畜禽养殖废水还田处理技术
根据有关研究表明，畜禽养殖废水属于高浓度有机废水，其中含有丰富的营养物质可归还田地，但也含有较高量的Cu、Zn、As、Cr、Hg、Pb和Cd等重金属及抗生素等环境危害性物质，未处理达标的废水还田后，一方面会引起土壤、地下水重金属背景值的上升；另一方面还会因生物富集作用残留在作物体内，进一步危害人类的健康。因此，养殖废水还田需要关注重金属及抗生素的影响，减少其还田后对环境及人体健康的风险。
1、养殖废水重金属及抗生素的来源
传统的畜禽养殖规模较小，面临大规模犯病的机率较小，而今规模化的畜禽养殖如果遭遇疫情则全场损失。为提高畜禽的抗病能力，减少疫情带来的损失，养殖场会在畜禽饲料中添加微量的重金属及抗生素。在饲料中添加适量的重金属和抗生素可以提高畜禽的生产性能、维护机体的健康，但一般情况下，畜禽的肠道对重金属的吸收仅有30%～40%，对抗生素的吸收最高仅为15%，其余均以尿液、粪便形式排出。据统计，2012年，市面上用于畜禽养殖的抗生素占抗生素使用总量的近80%，而抗生素作为生长促进剂已经长达60余年，仅作为促进生长的添加剂就有33种，在生产养殖业中应用广泛。因此，养殖废水中的重金属及抗生素主要来源于饲料。
2、养殖废水的处置现状及环境风险
国内规模化养殖场对畜禽产生的粪便、废水一般采用堆肥发酵后粪污还田或自建污水处理站处理达到农田灌溉水质标准后还田，两种处理方式各有利弊，但环境的风险不可避免。采用粪污还田的技术对养殖场的管理要求严格。养殖废水属于高浓度有机物废水，管理不善则会引起农业面源污染，影响土壤、地下水、地表水的环境质量。但粪污还田技术对重金属的处理效率较明显，能通过生物钝化作用使得粪污中的重金属离子转化为不易被植物吸收的形态或富集在微生物的体内，进而降低环境中重金属的含量。自建污水处理站处理养殖废水达到农田灌溉水质标准后还田的方式能使废水中的有机物浓度大幅降低，减少有机废水对环境的影响。但国内畜禽养殖场污水处理工艺基本单一，主要对COD、BOD等主要污染物进行处理，极少关注重金属及抗生素的去除效果，因此养殖废水对环境污染的风险仍然不可忽视。
3、养殖废水处理工艺对重金属及抗生素的处理
对于养殖废水养殖场一般采用两种方式进行还田：一种是沼液发酵后作为肥水灌溉，一种是将养殖废水处理达到农田灌溉水水质标准后进行灌溉。无论是哪一种，处理后的废水仍有重金属和抗生素的存在。
3.1 沼液发酵
养殖废水采用沼液发酵是较为常见且处理成本较低的处理技术，受大部分养殖场青睐。根据国内学者的一系列研究，沼液中含有的重金属及抗生素含量较高。沼液发酵主要是利用微生物进行厌氧发酵，沼液中含有的溶解性有机质能与重金属发生络合作用，呈现稳定状态。孙红霞等人用含有不同重金属的饲料对生猪进行喂养，其中饲料中Cu超标率为18.5%。经喂养后，在猪的粪便中发现Cu的超标率到达了35.2%，沼渣到达了44.4%，沼液到达了11.1%，可见重金属在生物体内具有一定的富集作用，且在沼渣中超标最严重。Wei等人对江苏大型养殖场进行了调查，发现经发酵后废水中抗生素最高检出浓度达到了169ug/L，而同时也在附近的河道中检出了甲恶唑、土霉素等抗生素。可见沼液发酵对抗生素的处理效果较差。
3.2 养殖废水处理
