养殖业废水生态化治理技术的研究

摘 要：该研究通过对2个示范点养殖废水的生态化治理试验，最终成功探索出“聚合氯化铝吸附沉淀+基质消纳+人工湿地”和“沉淀池+曝气池+人工湿地”2套标准化生态治理模式，从而解决养殖业污染问题。

关键词：养殖业；废水；生态化；治理

中图分类号：X703 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160230068

1 研究背景及概况

养殖业导致的水体污染问题在生态环保日益重视的今天，越来越受到关注。随着桐乡市养殖业规模的日益扩大，这一问题更加突出，特别是生猪养殖尤为明显。近年来，随着“三改一拆”和“五水共治”工作的深入推进，养殖业污染治理虽然取得了一定成效，但是截至2015年底，桐乡市生猪存栏量4.9万头，环境污染问题还是相当突出。

为解决备受广大人民群众关注的养殖业（畜禽、水产）水体污染问题，最大程度节约养殖场治理成本，走出一条生态养殖可持续发展之路，在做了大量前期调查摸底的基础上，结合本市的实际情况，确定了研究的主要内容，新建废水生态化治理技术示范点。主要研究了利用沉淀池、厌氧塘及稳定塘等系统通过稻草、微生物及水生植物的联合作用治理废水，彻底解决了养殖业普遍存在的养殖废水污染问题，最终实现了养殖业废水达标排放。

2 实施方案

2.1 技术原理

养殖废水经过初步发酵沉淀后，加入聚合氧化铝进行2次吸附沉淀，然后利用稻草及其携带的兼氧性微生物消纳和降解养殖废水的有机污染物，最后通过生态湿地中水生植物（狐尾藻等）进一步吸收水体中多余的氮磷。

2.2 实施方案

桐乡市同福双丰畜牧生态养殖专业合作社位于凤鸣街道新农村，占地面积4.53hm2，建有猪舍24幢，常年存栏5000头。根据桐乡市同福双丰畜牧生态养殖专业合作社废弃物排放情况和预期的排放标准，构建了一套“聚合氯化铝吸附沉淀+基质消纳+人工湿地”的标准化生态处理模式，处理系统总占地面积为3500m2，主要由沼液沉淀池、稻草基质消纳池和水生植物湿地3部分组成，具体空间布局见图1。（1～6为水样检测采样点）

2.2.1 沼液沉淀池

沼液沉淀池120m2，池深5m，分为3级，总容积600m3，为钢筋混凝土结构。其主要目的是将发酵后的沼液中的悬浮固体有机物进行初步沉淀，显著降低沼液中的COD、氨氮及总磷浓度，以减轻稻草基质池处理废水的压力。

2.2.2 稻草基质消纳池

稻草基质消纳池1600m2，池深2m，分为8级，为土塘建构。该系统主要利用稻草作为媒介附着微生物，促进其生长繁殖，再在兼氧微生物的作用下降解有机物质，促进营养盐转化，为污水处理系统的关键设施。

2.2.3 水生植物湿地

水生植物湿地1780m2，池深2m，分为3级，同样为土塘结构，主要种植以狐尾藻为主的水生植物，其原理是利用水生植物吸收养殖废水中多余的氮磷等营养物质。

2.3 桐乡市水湘水产养殖有限公司示范点

2.3.1 技术原理

养殖废水经过初步发酵沉淀后，在曝气池中利用曝气加速养殖废水中多余有机物的降解，最后通过生态湿地中水生植物（狐尾藻等）进一步吸收水体中多余的氮磷。

2.3.2 实施方案

桐乡市水湘水产养殖有限公司位于洲泉镇马鸣村，占地面积4hm2，拥有温室大棚面积10000m2。根据桐乡市水湘水产养殖有限公司温室大棚养殖废水排放情况，构建了一套“沉淀+曝气+人工湿地”的标准化生态处理模式，总占地面积1630m2，主要由沉淀池、曝气池和水生植物湿地3部分组成，具体空间布局见图2。（1～4为水样检测采样点）

图2 桐乡市水湘水产养殖有限公司试验示意图

2.3.2.1 沉淀池

沉淀池30m2，池深3m，建成3格式，第

1、第

2、第3格比例分别为2：1：1，总容积84m3，为钢筋混凝土结构。其主要目的是将温室大棚内排放的养殖废水进行初步沉淀，去除养殖废水中的悬浮性有机物，降低COD、氨氮及总磷浓度。

