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广西农村畜禽养殖污水生态湿地处理系统设计与运行

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邹志刚张浩曾馥平陈惠君

[摘要]在对广西农村畜禽养殖污染分析的基础上，比较了养殖污染防控方法的差异，提出了一种低成本、高效益的污水生态湿地处理系统的设计方案，并在广西区环江县丽源养殖场进行了系统构建与运行，可为全区农村生猪养殖污水的生态处理和“美丽乡村”建设提供技术支撑。

[关键词]养殖污水;南方农村;人工湿地;工程运行;美丽乡村

[中图分类号]X703.1[文献标识码]C

广西壮族自治区（以下简称广西区）是我国华南地区的重要省份之一。受地势影响境内河流从西北流向东南，形成以红水河—西江为主干流的横贯中部以及两侧支流的树枝状水系;分属于珠江、长江、桂南独流入海、百都河等四大水系。其中有986条集雨面积超过50km2的河流，总长3.4万km，河网密度为144m/km2。西江流域中最大水系为珠江中游水系，流域覆盖了广西85.2%的土地，集雨面积超过50km2的河流有833条，主干流自西北折东，经南盘江—红水河—黔江—浔江—西江横贯全境，而后流经梧州、广东汇入南海，在境内流长1239km。然而，因受农村畜禽养殖的影响，西江流域中下游面临着一系列生态环境恶化问题：（1）水体的富营养化;支流中含有来自于畜禽粪便中的有毒、有害成分的水质污染。（2）土壤的物理化学性质被破坏，固有的净化、缓冲和有机体支持的功能逐步丧失，生产功能、调节功能和载体功能被损害等土壤污染。（3）农药化肥挥发或化学反应后进入大气中，及养殖场产生大量的恶臭气体直接进入大气而带来的空气污染。（4）畜禽粪便中大量细菌随着径流进入水体后产生的传播病菌。据报道，“十二五”时期，国家将广西区3401家规模畜禽养殖场（玉林843 家、南宁525家，贵港438 家，贺州310 家，桂林239 家，柳州188家，来宾178 家，梧州165 家）被列入减排清单，要求到“十三五”全面开展农业源污染减排工作，实施完成3401项规模化畜禽养殖改造。因此，当前广西区将加强西江流域中下游农村畜禽养殖污水的源头防控与治理，保护西江水域生态环境设立为推动不同行政、功能区域协同、和谐、健康发展的战略任务，以此为人口密集的下游“珠江大都会带”提供安全健康水源保障，进而促进西江经济带可持续健康和谐发展。

1农村畜禽养殖污染防控方法比较

研究和实践表明，养殖废弃物污染防控是一个系统工程，不是单项技术的累加，而是多项技术组合的复杂体系。除了要在上游通过饲料改良提高氮磷利用率，更要在下游通过多组合技术进行废弃物污染控制。虽然我国已发展了循环治理模式、源头控制模式（高床养殖、干清粪、雨污分离、固液分离等）、深度生物处理模式（曝氧、湿地、生物膜、二次发酵等）、水泡粪模式和发酵床治理模式。但养殖业无法承受传统工业污水或生活污水处理方法的巨大成本，这些方法也并不完全适合养殖废弃物的处理，不能保证高浓度氮、磷等物质的去除效率;同时，养殖废弃物的处理装备在体积、使用可靠性和经济性、工艺流程等方面有自身特殊要求。所以，基于我区现有技术和经济的承受能力，建设一批先期投资小、占地面积少、运行效能高、管理便捷和运行成本低的畜禽废弃物处理设施，是推进畜禽养殖业污染源头治理的关键。

近年来，因为人工湿地低成本、高效率、易管理的特点，得到国内外研究学者和工程师的广泛推广。人工湿地的这些特点使得其适合经济能力有限的地处农村地区养殖场。在实际应用中，可将系统的人工表面流（SFW）、潜流（SSFW）和垂直流（VFW）组合或与其它水处理技术结合起来。目前国内外对人工湿地对废水有广泛的报道，表现出良好的技术性和经济可行性。但这些研究多注重氮磷处理效果，较少顾及经济利益和潜在的环境风险，常选用水葫芦、大漂、香蒲、葛蒲、芦苇等景观植物，然而有的水生植物生长过快，后续处理难度大，如果随意堆放，易造成二次污染而且难以继续利用。因而探索利用一些新的植物品种显得很有必要，如果能将污水治理、资源利用和生态景观建设完美融合，必将产生更高的经济效益和生态效益，且能提高政府和企业的积极性，具有广阔的前景。

2 农村养殖污水生态湿地处理系统设计

（1）系统构成。生物基质池（稻草填料）与5级经济湿地（绿狐尾藻或水生蔬菜）生态系统组合（分别针对小、中、大型养猪场）。

（2）技术流程（图1）。

（3）适用范围。生猪养殖场、养牛场、家禽养殖场等。

（4）处理指标。COD、氨氮、总氮、总磷去除率97%～99%;达到国家排放指标GB18596-2001的1/3～1/5以下，或优于国家排放标准（COD 150mg/L、总氮70mg/L、总磷5mg/L）。

（5）投资与效益。万头存栏猪排放量一次性总投资100～250万元（土方、防渗、材料），年净收入估算50～100万元（5～15kg鱼/头猪）。

3 生猪养殖污水人工湿地生态处理示范

3.1 技术集成

环江县丽源养殖猪场于2012年建成使用，肉猪年出栏量达1000多头，日产出的污水、尿液及粪渣污染物2.8t。2014年，环江县政府和环江喀斯特生态系统观测研究站共同引进中科院亚热带生态所“规模畜禽养殖排泄废弃物处理技术”改造其养殖排泄废弃物处理设施。目前已建成60m3沼气池、180m3生物质池、1200m3四级湿地，其中种植狐尾藻等生物处理植物（图2）。

3.2 技术示范

广西区环江县丽源养殖场的监测结果表明，1月份狐尾藻进水口的化学耗氧量（COD）、总氮（TD）、氨氮（NH3-N）和总磷（TP）分别为745.3 mg·L-1 、1203 mg·L-1、859mg·L-1、和63.3 mg·L-1（图3），经过5级湿地的处理，这4个水质指标分别达到42.4 mg·L-1 、322 mg·L-1、190mg·L-1和15.7 mg·L-1，去除率分別达到94.3%、73.2%、76.8%和79.2%;随着气温的上升，3月份狐尾藻净化污水的能力增强，COD、TD、NH3-N和TP的去除率分别达到97%、86%、91.9%和92.6%;然而，随着5月份超过35℃，狐尾藻净化污水的能力降低，COD、TD、NH3-N和TP的去除率分别达到79.1%、64.9%、62.1%和69.1%。到7月份，随着温度的进一步上升，COD、TD、NH3-N和TP的去除率分别达到71.8%、77.1%、56.3%和65.7%;到9月份，狐尾藻对COD、TD、NH3-N和TP的去除率分别达到50%、80.1%、61.8%和69.1%;11月份狐尾藻对各级污水的去除情况与其他情况相似。由此可见，狐尾藻对养殖污水的净化效果很好，且其净化能力受温度和其他因素影响。

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