌氧处理单元和间歇曝气单元组成，间歇曝气单元 用来处理未处理过的液体肥和厌氧处理过的浓缩肥。这种组合处理系统减少了能耗成本，而 且再利用和处理了废水，减少了环境质量的恶化。

2.3 物化与生化处理相结合的组合工艺以去除水中高浓度氨氮为目的的高效前处理物化工艺与后段生化处理结合的组合工艺 也是应用较多的一种工艺，通过物化的方法去除水中高浓度的氨氮，达到对畜禽废水预处理 的目的。预处理出水经过后段生化处理基本能达到国家三级排放标准，若要想达到国家一级 排放标准，尚需增加好氧处理或缺氧脱氮处理单元。[27]2孙群荣等人 介绍了氨吹脱-A /O工艺处理高浓度养殖废水的工程实例，这种方法是在 碱性介质条件下鼓入空气使NH +转化为NH 释放出来，脱氮率高，操作灵活，占地小。该工43 艺具有剩余污泥少，耐冲击符合能力强，难降解有机物去除效率高等优点。但由于该法需不[28] 断鼓气、加碱，出水需再加酸调低pH 。因此，处理费用比较高。R.等 研究了以沸石 滤床为预处理兼有UASB和UASB-AF 的整套系统，这种组合工艺的优点在于设备构造简单、 管理方便，具有综合治理污染废水的功能以及吸附材料无毒、无害、耐磨、耐蚀。但同时也 存在这一些问题：由于树脂再生频繁而造成的操作困难，再生液仍为高浓度氨氮废水，需再 处理以及费用昂贵等。P.Y.Yang[29]在研究稀释后猪场废水的同时脱碳脱氮时将厌氧污泥与 好氧污泥混合固定在同一个反应器中,采用氨结晶预处理- 中间处理系统（同时脱碳脱氮）- 石灰石后处理的方法运行，由于占地面积小，该工艺可用于场地有限的猪场稀释废水的处理。

- 2 -2.4 畜禽养殖废水处理存在的问题由于养殖业是一个低利润行业，一般无法承受耗费较高的污水处理工艺。以养猪业来说， 目前一头200斤的生猪的销售收入大概在1 400元左右，养猪成本却上涨到1 310元左右，利润[30]为例，5万头规模猪场排放 率只有10％左右。以按工业化模式处理废水的万头规模的猪场 的粪尿污水在每天500吨以上，投资在100-150万元，由于能耗较高，处理1吨污水约需耗电 2-4千瓦时，处理1吨污水运转费在2.0元左右，由此可以推出每头生猪的污水处理费用约占 利润的20% ，因此对于猪场废水的处理只能采用投资少、运行和管理成本低且效果好的工艺。 为了适应规模化养殖的发展要求，近年来虽然有越来越多的规模化养猪场采用了一些新工 艺，引进了新的技术设备，但还是存在一些问题，主要有以下几个方面：1.某些技术设备及工艺在研究过程中忽略了养殖场的总体运行成本，致使运行管理成本 高成为畜禽废水处理正常运行的制约因素。2.养殖废水中丰富的氮磷都是不可再生的资源，这些放错位置的资源很容易被人忽视。3.没有从源头上控制畜禽养殖废水的排放，增大了废水处理的难度和处理成本，不符合 可持续发展社会的思想。

3. 畜禽养殖废水处理的趋势 3.1 废水处理与能源回收、农业综合利用相结合尽管目前有很多处理畜禽养殖废水的先进技术，但是处理成本成为畜禽废水处理的制约 因素，同时也不符合可持续发展的思路，为了解决这一矛盾，今后应该着力研究通过废水处 理与回收能源和农业的综合利用（有机农业）相结合降低猪场的运行成本的组合工艺。猪场废水等畜禽废水中含有大量丰富的营养物质，在处理过程中对这些有用的资源进行 回收和再利用，可以充分利用在废水处理过程中所产生的可回收生物能源。猪场废水中的有 机物经过厌氧消化产生了大量的可燃气体，主要包括甲烷、氢气等，这些气体具有很高的热 值，经过净化可以作为能源进行再利用，传统上被用作燃料，通常是用来加热和发电，减少 了能耗成本和环境质量的恶化。但由于沼气工程经济收益包括沼气燃料、沼液或沼渣制成的 肥料和饲料收益，所以沼气工程需要对其综合利用进行深入研究。在今后的研究中还可以尝试将冲洗废水与粪污结合起来，实现农业综合利用，发展废水 处理的回收利用。在处理畜禽冲洗废水时，将其与畜禽粪污结合起来，可以利用USR反应器 这种结构简单、适用于高悬浮固体原料的反应器，原料从底部得到快速消化。

