1我国规模化畜禽养殖场概况
国家环保总局(现环保部)于2000年对全国规模化养殖业集中的23个地区进行调查，调查对象是存栏数为200头以上的养猪场、40头以上的奶牛场、80头以上的肉牛场、2000只以上的养鸡场、1000只以上的养鸭场或养鹅场。调查结果表明，全国规模化畜禽养殖场数量为35814个，其中养猪场9653个，占27%；养鸡场201602个，占56%；养牛场1367个，占4%；养鸭场和养鹅场4634个，占13%。此后，2001年发布并实施的《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)[2]中对集约化畜禽养殖场，即规模化畜禽养殖场，进行了定义。2009年发布并实施的《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》(HJ479-2009)[3]中对集约化畜禽养殖场的规模进行了确定。集约化畜禽养殖场是指在较小的场地内，投入较多的生产资料和劳动，采用新的工艺与技术措施，进行精心管理的饲养方式。我国指存栏数为300头以上的养猪场、50头以上的奶牛场、100头以上的肉牛场、4000羽以上的养鸡场、2000羽以上的养鸭场或养鹅场。
2规模化畜禽养殖废水来源及特性
畜禽养殖废水主要由畜禽尿液、冲洗水(主要有圈舍冲粪水、饮槽冲洗水、地面冲洗水)和少量工人生产生活过程中产生的废水组成。废水的产生量和水质又因养殖种类、品种、生长期、饲料、生产方式和管理水平等因素的不同而存在较大差异。对于养殖种类、品种和规模相似的养殖场来说，不同的清粪方式对废水的产量和水质有很大影响。在干清粪、水泡粪、水冲粪三种清粪工艺中，干清粪方式的养殖场废水产生量最少、水中污染物浓度最低。不同清粪工艺的养猪场污水水质和水量比较。（见表1）[4]由表1水质可见，畜禽养殖废水是典型的高浓度有机废水，水量大，废水中固液混杂。尤其是水冲清粪工艺产生的污水排水量最大，可达干清粪工艺排水量的3倍；污染物浓度高，是干清粪工艺的2倍；冲洗时间相对集中，对水处理设施造成冲击负荷最大。因此，采用干清粪工艺能有效减少废水的产生量，降低废水中污染物浓度。
3我国规模化畜禽养殖场废水危害
畜禽养殖废水具有高CODCr、高NH3-N、高SS的特点，规模化的畜禽养殖场废水量大且集中，如不经处理直接排放到环境或回用农田，将会严重污染环境、破坏生态，并且这种影响将是持续的甚至是不可修复的。
3.1对水体造成污染
畜禽养殖产生的高浓度有机废水，直接进入地表水体，废水中有机物分解将消耗大量溶解氧，使水体发臭；大量悬浮物使水体浑浊，限制水生生物的正常活动；大量的氮、磷造成水体富营养化；从而改变水生生物的种类，破坏生物链，破坏水体生态平衡。由于废水的淋溶性极强，极易通过地表径流或土壤渗入地下，污染地下水，使地下水失去饮用和灌溉功能，而且地下水污染治理恢复难度极大。
3.2对土壤及作物造成污染
未经任何处理的养殖废水直接、连续、过量的以肥料形式投入土壤，会超过土壤本身的自净能力，有机物过量积累会使土壤呈强还原性，影响作物根系生长；大量无机盐和重金属在土壤中积累会引起土壤板结，肥力下降，土壤生态环境破坏，土壤质量降低。
3.3对大气造成污染
畜禽养殖废水的恶臭成分复杂，含有大量硫化氢、氨、醇、甲烷等200多种有机恶臭物质，这些气体可刺激人畜呼吸道，引起呼吸道疾病及导致畜禽生产力下降。
3.4对环境卫生的影响
畜禽养殖废水中含有大量的致病菌和寄生虫卵，直接进入水体或农田，将导致蚊蝇滋生、病菌泛滥、诱发疾病，尤其会导致流行病的传播，严重危害人畜健康。
4国外规模化畜禽养殖场粪污处理技术
在美国，厌氧塘曾被广泛用于处理和储存封闭养猪场产生的液态粪污，但是厌氧塘技术在氨氮、恶臭、病原菌的排放和造成水质恶化等方面对环境和健康的影响受到关注。2000年6月，北卡罗来纳州成立了由政府-企业-院校为框架的机构，开发并示范应用废物管理的优势技术(EST)。要求开发的优势技术必须是专业的、可操作的、经济可行的，并能满足相关的五项环境标准。2006年3月，对提出的18项技术进行了测试，其中5项能满足EST要求，4项采用堆肥、厌氧消化或气化的方法处理离心脱水后的粪便固体，1项采用固体分离、硝化/反硝化、除磷工艺实际处理液体粪污。鉴于实际的处理技术满足EST五项环境标准，且显著减少成本，2006—2008年北卡罗来纳州对该技术进行了设计、实施并示范应用于另一农场(5145头猪)。二代技术在一代技术的基础上减少了项目的建设、维护和运营费用。在对农场粪污(5145头猪产生的)处理中，悬浮物、氨氮、磷、铜锌、恶臭、病原体去除率分别达到98%、97%、95%、99%、99.9%、99.99%。成本仅为一代技术的1/3[5]。在欧洲，欧洲委员会于1991年首次提出硝酸盐管理条例，以解决畜类养殖粪便排放对土壤氮负荷的影响，进而对地表水和地下水资源的影响。在过去的30多年中，氨氮气体排放成为欧洲主要关注的问题，首先是因为氨氮气体的排放，代表着有价值的营养物的流失；其次是因为这种气体会造成富营养化和酸雨等不良影响。畜类养殖粪便处理技术，从解决恶臭或氨气排放和提供更灵活的土地扩展途径方面，起到了管理作用。这些处理主要基于生物技术和物理技术，并可能使用化学添加剂。已经用于大型养殖农场的技术为：固体分离堆肥，厌氧消化和曝气。同时，在畜类养殖粪便土地处理前要求进行有效的废物收集和储存，以减少后续处理的堵塞和方便输送。有些实例中，有机废物厌氧消化发电会得到溢价形式的奖励，进而鼓励畜类养殖农场采用一系列处理措施[6]。
