农村规模化畜禽养殖污染生态综合治理技术研究进展

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　　摘要 基于近年来国内外已有研究成果，围绕不同养殖类型的粪污特征进行阐述，从畜禽养殖粪污收集方式、固液分离、贮存技术以及无害化处理等多个方面的处理全过程尺度对粪污治理模式进行分析总结，以期明确我国畜禽养殖污染物资源化利用技术发展方向，为畜禽粪便的储存、分离、剩余利用技术优选及适宜粪污生态综合治理模式的构建提供思路。
　　关键词 畜禽粪污;固液分离;贮存;生态处理
　　中图分类号 X713  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2020）19-0009-06
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.19.003
　　Abstract Based on the achievements at home and abroad in recent years， the characteristics of different types of manure in livestock and poultry breeding were described in this paper. The treatment modes were analyzed and summarized from the aspects of collection mode， solidliquid separation， storage technology and harmless treatment in the whole process， so as to clarify the development direction of resource utilization technology of livestock and poultry breeding pollutants in China. It was also expected that this review would provide ideas for the storage and separation of livestock and poultry manure， the optimization of residual utilization technology and the construction of a suitable comprehensive ecological management mode of manure and sewage.
　　Key words Livestock and poultry manure;Solidliquid separation;Storage;Ecological treatment
　　随着畜禽养殖业集约化和规模化趋势不断发展，由于养殖粪便污染物成分的复杂性，畜禽粪污的资源化利用与处理问题受到各界的广泛关注，治理不达标的粪污直接排放到农田、水体、空气中，一旦消纳过剩极易造成土壤结构破坏、水体富营养化等污染问题。
　　有研究表明，农田、农村畜禽养殖、生活污水以及农田不合理的灌溉排水和施肥等造成的农业面源污染，其对水体污染的贡献率大大超过城市、工业的点源污染[1]。畜禽养殖污染物主要包括畜禽粪便、圈舍冲洗废水中的有机质、重金属、沉积物、细菌、病毒和微生物以及氮、磷等，在收集、储存、运输、还田的过程中均对环境产生较大污染，尤其对水体威胁更大[2]。Mallin等[3]通过对粪便中TN、TP排放量的估算，指出规模化养殖场是水生生态系统中氮和病原微生物污染的主要来源;Dzikiewicz[4]认为处理设施的缺乏是引起周围河流湖泊及地下水污染的主要原因。畜禽粪便中有机质比市政污水浓度高50～250倍，有机质分解及藻类大量繁殖，水中氧气消耗过快，导致鱼类及其他水生生物死亡;有机胶体物质絮凝沉淀，加速底泥积累，破坏水生态平衡。同时畜禽养殖的废水淋溶性极强，极易通过土壤渗入地下，污染地下水域。为此，笔者从畜禽养殖粪污收集方式、固液分离、贮存技术及无害化处理等多个方面的处理全過程对粪污治理模式进行分析总结，以期明确我国畜禽养殖污染物资源化利用技术的发展方向，为畜禽粪便的储存、分离、剩余利用技术优选以及适宜的粪污生态综合治理模式的构建提供思路。
