畜禽養(yǎng)殖廢水還田處理技術(shù)

根據(jù)有關(guān)研究表明，畜禽養(yǎng)殖廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，其中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可歸還田地，但也含有較高量的Cu、Zn、As、Cr、Hg、Pb和Cd等重金屬及抗生素等環(huán)境危害性物質(zhì)，未處理達(dá)標(biāo)的廢水還田后，一方面會(huì)引起土壤、地下水重金屬背景值的上升；另一方面還會(huì)因生物富集作用殘留在作物體內(nèi)，進(jìn)一步危害人類的健康。因此，養(yǎng)殖廢水還田需要關(guān)注重金屬及抗生素的影響，減少其還田后對(duì)環(huán)境及人體健康的風(fēng)險(xiǎn)。

1、養(yǎng)殖廢水重金屬及抗生素的來源

傳統(tǒng)的畜禽養(yǎng)殖規(guī)模較小，面臨大規(guī)模犯病的機(jī)率較小，而今規(guī)模化的畜禽養(yǎng)殖如果遭遇疫情則全場(chǎng)損失。為提高畜禽的抗病能力，減少疫情帶來的損失，養(yǎng)殖場(chǎng)會(huì)在畜禽飼料中添加微量的重金屬及抗生素。在飼料中添加適量的重金屬和抗生素可以提高畜禽的生產(chǎn)性能、維護(hù)機(jī)體的健康，但一般情況下，畜禽的腸道對(duì)重金屬的吸收僅有30%～40%，對(duì)抗生素的吸收最高僅為15%，其余均以尿液、糞便形式排出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年，市面上用于畜禽養(yǎng)殖的抗生素占抗生素使用總量的近80%，而抗生素作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)60余年，僅作為促進(jìn)生長(zhǎng)的添加劑就有33種，在生產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用廣泛。因此，養(yǎng)殖廢水中的重金屬及抗生素主要來源于飼料。

2、養(yǎng)殖廢水的處置現(xiàn)狀及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

國(guó)內(nèi)規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)畜禽產(chǎn)生的糞便、廢水一般采用堆肥發(fā)酵后糞污還田或自建污水處理站處理達(dá)到農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后還田，兩種處理方式各有利弊，但環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)不可避免。采用糞污還田的技術(shù)對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)的管理要求嚴(yán)格。養(yǎng)殖廢水屬于高濃度有機(jī)物廢水，管理不善則會(huì)引起農(nóng)業(yè)面源污染，影響土壤、地下水、地表水的環(huán)境質(zhì)量。但糞污還田技術(shù)對(duì)重金屬的處理效率較明顯，能通過生物鈍化作用使得糞污中的重金屬離子轉(zhuǎn)化為不易被植物吸收的形態(tài)或富集在微生物的體內(nèi)，進(jìn)而降低環(huán)境中重金屬的含量。自建污水處理站處理養(yǎng)殖廢水達(dá)到農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后還田的方式能使廢水中的有機(jī)物濃度大幅降低，減少有機(jī)廢水對(duì)環(huán)境的影響。但國(guó)內(nèi)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)污水處理工藝基本單一，主要對(duì)COD、BOD等主要污染物進(jìn)行處理，極少關(guān)注重金屬及抗生素的去除效果，因此養(yǎng)殖廢水對(duì)環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)仍然不可忽視。

3、養(yǎng)殖廢水處理工藝對(duì)重金屬及抗生素的處理

對(duì)于養(yǎng)殖廢水養(yǎng)殖場(chǎng)一般采用兩種方式進(jìn)行還田：一種是沼液發(fā)酵后作為肥水灌溉，一種是將養(yǎng)殖廢水處理達(dá)到農(nóng)田灌溉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行灌溉。無論是哪一種，處理后的廢水仍有重金屬和抗生素的存在。

