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固液分離技術在禽糞便處理技術的應用

發布時間:2018-12-27 14:44:03 瀏覽:315次

固液分離機分離技術在禽糞便處理技術的應用:

1 畜禽養殖廢水對環境的危害

規模化養殖場每天排放的廢水量大、集中,并且廢水中含有大量污染物,如重金屬、殘留的獸藥和大量的病原體等,因此如不經過處理就排放于環境或直接農用,將會造成當地生態環境和農田的嚴重污染。

1.1 對水體的污染

養殖業廢水屬于富含大量病原體的高濃度有機廢水,直接排放進入水體或存放地點不合適,受雨水沖洗進入水體,將可能造成地表水或地下水水質的嚴重惡化。由于畜禽糞尿的淋溶性很強,糞尿中的氮、磷及水溶性有機物等淋溶量很大,如不妥善處理,就會通過地表徑流和滲濾進入地下水層污染地下水。對地表水的影響則主要表現為,大量有機物質進入水體后,有機物的分解將大量消耗水中的溶解氧,使水體發臭;當水體中的溶解氧大幅度下降后,大量有機物質可在厭氧條件下繼續分解,分解中將會產生甲烷、硫化氫等有毒氣體,導致水生生物大量死亡;廢水中的大量懸浮物可使水體渾濁,降低水中藻類的光合作用,限制水生生物的正常活動,使對有機物污染敏感的水生生物逐漸死亡,從而進一步加劇水體底部缺氧,使水體同化能力降低;氮、磷可使水體富營養化,富營養化的結果會使水體中硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度過高,人畜若長期飲用會引起中毒,而一些有毒藻類的生長與大量繁殖會排放大量毒素于水體中,導致水生動物的大量死亡,從而嚴重地破壞了水體生態平衡;糞尿中的一些病菌、病毒等隨水流動可能導致某些流行病的傳播等。

1.2 對農田及作物的影響

畜禽養殖業廢水中含有較多的氮、磷、鉀等養分,如能做到合理施用可有效地提高土壤肥力,改良土壤的理化特性,促進農作物的生長。但如果未經任何處理就直接、連續、過量的施用,則會給土壤和農作物的生長造成不良的影響,如引起作物徒長、返青、倒伏,使產量大大降低,推遲成熟期,影響后續作物的生產等。廢水中的大量有機物質在土壤中不斷累積,雖然可為土壤中棲居的小動物、昆蟲、真菌、細菌等提供營養物質和適宜的環境,但也可導致一些病原菌大量孳生引起病蟲害的發生;此外,大量有機物的積累也會使土壤呈強還原性,而強還原性的條件不僅影響作物的根系生長,而且易使土壤中原本處于惰性狀態的有害元素得到還原而釋放;大量無機鹽在土壤中的積聚則會引起作物的鹽害。

1.3 礦物元素和重金屬污染

一方面,在畜禽飼料中大量添加的無機磷約75%為植酸磷,由于植酸磷不能被動物吸收利用而直接排出體外,引起污染。另一方面,各飼料廠和養殖場均普遍采用高銅、高鐵、高鋅等微量元素添加劑,由于這些金屬元素的吸收率和利用率都很低易隨糞便排出體外進入環境,已成為我國的一大環境公害。

1.4 殘留獸藥的污染

在畜禽養殖過程中,為了防治畜禽的多發性疾病,常在飼料中添加抗菌素和其他藥物,這些藥物隨飼料進入動物消化道后,短時間內進入動物血液循環,最終絕大多數的藥物經腎臟過濾隨尿液排出體外,只有極少部分的藥物和抗菌素殘留在動物體內。大量研究表明,大多數飼料用抗菌素都有殘留,只是殘留量大小不同。隨著科技水平的不斷提高,人們發現抗生素作為飼料添加劑使用,對養殖環境已造成了嚴重的負面后果。首先,使畜禽體內的耐藥病原菌或變異病原菌不斷產生并不斷向環境中排放;其次,畜禽不斷向環境中排泄這些抗生素或其代謝產物,使環境中的耐藥病原菌與變異病原菌不斷產生。這兩者反過來又刺激生產者增加用藥劑量、更新藥物品種,這就造成了“藥物污染環境→耐藥或變異病原菌產生→加大用藥劑量→環境被進一步污染”的惡性循環。另外,畜禽產品中藥物殘留進入環境后,可能轉化為環境激素或環境激素的前體物,從而直接破壞生態平衡并威脅人類的身體健康。

1.5 微生物污染

畜禽體內的微生物主要是通過消化道排出體外,通過養殖場廢物的排放進入環境從而造成嚴重的微生物污染。如果對這些糞污不進行無害化處理,大量的有害病菌一旦進入環境,不僅會直接威脅畜禽自身的生存,還會嚴重危害人體健康。

2 畜禽養殖業廢水處理的基本方法與步驟

國內外對規模化畜禽場糞水的處理方法主要有綜合利用和處理達標排放兩大類。綜合利用是生物質能多層次利用、建設生態農業和保證農業可持續發展的好途徑。但是,目前由于我國畜禽場飼養管理方式落后,加上綜合利用前厭氧處理的不到位,常使畜禽糞水在綜合利用的過程中產生許多問題,如廢水產生量大、成分復雜、處理后污染物濃度仍很高、所用稀釋水量多和受季節灌溉影響等。對于處理達標排放的來講,雖然國內外所用的工藝流程大致相同,即固液分離-厭氧消化-好氧處理。但是,對于我國處于微利經營的養殖行業來講,建設該類糞污處理設施所需的投資太大、運行費用過高。因此,探尋設施投資少、運行費用低和處理高效的養殖業糞污處理方法,已成為解決養殖業污染的關鍵所在。

