规模猪场废水MBR组合处理效果分析
2019-05-17朱良瑞朱昌友韩安勤尹晓黎蒋思文
朱良瑞 朱昌友 韩安勤 尹晓黎 蒋思文
1.荆州职业技术学院,湖北荆州 434020;2.湖北省畜牧良种场,湖北荆州 434010;3.华中农业大学,武汉 430070;4.生猪健康养殖协同创新中心,武汉 430070
猪场废水是规模养猪过程产生的液态废弃物,主要包括粪便、尿液和冲洗用水,规模猪场必须建设和配备达标的粪污资源化利用设施及设备才能正常生产经营,否则会被责令关停或拆除[1-2]。猪场污水处理利用首先应因地制宜选择合适的模式,其次应准确把握不同模式的关键技术、管理环节,寻找合理的解决办法与措施[3]。本文主要对种养结合的规模化猪场废水MBR组合处理工艺效果进行分析,从而找到既能提高农产品产量及品质、改善土壤理化性状,又能降低生态环境安全风险的猪场废水变废为宝的处理模式。
1 材料与方法
猪场废水是一种较为复杂的有机复合体,主要由猪尿、猪粪、饲料残渣和猪舍冲洗水组成,其特征与猪舍结构、清粪方式、饲料营养、猪的消化功能、生产管理水平和冲洗水量等因素有关[1,4]。
1.1 标准化种植配套规模猪场废水不同MBR组合处理工艺流程
标准化种植配套猪场工艺流程简介见图1,规模:10 000头;日处理量:350 t/d。猪舍粪污经调节池,后经过固液分离去除污水中大部分的固体悬浮物,经厌氧塘处理后,废水中的有机物可得到有效降解。经A/O组合塘系统的好氧处理后,进入MBR膜塘,深度处理后,进行水质检测。根据农田灌溉水质标准(GB 5084-2005旱作),在农田需肥和灌溉期间,通过农田施用管网进行旱地作物施肥,实施水肥一体化。
1.2 猪场废水MBR组合处理后水质检测及对比分析
依据农田灌溉水质标准(GB 5084-2005)对旱地作物的灌溉用水指标,采集猪场废水MBR组合处理后的水样进行水质检测,主要测定水温、pH值(酸碱度)、CODCr(悬浮物)、SS(悬浮物)、氨氮、总氮、总磷、钾、铁、铜、锌等11项指标,其中COD值取测定最高值,其他各项数值取平均值,并对MBR组合处理后的水质检测数据进行分析。
图1 猪场废水MBR组合处理工艺流程
1.3 确定肥水比例
根据11项指标水质检测结果,按照农田灌溉水质标准(GB 5084-2005)确定肥水比例,在农田需肥和灌溉期间,通过农田施用管网进行旱地作物施肥,最终实施水肥一体化。
2 结果与分析
对照农田灌溉水质标准(GB 5084-2005)对旱地作物的灌溉用水技术指标,对规模猪场废水MBR组合处理后的水样进行11项指标水质检测后,农田灌溉水质标准(GB 5084-2005)及检测结果见表1。
孟海玲等[5]采用MBR处理猪场废水,COD含量是412 mg/L、SS的去除率达到99%以上、氨氮含量为184 mg/L。表1中基本控制项目水质检测数据结果显示:猪场废水经MBR组合工艺处理后COD含量、氨氮含量、SS下降较为明显,水质净化效果有所提升;表1中选择性控制项目水质检测数据结果显示:猪场废水经过MBR组合工艺处理后,铜和锌2项指标远低于农田灌溉水质标准(GB 5084-200旱作)最低限制值。为了不影响农田肥用效果,满足作物生长需求,增测的磷、钾、铁3项矿物质数据指标可为后续水肥一体化提供依据。
表1 标准对照
为防止土壤、地下水和农产品污染,保障人体健康,维护生态平衡,促进经济发展,农田灌溉水质标准(GB 5084-2005)对旱地作物的灌溉用水技术指标有强制性要求。表1中11项指标水质检测结果显示:按照农田灌溉水质标准(GB 5084-2005),除COD含量偏高外,其他指标均已达标。根据水质检测结果,确定肥水稀释比例,确保达到农田灌溉水质标准(GB 5084-2005),在农田需肥和灌溉期间,通过农田施用管网进行旱地作物施肥,实施水肥一体化。
3 讨 论
3.1 猪场废水MBR组合处理工艺运行效果较好
目前,国内采用MBR(膜生物反应器)处理猪场废水的试验研究报道较多,实际工程运行效果的报道较少[6]。实际生产中,11项指标水质检测数据结果表明,规模化猪场经过MBR组合处理后,废水中的污染物去除效果非常明显,水质净化效果有所提升,但COD含量还有待改进。
3.2 重视Cu和Zn残留量
饲料中Cu和Zn添加量最多,有机肥重金属超标同时会导致土壤重金属富集,影响农产品质量安全,Cu和Zn的存在还可能影响细菌的耐药性,因此,猪场废水处理后农用时也应重视Cu、Zn含量高的问题[7-9]。本次猪场废水经过MBR组合处理后,Cu和Zn残留量均没有超标,远低于农田灌溉水质标准(GB 5084-2005)。
3.3 水质检测成为肥水配比重要依据
有研究[10-11]表明,规模化猪场废水4个季度中各个指标呈现了一定的变化规律,全施有机肥的处理可能由于肥效不够而不能完全满足作物的需肥要求而影响产量提高,有机肥须与化肥配合施用才能提高产量。猪场废水经过MBR组合处理后有一定的肥效,但为了不影响农田肥用效果,建议在农田需肥和灌溉期间,在施用前进行水质检测,对照农田灌溉水质标准(GB 5084-2005),与化肥配合使用,实施水肥一体化,以满足作物生长需求。
3.4 猪场废水MBR组合处理工艺适用范围
解决养殖场粪污水对周边环境的污染问题,高效、节能和多层次综合利用粪污水的处理工艺,既解决猪场周边地区水肥短缺的问题,又有效减少环境污染[12]。规模化猪场废水MBR组合处理工艺建议适用范围:养殖场周围配套有一定面积的农田,可以通过农田施用管网进行作物施肥,实施水肥一体化;如果是水田或蔬菜,须参考农田灌溉水质标准(GB 5084-2005水作或蔬菜)确定肥水稀释比例。
规模猪场废水MBR组合处理工艺对废水中的污染物去除效果明显,确保符合农田灌溉水质标准(GB 5084-2005)后可用于实施水肥一体化,这是既降低生态环境安全风险,又能使猪场废水变废为宝的较好的处理模式。