[摘要]针对目前太仓地区养猪废水处理的现状和存在的问题，本文通过比较几种常见的废水处理工艺，结合太仓地区的地理和经济发展实际，提出优化选择，并对如何进一步加强养猪场的废水治理，做到稳定达标排放提出了意见和建议。
[关键词]养猪废水；废水治理；优化选择
1养猪废水说明
1.1养猪废水概述
近20年我国的肉猪养殖业取得了巨大的发展，规模化养猪场越来越多，极大地满足了人民对肉类食品的需求，但同时，养猪废水的污染为国内主要水污染源之一。规模化养猪场为了运输方便、供应及时，大多分布于大中城市及其周围，且布局密集，使得农牧脱节，猪场粪便不能及时为农业利用，并且很难进行有效处理，粪便利用率低，导致附近河道浊黑发臭，还会造成水库及湖泊的富营养化，甚至影响饮用水安全。
1.2养猪废水来源
研究表明，猪摄入的氮总体上有60%~80%从排泄物中排出，一部分直接挥发到大气中，其余大部分则被氧化成硝酸盐随排泄物转移[1-2]。太仓地区的规模养猪场多为干清粪形式，废水主要来自活猪每日排泄的尿液和定期对猪圈的冲洗废水。
1.3养猪废水特征
(1)以有机污染物为主，不含第一类污染物，主要检测指标有寄生虫卵数和粪大肠杆菌群数、生化指标(BOD、COD、NH3-N、TP)，还有感官指标(恶臭)等；(2)废水中有机物、悬浮物和氨氮污染物指标浓度高，处理难度大，若不进行处理直接排放，会对周围环境造成严重污染；(3)废水含有丰富的氮、磷、有机物等农作物生长所需营养成分，可用作有机肥灌溉，甚至无土栽培的营养液，开展无公害农产品的生产。
2养猪废水的一般处理方法
2.1自然处理法
这种模式主要采用稳定塘、人工湿地等自然处理系统。稳定塘是一种利用天然的或经过人工修整的池塘处理废水的构筑物，对废水的净化类似天然水体净化[3,4]，有机物通过水中的微生物代谢而降解，人工湿地污水处理技术是利用水生植物或植被建立，目前也应用较广。
2.2沼气发酵法
沼气处理是一种厌氧废水处理技术，处理成本比好氧处理及其他处理方法要低得多，尤其是高浓度的养殖场废水(COD>1500mg/L)，沼气处理方式优点是处理设备负荷高，占地少，剩余污泥量容易处理，设备简单易于操作，可季节性、间歇性运转，直接处理高浓度废水，不需要大量的稀释水等[5]。缺点是沼气发酵受地域、气温的限制，在北方冬季难以产生沼气，目前正在研究把沼气池建在猪舍地下等方案进行探索，另外沼气设备如维护、保养不当，容易发生设备腐蚀或管道堵塞现象。
2.3物理处理法
养猪废水处理常用的物理方法有过滤法、沉淀法、吸附法及气浮法。过滤、沉淀和气浮一般作为废水处理的前处理工艺，主要去除废水中的较大颗粒的悬浮物和其他易沉淀的杂质。但对于浓度较高的养猪废水，如单一采用物理处理法很难做到达标排放，需配套其他深度处理方式。
2.4混凝沉淀处理法
混凝沉淀是采用铝或铁盐为主的混凝剂(碱式氯化铝吸附架桥性能好，硫酸亚铁价格较低)，辅以高分子助凝剂，将废水中的悬浮污染物和胶体污染物凝结成易于沉淀(浮选)的较大颗粒物，然后通过提供合适的沉淀(或者浮选)水力条件，使污染物与废水分离，通过排泥(排渣)的方式净化养殖废水。优点是工艺流程简单、管理方便、设备投资少、占地少，且对疏水性物质处理效率很高；缺点是生化物质未利用，运行成本高、泥量大且难脱水。
2.5生物氧化法