2.1 固液分離

無論畜禽養殖場廢水采用什么系統或綜合措施進行處理,都必須首先進行固液分離,這是一道必不可少的工藝環節,其重要性及意義主要在于:首先,一般養殖場排放出來的廢水中固體懸浮物含量很高,最高可達160000mg/L,相應的有機物含量也很高,通過固液分離可使液體部分的污染物負荷量大大降低;其次,通過固液分離可防止較大的固體物進入后續處理環節,防止設備的堵塞損壞等。此外,在厭氧消化處理前進行固液分離也能增加厭氧消化運轉的可靠性,減小厭氧反應器的尺寸及所需的停留時間,降低設施投資并提高COD的去除效率。固液分離技術一般包括:篩濾、離心、過濾、浮除、沉降、沉淀、絮凝等工序。目前,我國已有成熟的固液分離技術和相應的設備,其設備類型主要有篩網式、臥式離心機、壓濾機以及水力旋流器、旋轉錐形篩和離心盤式分離機等。

2.2 厭氧處理

由于養殖業廢水屬于高有機物濃度、高N、P含量和高有害微生物數量的“三高”廢水。因此厭氧技術成為畜禽養殖場糞污處理中不可缺少的關鍵技術。對于養殖場這種高濃度的有機廢水,采用厭氧消化工藝可在較低的運行成本下有效地去除大量的可溶性有機物,COD去除率達85%~90%,而且能殺死傳染病菌,有利于養殖場的防疫。如果直接采用好氧工藝處理固液分離后的養殖業廢水,雖然一次性投資可節省20%,但由于其消耗的動力大,電力流水消耗是厭氧處理的10倍之多,因此長期的運行費用將給養殖場帶來沉重的經濟負擔。

目前用于處理養殖場糞污的厭氧工藝很多,其中較為常用的有以下幾種:厭氧濾器(AF)、上流式厭氧污泥床(UASB)、復合厭氧反應器(UASB+AF)、兩段厭氧消化法和升流式污泥床反應器(USR)等。近年來,厭氧消化即沼氣發酵技術已被廣泛地應用于養殖場廢物處理中,到2002年底我國畜禽養殖場大中型沼氣工程數量已經達到2000余處,是世界上擁有沼氣裝置數量最多的國家之一。雖然,在我國的沼氣工程建設中也不乏失敗的例子,工程建設成功率僅為85%,但這一技術不失為解決畜禽糞便污水的無害化和資源化問題的最有效的技術方案。畜禽糞便和養殖場產生的廢水是有價值的資源,經過厭氧消化處理既可以實現無害化,同時還可以回收沼氣和有機肥料,因此建設沼氣工程將是中小型養殖場糞便污水治理的最佳選擇。

好氧處理是指利用好氧微生物處理養殖廢水的一種工藝。好氧生物處理法可分為天然好氧處理和人工好氧處理兩大類。

天然好氧生物處理法是利用天然的水體和土壤中的微生物來凈化廢水的方法,亦稱自然生物處理法,主要有水體凈化和土壤凈化兩種。前者主要有氧化塘(好氧塘、兼性塘、厭氧塘)和養殖塘等;后者主要有土地處理(慢速滲濾、快速法濾、地面漫流)和人工濕地等。自然生物處理法不僅基建費用低,動力消耗少,該法對難生化降解的有機物、氮磷等營養物和細菌的去除率也高于常規的二級處理,部分可達到三級處理的效果。此外,在一定條件下,該法配合污水灌溉可實現污水資源化利用。該法的缺點主要是占地面積大和處理效果易受季節影響等。但如果養殖場規模小且附近有廢棄的溝塘和灘涂可供利用時,應盡量選擇該方法以節約投資和處理費用。人工好氧生物處理是采取人工強化供氧以提高好氧微生物活力的廢水處理方法。該方法主要有活性污泥法、

生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法、序批式活性污泥法(SBR)、厭氧/好氧(A/O)及氧化溝法等。就處理效果來講,接觸氧化法和生物轉盤的處理效果要好于活性污泥法,雖然生物濾池的處理效果也很好,但易于出現濾池堵塞現象。氧化溝、SBR和A/O工藝均屬于改進的活性污泥法。氧化溝出水水質好、產生泥量少,也可對污水進行脫氮處理,但其處理的BOD負荷小、占地面積大、運行費用高。SBR法自動化控制程度高,能夠對污水進行深度處理,但其缺點是BOD負荷較小,一次性投資也大。A/O體是一種兼有去除BOD和脫氮雙重作用的活性污泥處理工藝,其投資雖然偏大,但經該法處理后的水易于達標排放。因此對于那些養殖規模大、廢水產生量多且有較強經濟能力的養殖場可選擇A/O法,而對于中等規模的養殖場可選擇接觸氧化和生物轉盤等好氧處理工藝。

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