　　1 规模畜禽养殖主要类型及污染特点概述
　　鸡粪、猪粪、牛粪和羊粪等多种养殖类型的畜禽粪便污染物均具有含水率高、抗生素与铜、锌、铅等重金属污染物含量高及氮、磷等营养元素含量高的特点。但不同的畜禽粪便，其主要养分氮、磷、钾、锌、铜含量存在较大差异，鸡粪和猪粪中的氮、磷、钾、锌、铜含量明显高于牛粪和羊粪，但这几种畜禽粪便中钾素含量相当[5]。另外猪粪中锌、铜的超标最为严重，其次是鸡粪。各类型粪污特点概述如下：
　　1.1 养鸡场粪污特点
　　相比牛、羊、猪等其他动物，鸡粪富含易降解有机物组分，还富含钾、磷、钙和锌等微量元素，被认为是最具转化为清洁能源潜力的畜禽废弃物之一[6-7]。鸡粪中磷、铜和锌主要以可提取态存在，有较高的生物有效性和移动性，并且鸡粪中氨基酸组成比较完善，且赖氨酸、胱氨酸和苏氨酸含量较高。风干蛋鸡粪粗蛋白含量高出猪粪、牛粪的2倍左右。未腐熟鸡粪中含有大量的有机酸等物质会影响作物根系的营养吸收功能，在土壤中发酵消耗氧含量，导致作物根系缺氧，并且发酵过程中释放的氨气及亚硝酸经植物气孔和根系在植物中累积而影响作物生长[8]。此外，由于鸡的消化道较短，80%～95%的药物抗生素等通过粪便和尿液排出体外[9]，畜禽粪便的排放是兽用抗生素输入环境的重要来源。如金霉素等抗生素会抑制缩氨酸生长和蛋白质合成，最终导致包括产甲烷细菌在内的革兰氏阴性菌细菌死亡，影响鸡粪的厌氧消化效果[10]。
　　1.2 奶牛场粪污特点
　　与其他畜禽养殖场一样，奶牛场粪便具有含水率高、抗生素与铜、锌、铅等重金属含量高及氮、磷等营养元素含量高的一般特点。奶牛场粪污中钾、镁、钠等无机盐含量较高，过量的钠和钾离子会通过反聚作用造成土壤微孔减少、土壤孔隙阻塞，使土壤因透气性和透水性下降而造成板结，破坏土壤结构。此外，不同盐类离子在土壤中的迁移能力随奶牛粪尿灌溉强度的增加而增加[11]。奶牛场的冲洗废水中包括未消化完全的纤维素、蛋白质等有机物，有监测结果显示，奶牛场有机质排污系数达到1 826.5 g/d，占比8.4%～10.6%，污染负荷高[12]。奶牛场氮的产污系数约50%来自粪便，50%来自尿液，粪便中氮素浓度高于肉牛，显著低于猪、鸡等家禽。与猪粪为基质的沼渣相比，牛粪沼渣中有机质、全钾平均含量较高，而全磷、微量元素的含量较低。经调查，奶牛在养殖过程中的抗生素使用量在45 mg/kg左右[13]，也处于相对较低水平。 　　1.3 肉牛场粪污特点
　　肉牛养殖粪便中水分较多，因而多以储存农用的方式处理。不同饲养阶段牛的固体粪便平均含水率80.3%。牛粪干物质中含粗蛋白13.7%、粗脂肪1.7%、粗纤维43.6%和无氮浸出物22.9%，合计81.9%的可利用有机物质[14]。对于不同阶段肉牛来说，粪便中重金属含量差异很小，且受饲料中含量组分影响较为明显[15]，可通过电导率和干物质含量预测其中的营养成分。据不同资料报道，牛粪中全氮、全磷和全钾的含量分别占比2.2%、0.8%和0.5%[16];锌、铜含量明显低于猪、鸡等家禽，而氯化钾含量相近;Xing等[17]收集了215个畜禽粪便样本，测试分析猪、牛、鸡和羊粪便中铜的含量分别为31.8、19.6、81.8、66.85 mg/kg。肉牛粪中四环素、土霉素和金霉素的残留含量分别在0.2～5.8、0.5～7.8和 0.4～6.3 mg/kg变化[18]。另外由于不同季节采取的饲喂方式、清粪方式、粪污处理方式等存在差异，肉牛粪便中的污染因子含量随季节呈现一定波动性。风干的肉牛粪样中，不同污染因子及其年均值含量在四季的大小顺序均依次为有机质>全氮>全磷>锌>铜。