生物氧化法是利用微生物的代谢来降解废水中的富营养物质，包含好氧、厌氧、流化床工艺等，从现有情况看，我国养猪废水生物处理法中以表面加速曝气和接触氧化法占多数。但生物氧化法对色度去除率不高，一般在40%左右，所以当出水色度要求较高时，需辅以物理或化学处理。养猪废水是一种高COD和高NH3-N的废水，要实现去除效果，做到达到排放，理论上来说采用生化厌氧+好氧处理比较合适。
3太仓地区养猪废水处理的优化选择
3.1太仓地区养猪废水处理目前存在的问题
(1)太仓地区养猪场一般都采用干清粪，干粪不在猪场发酵产沼气，而是直接外运综合利用，废水主要来自猪尿和少量的猪舍冲洗水，废水处理设施也是仅针对猪尿和猪舍清理水，绝大部分的养猪场都设有地下化粪池(一般集水池和化粪池合建)，用于收集和初步发酵；有的化粪池后设有水解处理，不收集沼气。也有一部分建有沼气池，进行厌氧处理，并收集沼气加以利用；(2)养猪场一般都设有好氧处理系统，多采用接触氧化，好氧设施用于处理水解或者沼气处理装置出水。好氧设施出水经过沉淀即排入附近河道，尚未建立有效污泥处置制度和清理周期。从化粪池、水解池、沼气池到最后的好氧曝气池和沉淀池多有积泥，有些已经被污泥堵塞，无法正常运转；(3)设施脱氮能力有限。因为养猪废水含氮量较大，因此废水工艺中各段的连续连贯尤其重要。首先化粪池/沼气池将废水中的有机氮氨化，生成氨氮，然后废水中的氨氮必须在好氧处理工段进行硝化，再回流至缺氧/厌氧工段进行反硝化，方可有效地完成脱氮；(4)设施除磷能力有限。现有设施未有物化处理工段，因此废水中的TP必须有生化处理工段被污泥中的微生物过量摄入富集于体内，然后通过排除生化污泥方可除磷。除磷也要求废水工艺中各段的连续连贯。往往脱氮处理的效率会相互影响，并且这种影响可能是相互抑制。现有设施未有效排泥，并且多采用接触氧化，因此排泥也比较困难。(5)现有沼气池无有效的升温装置，冬季温度较低时，效率下降明显，无法有效处理废水。
3.2提出的优化选择
太仓市位于苏州地区，人口密集，工业发达，环境容量已近饱和，所以许多地方对畜禽养殖废水的自然处理，或者说简单处理排放，靠自然降解的方法在太仓不合适。养猪废水中的大量氮、磷会引起周围河湖的严重富营养化，进而造成水生生态的破坏和环境质量的下降。且养猪废水中可能含有的大量寄生虫卵、致病菌和病毒，在太仓这样气候温和高密集人口地区极易被传播。考虑到太仓经济和环保情况，适合太仓的养猪场废水处理工艺应具有一下特点：(1)占地面积小：太仓土地资源相对紧张，因此大面积的废水处理设施(例如稳定塘等)不适合。(2)投资运行费用节省，方便运行管理：一般养猪场规模不是很大，无法承担高额的投资和专人对污水处理设施管理的费用，所以简便易操作的废水处理工艺尤其重要。简单易操作，费用节省才可能确保各养殖场能较为主动地对废水处理设施的正常运行管理。(3)绿色节能：在当前节能减排大趋势下，环保项目更应考虑绿色节能。节能的经济效益也十分明显。对于养殖废水富含的有机物，尽可能的转化为生物能，做到节能降耗。对于粪水和干粪都应考虑尽可能通过处理后，降低提高其无机化，不仅增加了生物能的产量，也增加了污泥和干粪的肥力，利于综合利用，尽可能减少对周围环境的负荷
3.2.1利用小型沼气发酵系统
