不同季节规模化肉鸡场养殖污水主要指标变化规律及处理效果研究

2021-07-28张希瑶申李琰牛晋国李惠龙淡江华

家畜生态学报 2021年7期

张希瑶，申李琰，牛晋国，李惠龙，淡江华

(山西省农业科学院畜牧兽医研究所，山西太原 030032)

肉鸡养殖污水成分包含各类污染物，若不经处理直接排放，会对地表和地下水体造成富营养化、重金属积累等危害，破坏周围生态环境[1]。农业源，畜禽规模养殖场2017年水污染物排放量中化学需氧量604.83×104t，氨氮7.50×104t，总氮37.00×104t，总磷8.04×104t，分别占农业源污染总排放量的56.68%、34.69%、26.15%和38.68%[2]，总体污染形势依然严峻。目前肉鸡粪污主要采用集中处理和种养结合两种无害化处理方式，其中养殖污水主要随少部分粪便一起进行厌氧发酵、氧化塘等处理[3]。本研究以山西省文水县某规模化肉鸡养殖场为试验监测点，以养殖场产生的养殖污水为研究对象，获取污水原水及处理后水样的7个指标，即水温(T)、酸碱度(pH)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)和电导率(EC)的动态数据，分析指标变化规律，为肉鸡场粪污治理方案优化提供理论支持和数据参考。

1 材料与方法

1.1 肉鸡养殖场情况

本研究选择的某规模化肉鸡养殖场主要养殖品种为科宝白羽肉鸡，有全自动标准化鸡舍7栋，每栋可容纳5万肉鸡，年出栏量可达100万只。养殖场采用机械干清粪方式，鸡粪集中收集后出售。污水以雨污分流方式与雨污进行分别处理，鸡舍周围设置了地上排雨水沟，分流雨水不进入污水收集池中，顺沟直接外排；冲洗鸡舍产生的污水则经排污暗沟进入污水收集池，再经氧化塘(兼性塘)进行净化处理后用于养殖场自有农田。

1.2 采样点与采样方法

本研究污水采样点为污水收集池和氧化塘两处(如图1所示)，代表污水原水水样与处理后污水水样采样点。每次采样选取池内对角线上四个位置，将采水器垂直落入水面下5 cm～30 cm处进行采水，四位置水样混合后制成混合样，再从混合水样中取2 L左右水样，用H2SO4溶液(4.5 mol/L)调节pH到2以下后，最终分为两个样品，每个样品容积1L，1个测定指标，1个备份。

图1 肉鸡舍污水处理流程示意图Fig. 1 Schematic diagram of sewage treatment process in broiler house

采样时间分布在不同季节，分别为夏秋季节的2018年9月11日至13日和2018年10月10至12日，冬春季节的2019年1月9日至11日和2019年1月26日至28日，共采样4次，每次采样持续3 d。根据采样时间不同，将采集样品批次以180911、181010、190109以及190126指代。

1.3 指标检测及方法

本研究的检测指标为T、pH、NH3-N、TP、TN、COD和EC。其中pH和T为现场测定，将pH计及温度计浸入排水渠或调节池水面以下5 cm，读数稳定后记录pH和T；之后将采集样品密封后送至实验室进行剩余指标检测。氨氮按照HJ665/666-2013要求的蒸馏-中和滴定法进行检测，总磷按照GB 11893-89要求的钼酸铵分光光度法进行测定，总氮按照HJ667/668-2013要求的碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法进行测定，化学需氧量按照 HJ 828-2017要求的重铬酸盐法进行测定，电导率按照GB 6920-86要求的玻璃电极法进行测定。

1.4 数据分析方法

污水样品的7项指标检测时均设定3次平行，每次检测结果为3次平行数据的均值，每批次各指标结果为3 d数据均值。各试验数据采用excel2010和SPSS中Pearson法进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 肉鸡场污水主要水质指标变化规律分析

2.1.1 各主要指标不同季节变化趋势本研究水样采集批次分布在温差较大的不同季节，如表1所示，夏秋两批次180911和181010污水原水T为20.17±0.058 ℃和15.17±0.35 ℃，而冬春两批次190109和190126下降到2.57±0.25 ℃和1.33±0.38 ℃。

表1 不同批次肉鸡场污水池和氧化塘水样T和pHTable 1 Water temperature and pH of water samples from the sewage pond and oxidation pond in different batches