　　1.4 生猪场粪污特点
　　生猪养殖粪便中水分较多，多以储存农用的方式处理。过量施用粪肥尤其是猪粪仍然会导致养分流失及淋失，引起地表水、地下水污染[19]。有研究表明，猪摄入的氮和磷总体上有60%～80%从粪便中排出[20]。猪粪中的总氮、BOD5、COD产生量最大，Picher等[21]试验结果表明，猪场粪尿中溶解性有机碳浓度达到180 mg/L会抑制氧化亚铁硫杆菌和其他产硫酸杆菌活性，可能制约生物沥滤去除重金属的效果。另外，因常以氧化锌、硫酸锌作为锌源添加到猪饲料中以防止猪腹泻，加之畜禽对微量元素的利用率较低，导致猪粪中锌含量很高，62.9%猪粪样品的锌含量超过1 000 mg/kg[22]，铜、锌、砷超标最严重。
　　猪场废弃物经过固液分离后，重金属主要存在于固相中[23]。Daniel等[24]研究发现，由于长期施用猪粪，美国南部平原表层0～50 cm土壤中的氮、磷含量分别增加了5倍和4倍。畜禽排泄物中抗生素含量也普遍较高，其中猪粪的抗生素平均残留量最高，并以四环素类抗生素为主。Zhi[25]等在对天津养殖废水的调查过程中发现，废水中含有44种抗生素，且养猪场废水中抗生素的含量明显比奶牛场废水中的高，不同养殖场之间粪污中残留抗生素的种类差异也很大。农田消纳粪肥是畜禽养殖中抗生素进入环境的主要途径，Hamscher等[26]通过研究多年施用养猪场排泄物土壤中抗生素的残留量发现：四环素在0～10、10～20、20～30 cm土层中平均含量分别为86.2、198.7和171.7 μg/kg。
　　2 畜禽养殖污染处理技术
　　规模化畜禽养殖粪便的治理主要分为产前、产中和产后3个阶段。产前主要是规划布局，科学配方，控制氮磷排放量;产中强化管理，控制畜禽饲养环境。据研究，多阶段饲喂法可使饲料的转化率提高到70%，并有效减少氮的排泄量[27]。产后对畜禽粪尿进行资源化、无害化处理。例如，加拿大用作物秸秆、木屑和城市垃圾等与畜禽粪便一同堆肥腐熟后作商品肥;美国伊利诺伊州立大学采用高温高压和热液处理技术，使用合适的催化剂，畜禽粪便不经前处理直接转换成液体燃料[28-29]。产前、产中的治理只能相对减少畜禽粪便对环境的污染，不能从根本上消除，产后处理才是消除畜禽粪便污染环境的最关键阶段。
　　2.1 粪污收集方式
　　传统的畜禽养殖粪污收集方式一般包括干清粪、水冲粪和水泡粪3种工艺，水泡粪工艺是注水稀释粪尿后贮存一定时间，随粪污管道排出的清粪方式，由于粪污在厌氧环境下长期停留，危害畜禽及人员健康。现阶段规模化养殖场粪污收集方式主要以水冲粪工艺和干清粪工艺为主。水冲粪是冲洗集粪沟后集中汇入地下贮粪池，耗水量大、后期粪污处理压力大。不同粪污收集方式的产排污系数均不同[30]。干清粪工艺通过机械或人工收集清除猪舍内的粪便，尿液、冲洗水从排污管道自动排出，经干湿分离后的污水中有机污染浓度大大降低。在规模化养猪场中干清粪方式所占比例最高，达63.0%，肉牛育肥牛的粪尿收集率为83.5%，20%～30%的粪污直接排放[31]。水冲粪时，水体COD和TP浓度随时间推移不断升高;且其中COD、TN、TP、NH4+-N的负荷量分别是干清粪的15.5、5.7、9.5、11.5倍[32]。干清粪工艺对畜禽粪便中营养成分造成的损失更小，排污量仅为其他2种方式的1/3～1/2，其COD浓度一般在1 000～7 600 mg/L范围，可采用发酵水力负荷较高的工艺处理;而水冲粪或水泡粪收集的污水有机物和悬浮物浓度都较高，更适宜采用全混合或者推流式沼气发酵工艺[33-34]。
　　2.2 粪污固液分离技术