3.1 沼液發(fā)酵

養(yǎng)殖廢水采用沼液發(fā)酵是較為常見且處理成本較低的處理技術(shù)，受大部分養(yǎng)殖場(chǎng)青睞。根據(jù)國(guó)內(nèi)學(xué)者的一系列研究，沼液中含有的重金屬及抗生素含量較高。沼液發(fā)酵主要是利用微生物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，沼液中含有的溶解性有機(jī)質(zhì)能與重金屬發(fā)生絡(luò)合作用，呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。孫紅霞等人用含有不同重金屬的飼料對(duì)生豬進(jìn)行喂養(yǎng)，其中飼料中Cu超標(biāo)率為18.5%。經(jīng)喂養(yǎng)后，在豬的糞便中發(fā)現(xiàn)Cu的超標(biāo)率到達(dá)了35.2%，沼渣到達(dá)了44.4%，沼液到達(dá)了11.1%，可見重金屬在生物體內(nèi)具有一定的富集作用，且在沼渣中超標(biāo)最嚴(yán)重。Wei等人對(duì)江蘇大型養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)經(jīng)發(fā)酵后廢水中抗生素最高檢出濃度達(dá)到了169ug/L，而同時(shí)也在附近的河道中檢出了甲惡唑、土霉素等抗生素?？梢娬右喊l(fā)酵對(duì)抗生素的處理效果較差。

3.2 養(yǎng)殖廢水處理

目前我國(guó)畜禽養(yǎng)殖廢水的處理主要有兩種模式：一種是厭氧-自然處理模式，適用于中小型規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)；另一種是厭氧-好氧利用模式，適用于大中型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)或養(yǎng)殖區(qū)。其反應(yīng)原理主要是利用微生物在好氧和厭氧的條件下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行利用，其去除物質(zhì)主要為COD、BOD等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但對(duì)重金屬及抗生素的效果甚微。饒中秀等人對(duì)采集的污水處理站處理后的養(yǎng)殖場(chǎng)廢水尾水進(jìn)行重金屬的含量的測(cè)定，按照《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-2005）中Cd、Hg、Cr、Pb和As的限值作為參考，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示重金屬存在不同情況的超標(biāo)，超標(biāo)率在2.7%～10.81%之間。根據(jù)Hu等人的調(diào)查研究，一般養(yǎng)殖廢水含有不同的抗生素的濃度約在37.2～2935.4ng/L，活性污泥法對(duì)不同抗生素的去除效率約為70%。Zheng等人、Chen等人分別對(duì)間歇式好氧反應(yīng)器、曝氣生物濾池技術(shù)對(duì)抗生素的去除效率進(jìn)行了研究，處理效率約為76%～85%、91%，即處理后的抗生素濃度最低在3.72～293.4ng/L區(qū)間，參照歐盟水環(huán)境抗生素限值10ng/L，不同種類抗生素存在超標(biāo)現(xiàn)象。

4、含重金屬及抗生素的廢水對(duì)植物生長(zhǎng)的影響

4.1 抗生素對(duì)植物的影響

采用沼液發(fā)酵、固體糞便堆肥后還田是目前養(yǎng)殖場(chǎng)處置糞便、廢水的主流方式。根據(jù)有關(guān)研究，抗生素僅有15%可以被畜禽吸收，其余的經(jīng)排泄之后進(jìn)入環(huán)境。由于養(yǎng)殖廢水處理之后基本上用于農(nóng)田灌溉或施肥，因此抗生素會(huì)隨肥水、沼渣等途徑回到環(huán)境，而隨之排泄的抗生素也進(jìn)入土壤中。進(jìn)入土壤中的抗生素可以被植物吸收和富集，不但會(huì)影響到植物對(duì)氮、鉀等元素的吸收，同時(shí)進(jìn)入植物體內(nèi)的抗生素會(huì)與植物機(jī)體發(fā)生抗衡，干擾植物的正常的細(xì)胞分裂。也有報(bào)道指出，抗生素可以通過殺死植物周邊的協(xié)同微生物進(jìn)而影響植物的生長(zhǎng)?？股剡M(jìn)入環(huán)境后會(huì)被微生物吸收轉(zhuǎn)化，使微生物獲得抗性基因，進(jìn)而致使某些致病菌對(duì)藥物產(chǎn)生抗性。根據(jù)2015年世界衛(wèi)生組織對(duì)114個(gè)國(guó)家細(xì)菌抗藥性的分析顯現(xiàn)，幾乎沒有哪個(gè)地區(qū)的是沒有出現(xiàn)細(xì)菌抗藥性問題的，這就可能進(jìn)一步帶來植物在種植過程中施藥、抗病控制的困難，從而引發(fā)一系列農(nóng)業(yè)危機(jī)。