目前我国畜禽养殖废水的处理主要有两种模式：一种是厌氧-自然处理模式，适用于中小型规模化养殖场；另一种是厌氧-好氧利用模式，适用于大中型畜禽养殖场或养殖区。其反应原理主要是利用微生物在好氧和厌氧的条件下对有机物进行利用，其去除物质主要为COD、BOD等营养物质，但对重金属及抗生素的效果甚微。饶中秀等人对采集的污水处理站处理后的养殖场废水尾水进行重金属的含量的测定，按照《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）中Cd、Hg、Cr、Pb和As的限值作为参考，其实验结果显示重金属存在不同情况的超标，超标率在2.7%～10.81%之间。根据Hu等人的调查研究，一般养殖废水含有不同的抗生素的浓度约在37.2～2935.4ng/L，活性污泥法对不同抗生素的去除效率约为70%。Zheng等人、Chen等人分别对间歇式好氧反应器、曝气生物滤池技术对抗生素的去除效率进行了研究，处理效率约为76%～85%、91%，即处理后的抗生素浓度最低在3.72～293.4ng/L区间，参照欧盟水环境抗生素限值10ng/L，不同种类抗生素存在超标现象。
4、含重金属及抗生素的废水对植物生长的影响
4.1 抗生素对植物的影响
采用沼液发酵、固体粪便堆肥后还田是目前养殖场处置粪便、废水的主流方式。根据有关研究，抗生素仅有15%可以被畜禽吸收，其余的经排泄之后进入环境。由于养殖废水处理之后基本上用于农田灌溉或施肥，因此抗生素会随肥水、沼渣等途径回到环境，而随之排泄的抗生素也进入土壤中。进入土壤中的抗生素可以被植物吸收和富集，不但会影响到植物对氮、钾等元素的吸收，同时进入植物体内的抗生素会与植物机体发生抗衡，干扰植物的正常的细胞分裂。也有报道指出，抗生素可以通过杀死植物周边的协同微生物进而影响植物的生长。抗生素进入环境后会被微生物吸收转化，使微生物获得抗性基因，进而致使某些致病菌对药物产生抗性。根据2015年世界卫生组织对114个国家细菌抗药性的分析显现，几乎没有哪个地区的是没有出现细菌抗药性问题的，这就可能进一步带来植物在种植过程中施药、抗病控制的困难，从而引发一系列农业危机。
4.2 重金属对植物的影响
重金属具有毒性和难降解性，而土壤重金属污染具有长期性、滞后性、隐蔽性和不可逆转性，重金属会在食物链中发生生物放大作用，进而扩大影响面。畜禽对重金属的吸收利用率较低，畜禽体内随粪污排出的重金属进入环境后主要经过根、茎被植物吸收富集，富集在植物的体内的重金属往往不会被吸收转化，而是长期的富集在根、茎、果、叶之中。根据王一佩的实验研究，植物重金属含量根＞茎、叶＞果，一般吸收器官＞同化和输导器官＞繁殖器官。不同农作物对重金属的富集存在差异，分低、中、高三种累积型，其中豆科属于低累积型，禾本科属于中累积型，十字花科茄科、菊科等属于高累积型。王晓飞对重金属在土壤及甘蔗中的含量进行了实验研究，在重金属重度污染区和轻度污染区甘蔗汁含有的Pb、Cd、As的安全性为Ι～Ⅱ之间，属于污染等级属于安全～优良，相对不易发生重金属富集作用。王一佩对沼液浇灌的植物中重金属的富集情况进行了研究，发现不同植物对重金属的富集能力不同，其中富集能力从大到小分别为象草、番石榴、团花、巴西参、沙梨、花生、柑橘、桉树、芭蕉，浇灌后综合污染指数较高，空心菜、梨、柑橘等出现了不同情况的污染。
5、结论与建议
规模化养殖业的发展一方面带来了经济的发展，另一方面也带来了环境方面的风险。养殖废水、粪污用于还田存在重金属和抗生素的生物富集和放大。用于养殖过程的重金属和抗生素被生物体利用的效率较低，大部分都随粪便、尿液排出，而养殖过程中采取的污水处理工艺和堆肥过程对重金属的处理效果又欠佳，因而，重金属和抗生素污染土壤的可能较高。结合有关实验和调查结果，用于还田的养殖废水由于作物的不同也存在不同的风险，即便是同一种作物其在不同部位的累积情况也不同。因此在实行养殖废水农灌和粪污还田的过程中应选择合适的作物，以减少过程中带来的环境和健康风险。
为此，本文提出以下建议：（1）畜禽养殖过程应慎重考虑抗生素和重金属的用量，关注其带来的环境风险；（2）养殖废水处理工艺和粪污堆肥技术应考虑重金属和抗生素的去除，减少养殖过程对环境的污染；（3）废水农灌及粪污还田过程应选择合适的作物作为消纳作物，减少重金属和抗生素累积带来的环境和健康风险。（来源：湛江市环境科学技术研究所）