　　固液分离技术作为一种畜禽养殖场粪污的前处理技术，是畜禽粪便综合处理的重要工序，可去除粪污水中40%～50%的SS，同時去除约40%的COD，从而减轻后续工艺处理负荷;另一方面分离后的固体粪渣经处理后可作为良好的农用肥料回用农田。国外已开展了对物理沉降、化学絮凝、机械筛分、反渗膜等多种固液分离技术[35]的研究，且已发展较成熟并得到了较广泛使用。Pérez-sangrador等[36]在粪水固液分离中加入聚丙烯酰胺等絮凝剂，显著提高了悬浮固体和 COD的脱除效率。重力沉降方面，Kruger等[37]采用流动的重力沉淀分离方式，在不添加任何絮凝剂的条件下去除55%的总固含物、70%的挥发性固体、20%的总氮和40%的总磷。筛分技术上，Shutt等[38]发现，对于1.0 mm筛网，当入流速率从123 L/min提高到313 L/min后，总固体去除率从35.2%下降到11.3%。压滤技术方面，Fangueiro等[39]使用螺旋挤压机实行固液分离后对粪便进行絮凝沉淀，能够去除牛粪中90%的总氮和70%以上的氨氮。国内的固液分离技术研究起步较晚，但也已在规模化畜禽养殖粪污处理技术领域取得了显著应用成果。盛婧等[40]基于固液分离-液体厌氧发酵处理模式，研究了基于规模养猪场废弃物完全消纳和作物养分需求的不同种植模式农田匹配面积以及农田畜禽粪便承载量。关正军等[41]研究发现，螺旋压榨固液分离机处理后的分离液发酵甲烷产率比原牛粪提高32.68%，缩短了发酵水力停留时间，研究结果对高寒地区牛粪资源化利用具有参考价值。 　　最常用的粪水固液分离设备为螺旋挤压式固液分离机[42]，分离后干物质含水率60%～70%，TS去除率达40%左右，具有构造简单、成本低和处理能力强等优点。Mller等[43]利用螺旋挤压方式研究认为，牛粪的固液分离效率高于猪粪，原因是牛粪中直径大于0.25 mm颗粒所占比例较高。Rico等[44]采用螺旋挤压式分离与离心式分离相结合的方式对高浓度牛粪液进行固液分离，生化处理的水力停留时间仅1～2 d，COD去除效率可达80%以上。王明等[45]研究发现，采用卧螺旋离心方式处理粪液可使废水中总固体、COD以及氮、磷的去除率分别为50%～65%、45%～55%和30%～50%，且厌氧生化物质去除率达50%以上，大大降低了生化处理成本。
　　2.3 粪污贮存技术
　　粪污贮存设施主要是用于贮存待处理或待利用的粪便及尿液等的建筑结构。根据粪污类型，一般可分为贮存固体粪便和废弃垫料的堆粪场、贮存固液混合的粪便和污水的贮粪池和专门贮存污水的污水池[46]。粪便贮存设施选址应根据当地地形和农田分布实际，布置紧凑，远离饮用水水源地，与主要生产设施之间保持100 m以上距离。美国艾奥瓦州要求，粪污贮存设施距离农业用水井的距离大于150 m，且距小溪、河流的距离大于60 m;加拿大要求，粪便贮存池的建设选址需考虑对地下水的影响。
　　固液分离后的沼液中含大量氮、磷、钾和氨基酸、有机酸等有机物，是农业种植良好的速效肥料。但大量沼液需经贮存一段时间后才能用于农田种植，满足季节性施肥需要。而不同的贮存条件会促使沼液中各养分出现形态的转化或不同程度的化学反应，从而改变沼液特性[47]。吴华山等[48]通过室外模拟研究认为，沼液贮存90 d后TN减少76.05%～87.08%，TP减少68.70%～94.86%，而硝氮含量大幅提高;沼液加盖贮存后，在前期可减少沼液中TN、TP、NH4+-N含量的下降，但贮存至90 d时，其贮存方式对沼液养分影响已不明显。Popovic等[49]则研究发现，沼液在贮存时NH4+-N较粪污原水中的氮素有更高的损失率。
　　2.4 粪污无害化处理技术
　　产后畜禽养殖粪便的无害化处理是当前研究的热点，主要有物理、物理化学、化学及生物处理法几大类，其中生物处理法研究最多。目前常用的生物处理方法主要有好氧堆肥法、沼气池发酵处理法、氧化塘处理法和人工湿地处理法等。
　　2.4.1 堆肥。