未消化的生物 质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内，上清液从消化器上部溢出。同时 使用闷晒式太阳能热水池，可充分利用太阳能加热，提高反应温度，即使在在冬季也可保证 较好的运行。其次在能源再利用方面，污水和鲜粪进入USR反应器，经厌氧反应器出来的沼 气（含有细小杂志以及硫化氢等腐蚀性气体）经脱水、脱硫净化塔进入贮气罐，进入用气单 元使用。沼渣和沼液进行深加工，生产多元复合肥，有利于植物的优质生长和某些病虫害防 止。这种采用USR反应池与沼气生产相结合的污水处理工艺处理畜禽污水，实现了养殖、沼 气、供热及供电一体化的新型处理模式，可以达到物质、能源良性循环的目标，实现种植业、 养殖业和加工业等环节的协调发展，具有广泛的应用价值。 3.2 废水处理与资源回收相结合畜禽废水处理的组合工艺中常常忽略对废水的水质特征缺乏细致的了解，氮和磷是不可- 3 -再生的资源，污水中排放的氮磷是氮磷消耗的重要途径。如何有效利用并回收这些资源越来 越多的引起了人们的关注。特别是在畜禽废水中存在高浓度的氮磷，有利于资源高效回收。目前，污水中氮磷的去除和回收主要通过化学和生物的方法。其中对磷的去除和回收的 方法中，普通的化学除磷方法回收率一般为90% 以上，但添加药剂后还需调回pH值，且药剂3 成本较高。

目前鸟粪石工艺回收磷酸盐工艺有很好的市场前景，每1 m 养猪场废水最多可以 回收171 g鸟粪石，回收的鸟粪石不需洗涤只需经过空气干化即可得到约95%纯度的鸟粪石 [31] 。更有研究表明，污泥回收75% 的磷可减少3%～3.8% 的污泥干固体质量。回收磷后，污 泥焚烧后灰分的产量也将显著下降，可减少12%～48% 。而且鸟粪石除磷工艺产生的污泥体 积很小，仅是化学除磷产生的污泥体积的49% 。同时较为关注的吹脱加药结晶的方法，主要 是利用吹脱曝气提高水中的pH值以提高水溶液中磷酸盐的过饱和度，并利用水中的碱度或 投加的钙镁等离子生成化学沉淀，投加少量药剂既可达到较高的回收率，较普通化学除磷方 法节省了一定的药剂成本。因此，如何更为强化并经济有效地回收利用废水中的氮磷资源成 为今后研究的发展趋势。 3.3 把末端治理与源头控制相结合目前畜禽废水处理的大部分工艺都是对已有的污染进行处理，并没有深入考虑从源头上 减少企业对周围环境的污染。末端治理与源头控制相结合可以从根本上减少废水处理量从而 减少废水处理成本。为了控制畜禽冲洗废水对水体的污染，应当大力发展清洁生产，从源头上减少畜禽废水 的排放。

