隨著生豬集約化養殖技術的提高和農業產業結構的調整，傳統的家庭作坊式圈養逐漸轉變為規模化、集約化生產性養殖。規模化養豬場廢水排放量大，污染物濃度高，且大多數都未經處理直接排放，對區域環境產生直接威脅和危害。這些環境污染問題引起了各級人民政府的高度重視，國家環保總局和國家質量監督檢驗檢疫局頒布了《畜禽養殖業污染物排放標準》(GB18596—2001)，對畜禽養殖業廢水、廢渣和惡臭氣體的排放進行了規定;福建省人民政府也積極響應國家政策，進一步加大規模化養豬場的整治力度。
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治理規模化養豬場污水，但是由于能耗大、投資費用高、維護管理技術要求多等原因，致使這些方法未能完全被各養殖場或農戶接納，推廣也受到限制，因此養殖場糞污經濟有效治理依舊是個難題。福建省永安市某養豬場改進傳統工藝模式，通過應用固液分離-厭氧生物發酵-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出水水質達到畜禽養殖業污染物排放標準(GB18596—2001)排放標準，解決養豬場糞便污染問題同時也可為同類養殖場提供一定參考。
1、材料與方法
1.1 養豬場概況
該養豬場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，則該豬場日糞尿產生量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，每天產生污水60~100t。對該養豬場排放的污水進行實地監測，水質情況見表1。
1.2 處理工藝流程及簡介
1.2.1 處理工藝流程
通過對該養豬場污水水質分析并結合該豬場的實際情況，最后采用固液分離-厭氧生物發酵-生物氧化塘組合工藝，以達到最佳的處理效果和經濟效益(具體工藝流程見圖1)。
1.2.2 主要單項技術簡介
(1)固液分離前處理技術。
糞便污水含有大量的有機污染物和懸浮物，需要通過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目的篩網的FZ12固液分離機，將污水中的大部分懸浮物分離出來，實現污水濃度減量化。該固液分離機的設計特點是集振動系統、擠壓系統和自動清洗系統于一體，污水處理效果較穩定，不會造成沉渣堵塞，可縮短后續厭氧發酵處理水力停留時間。
(2)厭氧生物發酵處理技術。
污水經過固液分離前處理后進入厭氧生物發酵系統。本研究采用福建省農科院研制的ZWD型隧道式厭氧發酵池，是中國最先設計應用的水壓式沼氣池型，內設破殼網及布水器，保證池內布水均勻，提高厭氧發酵效果。該沼氣池具有占地面積小、結構簡單、操作方便、產氣率高等優點，克服了舊式的水壓式沼氣進出料難，占用有效建造容積等缺點。該單項技術是本工藝的核心，一方面可去除污水中大部分有機物，另一方面厭氧發酵產生的沼氣可作為生產生活用電，產生的沼液可作為液體肥料灌溉農田，在去除污染物的同時產生一定的經濟效益。
(3)生物氧化塘處理技術。厭氧發酵產生的沼液富含N、P、K和有機質，若直接排放，將會造成下游河道水質富營養化，可造成水體等環境污染。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進行深度脫氮除磷，可起到進一步的凈化作用。共建設生物氧化塘3畝，蓄水能力為0.45萬m3，水深約為1m。為了保證耕作區需要施肥時有足夠的沼液可以利用和雨季沼液無法利用時不會外排，調節沼液貯量在0.24~0.45萬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進行取樣分析，每個采樣點每日上午9點取樣，取樣3次，最終以平均值作圖討論。具體測定結果見圖2。
養豬場污水含有大量的有機污染物和懸浮物，先通過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廢水進行固液分離前處理，再經初沉池處理后，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，應用厭氧微生物發酵技術(本項目采用的反應器為UASB反應器)對沉淀池出水進行進一步的處理。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，通過計算BOD5和CODcr的比值還可以看出，經過厭氧發酵處理后的養豬場污水BOD5與CODcr的比值較小(30%)，說明該工藝的生物發酵已經比較徹底，厭氧發酵難以繼續進行，但各項污染物濃度仍然達不到GB18596—2001排放標準，因此需進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境等優點。養豬場污水經過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，可對污水起到進一步的脫氮效果。監測結果表明，經過后續的氧化塘處理，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7.3萬元，其中固液分離機4.8萬元，初沉池2.5萬元。日污水處理量為100m3。根據表2的監測數據顯示，經過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，運行過程還需1個人看管，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 厭氧發酵階段投資與運行費用分析
(1)設備投資費用。
厭氧發酵系統總投資為44.0萬元，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。
厭氧發酵階段除了清池，平時沒有運行費，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程中平時無運行費用。該豬場利用氧化塘出水灌溉周圍農田(46.9hm2)，需要1個人看管，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、厭氧發酵以及生物氧化塘去除單位COD的投資分析結果可以看出：
①應用固液分離機對規模化養豬場污水進行前處理，可以快速、有效地降低污水中的COD濃度，還可顯著減少投資費用;
②利用該組合工藝處理養豬場污水具有投資省、運行費用低等優點。
2.3 污水治理經濟效益分析
2.3.1 固液分離階段經濟效益分析
對固液分離機的去渣量進行統計，結果顯示其每個生產周期糞渣平均產量為2275kg/天(含水率55%~66%)，將產生的糞渣賣給有機肥料廠，價格為100元/t，該豬場回收糞渣的產值為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 厭氧發酵階段經濟效益分析
對厭氧發酵池的日沼氣進行統計，結果顯示其平均產氣量為699.8m3/天，則該階段每去除1kgCOD可產生約0.45m3沼氣，產氣率為0.64m3/(m3•d)。這些沼氣可用于發電，提供豬場的生產生活用電，如果能全部得到有效利用，可發電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，則該階段可產生的經濟效益為28萬元/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。
通過分析3個處理階段產生的經濟效益，結果表明利用該組合工藝處理養豬場廢水，具有較好的經濟效益，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污水，對SS、CODcr、BOD5、NH3-N和TP的去除效果顯著，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行前處理，是至關重要的環節，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環境條件對糞污處理各階段產生的錯位資源進行有效利用，在消納污染物的同時還可節約生產成本產生一定的經濟效益：固液分離的豬糞渣可銷售給有機肥廠，經過495天可回收投資資金；厭氧發酵產生的沼氣可滿足豬場日常的生產生活用電，經過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周邊的農田，經過129天可回收投資資金。該組合工藝對處理養豬場污水經濟、有效，具有較好適應性和針對性，對其他養豬場的污水處理工程具有一定的參考價值。( >
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