2.3.2.2 曝气池

曝气池400m2，水深1.5m，为土塘建构，配备盘式底增氧设施。其主要目的是增加水体中的氧气含量，以加强生物氧化降解反应能力，加速有机污染物的降解。

2.3.2.3 水生植物湿地

水生植物湿地1200m2，水深1.5m，同样为土塘结构，分为2级，第1级种植莲藕，第2级种植狐尾藻，其原理同样是利用水生植物吸收养殖废水中多余的氮磷等营养物质。

3 生态治理系统的管理

3.1 基质消纳

池中第1次稻草添加量为25kg/m2，然后即可放水运行，待运行3个月以后再根据稻草腐解情况陆续添加。

3.2 系统正常

运行期间，要确保养殖废水在治理池中的滞留时间不少于5d。

3.3 水生植物

湿地中的水生植物完全郁闭后方能体现处理效果，同时为保证湿地的处理效果，狐尾藻必须定期进行收割，已促进其生长。

3.4 在水生植

物湿地中选择狐尾藻作为主养品种，其不仅具有超强的净化水质能力，而且还具有生长速度快、营养价值高等特点，是一种优良的草鱼、生猪青饲料，具有较高的经济价值。

4 水质检测结果

本项目采用定期采样的方式对不同治理塘内水质情况进行监测（详见表

1、表2），从数据显示桐乡市同福双丰畜牧生态养殖专业合作社的养殖废水在通过生态化治理后，其COD（锰法）、氨氮、总磷浓度分别从348.6mg/L、619.4mg/L、50.42mg/L下降到6.61mg/L、3.56mg/L、2.96mg/L，处理率分别达到98.1%、99.4%和94.1%，最终入网水质远远高于入网标准。而桐乡市水湘水产养殖有限公司的养殖废水在通过生态化治理后，其COD（锰法）、氨氮、总磷浓度分别从70.57mg/L、190.30mg/L、17.94mg/L下降到5.73mg/L、0.17mg/L、0.17mg/L，处理率分别达到91.9%、99.9%和99.1%，最终处理的水质达到Ⅲ类水标准，并且由于温室大棚养殖平均每天的废水排放量较少，养殖废水基本在进入最后一个稳定塘后不再外排，真正实现了养殖废水零排放。截止目前，全市已经有50%以上规模化生猪及温室大棚养殖场已采用养殖废水生态化治理技术。 5 研究取得成果及效益

5.1 本研究项

目通过对2个示范点养殖废水的生态化治理试验，最终成功探索出“聚合氯化铝吸附沉淀+基质消纳+人工湿地”和“沉淀池+曝气池+人工湿地”两套标准化生态治理模式（详见表3），不仅使环境治理与养殖业有机结合，在实现养殖废水达标排放和改善生态环境的同时，还可显著降低养殖企业的治污成本，具有一次性投资少、操作便捷、运行成本低、可复制性强、推广价值高等特点。此外，标准化生态治理模式的建立，标志着养殖业发展进入了一个全新的时代，为桐乡市乃至全省、全国今后规模养殖场（畜禽、水产）可持续健康发展照亮了前进的道路，具有重要的理论价值和现实意义。

5.2 生态化治

理模式在处理效果不亚于工业化生物反应器处理模式的同时，还具备投资小，运行维护费用低的特点。以桐乡市双丰为例，采用工业化污水处理设施需要一次性投资约200万元，而采用生态化治理模式的话，一次性投资小于30万元，投资比列仅为工业化污水处理模式的15%。另外，采用工业化污水处理养殖废水的日常运行费用高达13元/t，而采用生态化处理废水基本无需费用，通过比较计算，采用生态化治理模式后，每年可减少废水处理费用约40万元，经济效益显著。养殖业（畜禽、水产）废水生态化治理新模式的应用，不仅有效降低了养殖废水治理费用，还明显提升了规模养殖场产品的市场竞争力。

5.3 为达到更好的治理效果

本项目在实施前通过干湿分离（畜禽）或沉淀（水产），将废水中绝大分部有机固态物质分离出来，再通过添加聚合氯化铝进一步吸附沼液中的悬浮物，不仅大大降低了养殖废水中的COD、氨氮和总磷浓度，同时还明显提升了生态化治理污水的效果，而干湿分离或沉淀出来的有机废弃物还能与猪粪一起制作成高效有机肥。在水生植物湿地中选择狐尾藻作为主养品种，其不仅具有超强的净化水质能力，而且还具有生长速度快、营养价值高等特点，是一种优良的草鱼、生猪青饲料，具有较高的经济价值。

5.4 该生态化治理技术

利用稻草秸秆的多孔性，显著增加了养殖废水水体中的比表面积，从而促进了微生物的生长繁殖，最后通过微生物的代谢作用，将养殖废水中的营养物质进行分解和再吸收。稻草秸秆作为基质不仅起到了介质的作用，还为微生物的生长提供营养元素。该技术的推广应用，不仅解决了我市多年来秸秆处理的难题，而且实现了秸秆资源循环再利用。如果该模式能在全市全面推广，预计每年可循环再利用稻草秸秆3600t，可消纳400hm2水稻秸秆，并可增加水稻种植户收入180万元（秸秆以0.5元/kg计算）。

5.5 规模化

养殖业（畜禽、水产）废水生态化治理技术研究的成功，彻底解决了一直困扰我市乃至我省规模化养殖场养殖污水治理的难题，促进了养殖产业与环境的可持续协调发展，为全市乃至全省、全国规模化养殖业污染防治工作的提供了一个新的技术途径。根据科技查新报告，该技术目前处于国内领先水平，填补了省内养殖废水生态化治理研究领域的空白。此次研究遵循生态学和循环经济发展原理，以生态综合利用为理念，运用生物共生、能量多级传递和物质循环再生的生态学原理，最终实现治理过程资源化再利用和养殖废水达标排放的目标，其社会效益远高于经济效益。