　　目前对畜禽粪便的堆肥处理研究多数集中在重金属的形态变化和不同钝化剂的处理效果方面。Hsu等[50]研究发现，猪场固体废弃物堆肥过程中铜、锰、锌主要以有机物结合態、固体颗粒态、有机物络合形态存在，溶出风险显著降低。刘浩荣等[51]研究表明，堆肥处理能促进猪粪中重金属锌、铜等的形态向活性低的方向转化，并发现海泡石对降低猪粪中重金属铜的生物有效性效果最好。吴晓凤[52]在规模化堆肥现场调查和中试规模猪粪堆肥的研究结果显示，整个堆肥过程中有机物结合态的铜所占比例一直维持在80%～85%。堆肥也对畜禽粪便中残留抗生素的去除有一定改善作用。Arikan等[53]的试验结果表明，牛粪中土霉素浓度在堆肥初期6 d内就开始迅速下降，最终的去除率达95%。但在Bao等[54]的研究中，堆肥对猪粪中金霉素的降解率仅为27%，去除效果受到温度、pH、微生物、TOC等多重因素影响。温沁雪等[55]研究认为，堆肥过程可使重金属固化，铜、锌的生物可利用态逐渐转化为生物毒性低的可氧化态与残渣态，而金霉素的去除呈现了与生物可利用态铜、锌较显著的正相关性。
　　2.4.2 厌氧发酵。
　　厌氧发酵不仅可实现粪臭、病原菌等污染消减，产生沼气等清洁能源，还能通过富含营养物的终产物利用促进循环。因此厌氧发酵已被广泛应用于规模化畜禽养殖场废弃物处理，是处理有机废弃物的理想方法和解决能源环境问题的重要途径之一。Ermawati等[56]利用高温厌氧发酵及好氧组合工艺处理奶牛养殖场废水，BOD5、TOC、天然雌激素的去除率分别达90%、84%和99%以上。畜禽粪便的厌氧发酵过程主要分为3个阶段，即水解阶段、酸化阶段和产甲烷阶段。有学者通过调控手段，将水解酸化过程和产甲烷过程分解成2个独立的处理部分，与全混合的厌氧发酵过程相比，实现了生物相分离，大幅提高了发酵设备利用效率，并提高了有机物等污染物的去除效果。例如，Ueno等[57-58]分别在中温（35.0±0.1）℃和高温55.0 ℃条件下，利用两相厌氧发酵工艺处理有机固体废弃物生产氢气和甲烷，缩短了水力停留时间和提高有机负荷。关正军等[59]通过设置反应器产酸相HRT 3 d、产甲烷相HRT 7 d、总HRT 11 d的运行条件时，COD去除率达52.8%，VS产气率达181.5 L/kg。
　　厌氧发酵效率受到很多因素的制约，诸如污泥浓度、有机物、营养比、负荷率等。粪便本身C/N比过低，如猪粪中C/N比仅为11.3，不利于微生物活动，厌氧发酵的适宜C/N比为20～30[60]，因此仅用畜禽粪便制取甲烷的效果并不好，实际过程中需加入农作物秸秆、纤维素等高碳含量的原料。温度也是影响粪便厌氧发酵的重要因素之一。一般而言，高温（50～55 ℃）、中温（32～38 ℃）更适合微生物活动而有利于厌氧发酵处理。Angelidaki等[61]试验表明，中温厌氧消化的适宜温度是37℃。张翠丽等[62]分析认为，影响猪粪、牛粪、鸡粪厌氧消化的最优消化温度、消化时间和最大干物质累积产气量分别为（35.9 ℃，81 d，0.495 L/g），（33.8 ℃，74 d，0.398 L/g）和（32.2 ℃，73 d，0.324 L/g）。厌氧发酵过程的影响因素还包括接种物的选取以及微量元素等。富含足够数量优良沼气菌种的接种物是沼气发酵启动的必要条件。在农村接种物普遍存在于粪坑底部污泥、沼渣、豆制品作坊下水沟中的污泥等。试验发现，事先对接种物驯化培养后可大大提高发酵产气水平，氮损失和磷增加率较未驯化组分别高14.9%和1.2%，能最大限度的保留沼液中的营养成分[63]。同样厌氧发酵微生物生长繁殖必需的重金属等微量元素如铁、钴、镍、铜、锌等都是多种产甲烷菌和酶系统的重要组成成分。Zayed等[64]的研究表明，产酸菌对毒性重金属的抗性要比产甲烷菌好;而Hickey等[65]则认为，对于突然加入一定浓度的金属离子而言，产甲烷菌的抗性要比厌氧消化过程中其他微生物更好。 　　2.4.3 好氧生物处理。