5国内规模化畜禽养殖场粪污处理技术
随着畜禽养殖业污染问题的加剧，人们环境意识的增强和国家环境管理力度的加大，畜禽养殖业相关标准和规范陆续出台，污染治理的技术和方法得到逐步完善。2001年5月开始国家先后发布实施了《畜禽养殖污染防治管理办法》《畜禽养殖污染防治技术规范》HJ/T81-2001、《畜禽养殖业污染物排放标准》GB18596-2001、《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》HJ497-2009、《畜禽养殖业污染防治技术政策》。各种畜禽养殖废水的处理方法也被逐渐开发并应用。目前普遍采用的方法包括自然处理、工业化处理及二者结合的处理方法。其中自然处理由于占地大、处理效率低，受季节变化影响大,存在二次污染等限制因素，很少单独使用。在工业化处理方法中，多为各种工艺组合的方式，而且多数为养猪废水处理，养鸡、鸭、鹅和养牛废水处理较少。对于养猪废水，预处理通常采用多种固液分离方法组合的工艺，二级处理通常采用厌氧+好氧相结合的工艺，深度处理根据出水要求选用人工湿地或氧化塘等自然处理工艺。如徐晓云等[7]报道江西某牧业有限公司(8000头猪)养猪废水采用固液分离机+反切式细格栅+平流沉淀+厌氧+好氧+水解酸化+好氧+人工湿地+氧化塘的处理工艺，处理出水达到达到畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)。其中预处理采用了三种固液分离措施，二级处理采用了多级厌氧+好氧工艺的组合，深度处理采用人工湿地串联氧化塘。张之浩[8]报道某生猪生产基地(2万头猪)废水处理改造后采用格栅+预沉池+初沉池+产沼气池+一级好氧+厌氧+二级好氧+连续循环曝气系统(CCAS)工艺，处理出水达到达到畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)。温志良等[9]报道某养猪场(约7500头猪)废水处理采用粗格栅+固液分离机+沉淀池+UASB+缺氧+活性污泥+生物接触氧化+生物炭滤池+砂滤工艺，出水达到广东省地方排放标准《水污染物排放极限值》(DB44/26-2001)第二时段的一级标准。对于养牛废水，由于清粪方式、废水的产生方式、水质水量与养猪废水相似，处理工艺也相似，一般采用固液分离预处理、厌氧+好氧组合二级处理、氧化塘等深度处理工艺。如王彦欣等[10]报道江西某有机牧场养殖奶牛(1000头奶牛)废水处理采用固液分离机+除渣池+厌氧消化+UASB+SBR+生物氧化塘工艺，处理出水达到畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)。对于养鸡、鸭、鹅养殖场，目前所见报道一般采用干清粪后再冲洗的生产工艺，因此废水产量相对较小、污染物浓度相对较低，因此处理工艺也相对简单，一般出水多农用。如薛嘉等[11]报道攀枝花市某养鸡场(存栏7万只鸡)清除鸡粪后的废水，采用格栅+沼气池+氧化塘+人工湿地+蓄水池/二级氧化塘工艺，处理出水达到农用水标准，用于农田灌溉。祖波等[12]报道重庆市某种、肉鸭基地(存栏7万只鸭)人工清除鸭粪等固态物后，废水采用格栅+固液分离+沼气发酵+沼液池+生态鱼塘工艺，处理出水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准(GB/T18920—2002)。
6结语
根据国内外针对规模化畜禽养殖场废水处理的实例，可以看出：对于高COD、高NH3-N、高SS的畜禽养殖产生的废水，采用何种处理工艺主要取决于原废水的水质水量和出水水质要求。原水浓度高或出水要求高的，处理工艺就复杂，反之则相对简单。而原废水的水质水量又与清粪方式有很大关系，即干清粪方式废水量小，污染物浓度相对较低；水冲粪方式废水量大，污染物浓度相对较高；水泡粪方式废水量相对较大，污染物浓度高。针对废水高SS(尤其是干清粪方式的废水)的特点，一般需要在预处理阶段采用多种固液分离方式后才能进行二级处理。针对废水高COD的特点，一般先采用厌氧法将大分子有机物分解为小分子有机物，部分转化为甲烷气体后，再采用好氧法进一步将小分子有机物分解为CO2和H2O。针对废水高NH3-N的特点，一般采用好氧、厌氧交替的建筑经济期刊方法使NH3-N经过硝化和反硝化最终以N2形式排出。因此二级处理采用多级组合的厌氧+好氧工艺。最后，根据排放标准的不同和场地限制，选择是否进行深度处理及处理工艺。
作者：王允妹 单位：沈阳环境科学研究院