4.2 重金屬對(duì)植物的影響

重金屬具有毒性和難降解性，而土壤重金屬污染具有長(zhǎng)期性、滯后性、隱蔽性和不可逆轉(zhuǎn)性，重金屬會(huì)在食物鏈中發(fā)生生物放大作用，進(jìn)而擴(kuò)大影響面。畜禽對(duì)重金屬的吸收利用率較低，畜禽體內(nèi)隨糞污排出的重金屬進(jìn)入環(huán)境后主要經(jīng)過根、莖被植物吸收富集，富集在植物的體內(nèi)的重金屬往往不會(huì)被吸收轉(zhuǎn)化，而是長(zhǎng)期的富集在根、莖、果、葉之中。根據(jù)王一佩的實(shí)驗(yàn)研究，植物重金屬含量根＞莖、葉＞果，一般吸收器官＞同化和輸導(dǎo)器官＞繁殖器官。不同農(nóng)作物對(duì)重金屬的富集存在差異，分低、中、高三種累積型，其中豆科屬于低累積型，禾本科屬于中累積型，十字花科茄科、菊科等屬于高累積型。王曉飛對(duì)重金屬在土壤及甘蔗中的含量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，在重金屬重度污染區(qū)和輕度污染區(qū)甘蔗汁含有的Pb、Cd、As的安全性為Ι～Ⅱ之間，屬于污染等級(jí)屬于安全～優(yōu)良，相對(duì)不易發(fā)生重金屬富集作用。王一佩對(duì)沼液澆灌的植物中重金屬的富集情況進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)不同植物對(duì)重金屬的富集能力不同，其中富集能力從大到小分別為象草、番石榴、團(tuán)花、巴西參、沙梨、花生、柑橘、桉樹、芭蕉，澆灌后綜合污染指數(shù)較高，空心菜、梨、柑橘等出現(xiàn)了不同情況的污染。

5、結(jié)論與建議

規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展一方面帶來了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，另一方面也帶來了環(huán)境方面的風(fēng)險(xiǎn)。養(yǎng)殖廢水、糞污用于還田存在重金屬和抗生素的生物富集和放大。用于養(yǎng)殖過程的重金屬和抗生素被生物體利用的效率較低，大部分都隨糞便、尿液排出，而養(yǎng)殖過程中采取的污水處理工藝和堆肥過程對(duì)重金屬的處理效果又欠佳，因而，重金屬和抗生素污染土壤的可能較高。結(jié)合有關(guān)實(shí)驗(yàn)和調(diào)查結(jié)果，用于還田的養(yǎng)殖廢水由于作物的不同也存在不同的風(fēng)險(xiǎn)，即便是同一種作物其在不同部位的累積情況也不同。因此在實(shí)行養(yǎng)殖廢水農(nóng)灌和糞污還田的過程中應(yīng)選擇合適的作物，以減少過程中帶來的環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)。

為此，本文提出以下建議：（1）畜禽養(yǎng)殖過程應(yīng)慎重考慮抗生素和重金屬的用量，關(guān)注其帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；（2）養(yǎng)殖廢水處理工藝和糞污堆肥技術(shù)應(yīng)考慮重金屬和抗生素的去除，減少養(yǎng)殖過程對(duì)環(huán)境的污染；（3）廢水農(nóng)灌及糞污還田過程應(yīng)選擇合適的作物作為消納作物，減少重金屬和抗生素累積帶來的環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)。（來源：湛江市環(huán)境科學(xué)技術(shù)研究所）