　　污水处理工程中，好氧生物处理法主要有活性污泥法和生物膜法2大类。近年来序列间歇式活性污泥法（SBR）及其改进工艺处理畜禽养殖废水的应用日益受到关注，该工艺剩余污泥处置便捷、抗负荷冲击强、泥龄短、活性高，有很好的脱氮除磷效果。Maekawa等[66]以氨结晶作为预处理的SBR工艺处理养猪场废水，发现当NH4+-N∶PO4--P∶Mg=1∶0.6∶0.9时，可实现氮磷的共同去除，去除率分别达79.3%～87.5%、40.3%～88.5%。利用UASB-SBR耦合工艺，杜龑等[67]实现了对废水COD、NH4+-N和TN 90.9%、98.7% 和71.6%的去除率，且交替好氧缺氧过程中亚硝酸盐的积累率较高，出现了短程硝化反硝化，对C/N低的养殖废水具有较强的处理能力。李莉等[68]发现，COD主要去除作用主要发生在厌氧的UASB阶段，而氨氮和磷酸盐的去除主要发生在好氧段。
　　与活性污泥法相比，生物膜法的生物相多样性更高、剩余污泥产量少、能耗更低，主要包括生物滤池、生物转盘以及生物膜反应器等。2000年美国学者Moore[69]等提出的采用多级反滤层结构的生物滤池，结合不同粒径基质填料的优点，能有效解决单一粒径面临的硝化性能和反冲洗频次的矛盾。周俊等[70]研究表明，生物沥浸结束后对铜和锌的去除率分别达87.3%和91.9%，含量低于污泥农用时污染物控制标准限值，且重金属锌先于铜从猪粪中溶出。膜生物反应器作为一种新型生物化学反应系统，结合了滤膜与活性污泥的双重优点，Gerardo等[71]将膜过滤技术和Gong等[72]用缺氧-好养膜生物反应器处理沼液均取得良好效果。朱春兰等[73]把序批式运行模式应用到好氧三相内循环生物流化床中，认为交替好氧/缺氧运行方式处理效果优于单一的好氧/缺氧方式，当采用3 h曝气—1.5 h停曝—1.5 h曝气—1 h停曝的模式时，对TN和NH4+-N处理效果最好。
　　2.4.4 自然处理工艺。
　　自然处理工艺宜作为厌氧—好氧两级生物处理后出水的后续处理单元，主要依靠天然水体、土壤和生物的共同作用，经过一系列的物理、化学和生物的综合作用去除废水中污染物质，其中人工湿地和稳定塘技术较为常见。
　　稳定塘通过利用设置防渗层后的天然池塘中的微生物降解、吸附作用达到净化水质目的，主要适用于距城市较远，广袤土地有滩涂、荒地等，养殖规模中等的地区。根据运行方式不同，氧化塘可进一步分为厌氧塘、兼性塘和好氧塘。单一功能的氧化塘难以长期满足废水处理标准化的要求，一級氧化塘的低氨氮去除率成为废水达标排放的限制性因素，仅在20%～30%[74]。因此氧化塘经常采用的是多级串联运行的高级综合稳定塘工艺，如潘涌璋[75]设计了一种由底部用于污泥消化的深坑型消化区、深坑中部属兼氧反应区的悬浮污泥层以及塘上部有好氧菌和藻类的好氧区3个不同微生物反应区构成的具备兼性塘、高负荷塘及藻类沉降塘、生态塘功能特点的高级综合稳定塘工艺，用于处理养猪场废水，经实际运用后去除率分别为CODCr99.5%、BOD5 99.6%、NH4+-N 93.5%和SS 98%。鲁秀国等[76]采用组合厌氧塘/兼氧塘/强化好氧塘工艺处理养猪废水，出水COD≤400 mg/L，NH4+-N≤70 mg/L，可以满足一定规模废水排放达标要求。
　　自20世纪90年代起，西方国家就已开展了不同湿地技术处理牛、猪、水产等养殖废水的相关试验研究。北卡罗来纳州构建了潜流型人工湿地来处理附近养猪场产生的废水[77];德国学者Hiraishi等[78]提出了固相反硝化技术，将固体碳源投加到人工湿地中，不仅解决了碳源不足反硝化效率低的问题，同时避免了传统添加液态碳源的弊端。张琳琳等[79]认为人工湿地在HRT为5 d时对养殖废水的处理效果最佳，COD、TN、NH4+-N及TP的平均去除率为9.8%、60.3%、71.7%和90.9%。植被是吸收粪污中有机物及氮磷的主要贡献者，除了自身可从粪污水中吸收营养成分外，其根系还能分泌供微生物生长的营养物质以及加速大分子污染物分解的酶。De la Noüe等[80]测试了3种微藻清除猪粪厌氧消化液排出液的能力。批次试验证实，在12 d内所有3个培养基都能完全去除氮，磷的去除率达到90%以上，残留COD去除率为60%～90%。近年来浙江大学的边磊[81]、邵瑜[82]等团队也对微藻系统的养殖废水脱氮除磷机理和作用参数开展了大量研究，并在预处理、藻种筛选、N/P以及微藻湿地系统的启动和回收阶段控制条件的优化方面取得了大量成果。然而，人工湿地受植物长势影响，在季节性上具有一定的局限性。此外，由于植物对污染浓度的耐受程度有限，人工湿地处理的污水大多数为中低浓度的有机废水，难以依靠单一物种、单一技术处理污染负荷较高的养殖粪污水。敖子强等[83]认为用于养殖废水处理的人工湿地植被应具备抗逆性好、去污能力强、生物量大且根系发达等特征，并提出巨菌草+酸模、杨树+夹竹桃等植物组合是人工湿地中对废水的脱氮除磷效果较好的选择。