在污染引起多种环境问题的今天，畜禽养殖业将面临巨大的挑战，改革传统生产模 式势在必行，已经越来越多的养殖企业走上了环境友好与资源节约之路。大力推广干清粪工 艺和合理设计规划养殖场内部结构与设施，有助于从源头上减少畜禽废水对受纳水体的污 染，也减少了污水处理的难度和费用。同时应着力宣传使用绿色饲料和添加剂，减少饲料中 有毒有害或容易富集的添加剂如重金属等，不仅能从源头上减少污染物的产生，也有利于畜 禽养殖工业的健康长效发展。因此，开展清洁生产，把减少粪污产生和排放与污染物处理相 结合才是养殖业污染防治的当务之急。 4. 结论1）畜禽养殖业是一个低利润行业，一般无法承受耗费较高的污水处理工艺。因此对于 畜禽养殖废水的处理只能采用投资少、运行和管理成本低且效果好的工艺。寻找高效节能的 处理方法在资源与能源问题日益突出的今天尤为重要，开发具有高效节能处理畜禽废水的处 理设备和组合工艺是实现可持续发展、建设和谐社会的重要途径，以物化和生化处理结合的 组合工艺以其经济性和高效性将会受到越来越多的关注。2 ）去除废水中污染物的同时有效回收和利用资源是未来畜禽废水处理的一个方向，不 仅可以提高系统的去除率，回收利用的资源和能源还能大大减少系统的运行成本。

3 ）将末端治理与源头控制相结合，从根本上减少畜禽废水处理的运行和处理成本，推 广清洁生产，改革企业的传统生产模式，是今后畜禽废水处理首要的发展趋势。- 4 -参考文献 [1]韩巍. 规模化养猪场废水处理的试验研究. 华南热带农业大学硕士学位论文[D].2006. [2]王磊. SBR 处理养猪场废水研究. 西南交通大学研究生学位论文[D].2005. [3]崔理华,朱夕珍,陈智营等.国内外规模化猪场废水处理组合工艺进展[J]. 农业环境保护,2000, 19(3): 188-191. [4] , Yasuo , Osada, et al. of , and from swine by [J]. Water , 2002, 36: 2991–2998. [5] , Yasuo , , et al. of from swine [J]. , 2005, 96: 1544–1550. [6]彭军, 吴分苗, 唐耀武. 组合式稳定塘工艺处理养猪废水设计[J]. 工业用水与废水, 2003, 34(3): 44-46. [7]宋炜, 付永胜,王磊等. ABR 处理猪场废水试验研究[J]. 农业环境科学学报, 2006 , 25(增刊): 172-175. [8]Jae Cho, Beom Soo Kim, Soon Chul Park, et al. of on the of four a waste [J]. and , 1996, 10(1): 25-35,. [9] S., Sung. waste and Class A using - [J]. in , 2003, 7: 701-706. [10]C. S. Ra, K. V. Lo, J. S. Shin, et al. with an in [J]. Water , 2002, 34(3): 965-973. [11] , , -Baye Ould-, et al. Swine waste by self- [J]. Water , 2004, 38 :539–546. [12]Ten-Hong Chen, Wu-Huann Shyu. of four types of in very dairy [J]. nd , 1996, 11(5): 431-440. [13]Jeong-Hoon Shin, Sang-Min Lee, Jin-Young Jung, et al. COD and for the of swine by (MBR) and bed (AUBF) [J]. , 2005,40. [14]邓良伟,陈铬铭. IC 工艺处理猪场废水试验研究[J].中国沼气, 2001, 19(2): 12 - 15. [15]赵庆良.废水处理与资源化新工艺[J].中国建筑工业出版社.2006.8. [16]崔理华,朱夕珍, 陈智营等. 国内外规模化猪场废水处理组合工艺进展[J].农业环境保护,2000, 19(3): 188-191. [17] Booki Min, Kim, Oh, et al. from swine using fuel cells[J]. Water , 2005, 39 :4961–4968. [18]邓良伟. 猪场废水处理新工艺研究[D]. 浙江大学博士学位论文. 2007. [19]邓良伟. 水解—SBR 工艺处理规模化猪场粪污研究[J].中国给水排水, 2001, 17(3) :8-11. [20]董海山, 杨敏. 水解酸化+SBR 工艺处理小规模养殖屠宰废水[J]. 环境污染治理技术与设备, 2005, .6 (6): 61-63. [21]林伟华,蔡昌达. CSTR-SBR 工艺在畜禽废水处理中的应用[J].环境工程, 2003, 21 (3): 13-15. [22]林伟华,蔡昌达. 厌氧-SBR 工艺处理畜禽废水[J].中国给水排水, 2003, 19(5): 93-94. [23]杨朝晖, 曾光明,陈信常等. 规模化养猪场废水处理工艺的研究[J]. 环境工程, 2002, 20 (6):19-21. [24]邓良伟,郑平, 陈子爱. 工艺处理猪场废水节能效果的研究[J].农业工程学报,2006, 22(12): 172-175. [25]王磊, 李宗林,乐科易. 新型高效AOS 生物反应器处理畜牧场废水[J]. 现代化工, 1999, 19(11): 16-19. [26] P.Y. Yang, Zhi-yu Wang. an in a swine for land- [J]. , 1999, 69: 191-198. [27] 孙群荣, 徐彬彬,张雁峰. 氨吹脱-A2/O 工艺处理高浓度养殖废水[J]. 给水排水, 2005, 31(3): 55-57. [28] R., B.Di , L., et al. by and in UASB of [J]. Water and , 1995, 32(12): 73-81. [29] P.Y. Yang, H.J. Chen, S.J. Kim. mixed cell (EMMC) for of and from swine [J]. , 2003, 86: 245–252. [30]邓良伟. 畜禽养殖场废水处理技术评析[J]. 环境经济, 2005, 5(17): 54-56. [31]佟娟, 陈银广, 顾国维.鸟粪石除磷工艺研究进展[J]. 化工进展, 2007, 26(4): 526-530. The and of Liu ，Song ，Wang ，Jia Limin ，He Xuwen ， of and ;，China of and ， () of ; ()- 5 - This paper a of