2.1.2 各主要指标间相关性分析由表2可见，pH、TN、TP、COD及EC与水温的相关性均不显著(P>0.05)，而NH3-N与水温存在显著正相关关系(P<0.05)，EC与TN存在显著负相关关系(P<0.05)，COD与NH3-N存在显著正相关关系(P<0.05)。

表2 肉鸡场污水原水各水质指标间相关系数Table 2 Correlation coefficients among various water quality indicators of raw sewage in broiler farm

2.2 肉鸡场污水处理效果分析

2.2.1 污水收集池和氧化塘中TN和NH3-N对比如图2所示，污水中TN和NH3-N含量经过氧化塘处理后显著降低，TN总体去除率为17.04%～78.90%；NH3-N总体去除率为52.53%～78.86%。

图2 污水池和氧化塘水样中TN、NH3-N含量Fig. 2 TN and NH3-N content of water samples from the sewage pond and oxidation pond in different batches

2.2.2 污水收集池和氧化塘中TP对比如图3所示，污水经过氧化塘处理后，TP含量明显下降，由污水池中27.43～56.5 mg/L降至氧化塘中3.70～20.03 mg/L，总体去除率为26.98%～89.64%。

图3 污水池和氧化塘水样中TP和COD含量Fig. 3 TP and COD content of water samples from sewage pond and oxidation pond in different batches

2.2.3 污水收集池和氧化塘中COD对比分析由图3知，污水经过氧化塘处理COD含量大幅下降，由646.67～2823.33 mg/L下降至86.67～765 mg/L，总体去除率达到50.25%～86.60%。

2.2.4 污水收集池和氧化塘中EC对比分析如图4所示，污水中EC值经过氧化塘处理后有所下降，由污水池中26.9～116.67 ms/cm下降至氧化塘中21.03～78.8 ms/cm，下降率为16.38～35.38%。

图4 不同批次鸡场污水池和氧化塘中EC值Fig. 4 EC value of water samples from sewage pond and oxidation pond in different batches

2.2.5 污水处理效果关键影响因子相关性分析如表3所示，经氧化塘处理后，NH3-N、TN、TP、COD及EC的去除率(下降率)与T没有显著相关性，而是与pH有密切关系，其中TN、TP、COD均与pH有极显著显著相关关系，Pearson相关系数分别高达0.974(P<0.05)，0.993(P<0.01)，0.982(P<0.05)。

表3 肉鸡场污水各指标去除率(下降率)与T和pH的相关系数Table 3 Correlation coefficient between removal rate (descent rate ) of each index and T/pH

3 讨论

本研究中，不同季节肉鸡养殖污水原水pH、NH3-N、TN、TP、COD及EC均与T有密切关系，沈丰菊[4]指出生猪场养殖污水原水NH3-N、TN、TP、COD同样呈现季节性变化，孙宝丽[5]则对奶牛场污水进行了周期性监测研究，其研究结果表明奶牛场污水原水TN、COD、NH3-N春夏季节高于秋冬季节。李丹阳等[6]指出，山西省2016年排放到水体中的污染物可达55.69 t，其中蛋肉鸡养殖排放的TP和NH3-N排放量占总排量的比例最大。目前污水处理技术已经比较成熟，如流式厌氧污泥床工艺、折流式厌氧反应器工艺和内循环厌氧反应器工艺等厌氧处理技术，以及序批式活性污泥(SBR)工艺、间歇式循环延时曝气活性污泥法(ICEAS)、序批式生物膜反应器(SBBR)等好氧处理技术等，但是这些技术的成本和维护费用都很高，无法推广到一般企业中，尤其是污水产生相对较少的肉鸡养殖企业[7-10]。所以大量规模化肉鸡养殖企业一般都选择污水池、化粪池、氧化塘、沼气池等污水储存处理设施，而这些相对简易的设施对肉鸡养殖废弃物的处理效率应加强关注和研究，研究结果可为设施的改进提供数据基础。本研究结果揭示，污水中的TN、NH3-N、TP、COD、EC经过氧化塘处理后，含量值都有所下降。其中TN总体去除率达到17.04%～78.90%，NH3-N总体去除率为52.53%～78.86%，TP总体去除率为26.98%～89.64%，COD总体去除率为50.25%～86.60%，EC下降率为16.38%～35.38%。