　　2.4.5 生物生态组合处理技术。
　　畜禽养殖废水成分复杂，单一依靠某种物理、化学、生物处理方法难以达到排放标准。只有总结国内外已有成果，研究出多种高效的组合方法才是最佳措施。我国2018年修订的《畜禽粪便无害化处理技术规范》提出畜禽养殖废水组合处理的一般工艺流程为预处理（格栅、沉砂池、固液分离系统、水解酸化池）—厌氧生物处理—好氧生物处理—自然处理。万金保等[84]采用A/O—SBBR—氧化塘—人工湿地组合工艺对沼液进行深度处理，处理规模400 m3/d，CODCr、SS、NH4+-N、TP去除率分别为85.9%、89.9%、94.8%、88.7%。Suzuki等[85]设计了一套以结晶、曝气、静沉3个阶段组成的反应装置处理养殖废水，该装置先将废水进行以鸟粪石结晶法为核心的预处理，然后再充分曝气和沉淀，实现废水的净化之外，成型鸟粪石的沉降还可用来回收氮磷，作为肥效很好的缓释肥。浙江大学的张冬梅[86]研究表明，养猪场养殖废水经磷酸铵镁（MAP）结晶沉淀法处理后，NH4+-N、SS和PO43-浓度均显著降低，结晶回收效果明显，并且尾水中C/N比和厌氧产沼效能都得到较大提高。 　　3 研究展望
　　自2013年国务院发布《畜禽规模养殖污染防治条例》以来，国内对畜禽养殖粪污处理技术的研发与应用等方面的关注程度快速提高，规模化养殖粪污治理取得了大幅进展和显著成果。目前，我国畜禽养殖废弃物资源化利用生态综合治理模式研究尚处于起步阶段，为了促进畜禽养殖业可持续发展，亟需开展如下几个方面工作：
　　（1）因地制宜构建粪污生态治理模式。畜禽养殖污染成分复杂，并与地域环境、农业生产方式、养殖场规模、经济发展水平密切相关。粪污治理应结合不同粪污类型与当地区域实际，因地制宜，合理布局，形成一套运行便捷、处理高效的生态治理模式。家禽类粪便水分较少，产沼潜力高，可通过青贮法、厌氧发酵法、氨化法和干燥法等方法加工为动物饲料，也可作为肥料回用农田;针对清粪方式存在的缺点，国内已有不少猪、奶牛等养殖场将微生物与谷壳或秸秆等按一定比例混合，高温发酵后作为有机物垫料制成发酵床[87]及时分解和消化排出的粪尿，全过程实现了无污水外排的清洁生产。
　　（2）综合运用各种技术处理畜禽粪污。单一依靠某种物理、化学、生物处理方法难以满足《畜禽养殖业污染物排放标准》。堆肥及厌氧发酵处理技术虽对有机废弃物具有较好的去除效果，但发酵后的沼液、养殖场冲洗废水若直接排放农田，一旦无法消纳就会造成二次污染，需在厌氧消化后设置进一步的好氧或生态生物等组合处理技术。此外，人工湿地等生物处理技术受植物长势影响，在季节性上具有一定的局限性;水生植物对污染浓度的耐受程度有限，自然处理方式大多只能应对中低浓度的有机废水，难以依靠单一物种处理污染负荷较高的养殖粪污水。因此，应在总结提炼国内外已有实际成果基础上，研究多种高效的组合方法，不断探索适宜不同气候特点的湿地植物、物种组合以及基质填料等技术重点。
　　（3）深入开展畜禽粪便污染物中抗生素、重金属的治理研究。如开展养殖畜禽粪便中抗生素种类、含量、土壤质量等数据的调查监测技术开发;探明不同重金属、抗生素在粪便、土壤、水体中的迁移规律，并评估环境风险性;探讨添加重金属钝化剂对畜禽粪便堆肥处理后的生物有效性研究，为今后畜禽养殖废弃物的高效资源化利用提供技术支撑。
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