呼市污水处理技术 生活污水变绿化用水 呼和浩特污水处理能力再升级

将城市生活污水统一收集，污水进入处理生物池后，在生物池中，利用活性污泥自身的新陈代谢，处理污水中的各项指标，经处理后的污水在经过深度处理以后就可以用于绿化灌溉。这就是目前呼和浩特市辛辛板污水处理厂的污水处理流程，据辛辛板污水处理厂副厂长任洪波介绍，目前辛辛板污水处理厂设计处理能力为20万吨/日，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（-2002）一级A标准。

污水处理设施

记者了解到，目前，呼和浩特市共有5座污水处理厂，分别为辛辛板污水处理厂、章盖营污水处理厂、公主府污水处理厂、金桥污水处理厂及班定营污水处理厂，总设计污水处理能力43万吨/日。5座污水处理厂产生的污泥统一运往京城固废公司进行处理，处理方式为热干化焚烧。

辛辛板污水处理厂

为了更好满足城市发展需求，根据《呼和浩特市人民政府关于实行最严格水资源管理制度的实施意见》中水功能区划分标准，要求污水处理厂出水水质达到大小黑河环境功能区城区段地表Ⅴ类水接收标准， 2015年9月，春华水务集团公司开始实施辛辛板、章盖营、公主府污水处理厂深度处理工程及班定营、金桥污水处理厂提标扩建工程，深度处理是要把污水处理厂出水水质提高到优于一级A的标准。工程完工后，呼和浩特市城区污水处理能力将由43万吨/日增加到52万吨/日，出水水质全部优于一级A标准，符合水功能区接收标准，基本实现污水全收集、全处理的目标。

取水化验

污水处理前后对比

2016年呼和浩特市再生水利用率要达到35%，为此，春华水务集团公司加快污水处理和再生水利用设施建设，同时结合污水处理厂现状，逐步推广再生水利用。目前，再生水主要用于呼市电厂、金桥热电厂等工业的冷却用水，扎达盖河、小黑河等河道的景观补水及园林绿化和市政杂用水。再生水作为重要的水资源，本着优先用于工业，其次为河道生态景观用水及市政杂用水的理念，春华水务集团公司以工业园区、电厂、化工等大型企业为重点，景观河道及市政杂用水为补充，逐步推广再生水利用，计划今年使再生水回用率达到35%，未来继续加大再生水推广力度，继续提高再生水回用率。

（记者 郭翔）