养猪废水中所富含的有机物可以通过厌氧将其转化为沼气，用于发电。有条件的，甚至可以先将养猪废水和猪粪一起发酵生产沼气后，再将发酵产生的废水一同进行厌氧，再次产生沼气。发酵过程会产生热量，可以提高废水的温度，同时也可以有效杀死大部分的寄生虫卵和病毒。通过发酵和厌氧处理，极大地降低了废水中的有机物浓度，使厌氧和发酵的污泥无机化，成为有机肥，可以用于农业。发酵和厌氧降低有机污染物浓度，不仅不需要像好氧处理消耗能量，还可以通过产生的沼气提供热能。因此，发酵和厌氧是预处理养猪场废水和粪便的十分有效而且经济的工艺。但是发酵和厌氧工艺需要注意：(1)系统内经处理后的无机化的污泥及时清理，防止系统堵塞。(2)保证系统正常运行的温度、pH等，防止系统酸化，和温度过低。尤其太仓地区冬季温度较低，过低的温度厌氧无法进行，所以需考虑保温和加热。
3.2.2厌氧出水综合利用或深度处理
养猪废水含有丰富的氮磷等营养元素，经过厌氧处理后，有机物大部分已被去除，所以富含营养元素的废水其实可作为肥水进行农业灌溉。但是，需要注意的是，灌溉必须科学控制水量，不可采用漫灌，防止灌溉过量流入周围河道或者大量渗入地下水，造成污染。肥水灌溉受到养猪场周围农田面积，施肥周期等环境制约，需要综合考虑和协调。太仓地区雨量充沛，灌溉所需水量少，绝大部分的养猪废水经过厌氧处理后，还需进行进一步处理，然后外排。为了去除废水中的剩余有机污染物，以及氨氮和总磷等污染物，经济有效的处理方式仍是生化处理工艺。单纯降解有机污染物可采用好氧生化处理，倘若需考虑氮磷，则需采用AO、A2O等工艺，若出水需稳定达到一级排放标准，可考虑在排放前再增加物化处理工艺。以太仓的养猪场的具体情况，养猪场废水达到此标准较为困难，并且即使标排放后，较为合适的去向是还是农业灌溉。因为养猪场废水的排放标准较低，尤其NH3-N和TP的排放浓度较高后，会加剧水体的富营养化。
4总结和建议
(1)养猪场需确保污水设备的正常连续运行，及时排出化粪池、沼气池底泥，方可确保废水处理系统的处理能力。化粪池和沼气池经过厌氧发酵后，需要定期排出污泥，排出的污泥中有机物已大部分水解如废水中，或者转变为沼气，所以该底泥无机化高，可用作农业有机肥。尚有条件可少量增加部分设施，适当改善处理系统。虽然无法达标，但亦可在有限投资下，尽可能提高系统的处理能力，使排放水质提高，降低环境负荷。(2)可采用第三方运营公司协助养猪场的环保工作，第三方运营公司工作内容包括：合作前期，提出进行改善工作建议，协助企业尽早恢复各系统的正常运转，不论能否达标，也需尽可能在现有条件下提高系统的处理效率，接近国家环保的规定和要求；正常生产期间，定期不定期对各养猪场废水处理设施进行技术回访，主要检查：各工段处理效率、生化系统微生物性状、设备、仪表等。发现异常可提出改善意见供企业参选改善；企业生产期间，代为督促，以期改善系统停运现象；长期对系统提出改善、改造规划，为企业长期发展提供环保方面参考，帮助企业在今后发展中对环保工作提出更为合理的规划，以期今后协助企业更为经济合理的通过改善，能达到环保的各项要求。
参考文献
[1]王建．集约化养猪场氮污染及减少氮污染的有效途径[D]．湖北大学硕士学位论文，2010．
[2]纪轩．废水处理必读，2015，35(5)：58-62．
[3]杨岳平，徐新华．废水处理工程及实例分析[M]．2009，38(12)：527-529．
[4]王良均，吴孟周．污水处理节能减排新技术、新工艺、新设备[J]．水处理技术，2012，37(6)：129-131．
[5]魏立安，史蓉蓉．农业生产与循环经济[J]．材料保护，2002，39(2)：45-46.
作者:周宇航 单位:太仓市环保局
