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摘要：随着社会经济的不断发展，我国的养殖废水处理较90年代有了非常大的进展。畜禽养殖中的一些污染问题逐渐凸显出来，比如养殖物种退化、养殖过程中的密度过高、随意外排废水等问题，对养殖水生态及水资源造成了不可逆影响，同时严重破坏了区域生态平衡。因此，对畜禽养殖废水处理技术的研究具有十分重要的现实意义。本文对养殖废水处理中的微生物菌群结构进行了分析。
关键词：养殖废水；细菌群落；水质；抗生素
引言
在污水处理过程中,水中微生物是污染物去除的主体,过程中的稳定运行、处理效果和出水安全性与其中的微生物种群结构及其主要功能紧密相关。Liu和Fang等的研究结果均显示特定的微生物群落可以促进养殖废水处理系统中许多复杂大分子有机化合物的降解。因此,分析养殖废水处理过程中各单元细菌群落组成、明确占主导地位的微生物群落以及微生物群落与污染物浓度之间的相关性,对改进优化废水处理过程中微生物种群结构,提高水质净化效率具有非常重要的作用。
1畜禽养殖业废水污染现状
有资料统计表明：相比2015年之前，我国各类畜禽养殖场规模出现不断升高的态势变化，其中生猪养殖年出栏500头以上的规模化达到40%，肉牛年出栏50头以上的养殖规模达28.6%，肉羊年出栏100头以上的养殖规模达到34.3%，肉鸡年出栏10000以上的养殖规模达到68.8%，且畜禽养殖经济生产效益相比2011增长了15.56%，为我国的鲜肉食品做出了巨大贡献。在我国畜禽养殖业不断发展的过程中，也出现了非常严重的环境问题，导致养殖业发展受阻。畜禽养殖废水主要指在畜禽养殖过程中产生的粪便污水、刷圈废水、消毒废水以及养殖场生活废水。在当前我国畜禽养殖水平下，每年产生的粪便量达到60t左右，且由于养殖业自身的局限性以及资源的不合理利用和新技术的缺乏，畜禽养殖废弃物很大一部分没有得到资源化利用，更多的是不经过厌氧处理直接还田或者随意排放，给环境造成了很大的压力。
2微生物菌群分析
（1）DNA提取、PCR扩增和高通量测序收集。采集养殖废水水样，通过0.45µm微孔滤膜进行过滤，取下滤膜采用PowerWaterDNAIsolationkit(MOBio,CarIsbad,CA,USA)进行提取,提取过程参考标准试验操作规范进行。提取得到的DNA样品浓度和质量采用Qubit2.0Fluorometer检测,将符合试验要求的DNA样品送生工生物工程实验室PCR扩增,PCR扩增采用16SrRNA基因V3~V4区的通用引物341F和805RGACTACHVGGGT-Purificationkit(Qiagen,Düsseldorf,Germany)进行纯化。纯化后的PCR产物采用IlluminaMiSeq测序平台进行高通量测序,原始数据保存。（2）高通量数据处理IlluminaMiSeq测序数据。首先使用FLASH软件进行拼接,之后运用cutadapt软件裁切序列中的正反向引物,使用Prinseq软件质控去除Qscore<20的低质量序列,然后使用Usearch软件去除嵌合体以及按97%序列相似度划分分类操作单元(OTUs)。利用RibosomalDatabaseProject(RDP)classifier将OUT代表序列与数据库对比进行物种注释(置信度阈值默认为0.8以上),得到每条序列从门到属各个水平的分类信息,基于分类学信息,可以在各个分类水平上进行群落结构的统计分析。利用Mothur软件统计每个生物样本的Good’scoverage、ACE、Chao1、Shannon、Simpson等alpha多样性指数。使用QIIME软件计算weightedUniFrac距离,用于beta多样性的评估分析。
3畜禽养殖废水处理存在问题
畜禽养殖废水中含有大量污染物，除有机物、氮、磷等外，还含有如重金属、抗生素和大量的病原体等，如不经处理就排放或直接农用，将会对当地水环境和农田造成严重污染。目前仍存在大量的问题，致使畜禽养殖废水的处理不当，严重影响生态环境：（1）相关法规政策体系等的缺乏，畜禽环境污染综合治理程度低。（2）畜禽养殖废水处理成本高、深度处理不当等问题；（3）废水成分复杂，排放量大，污染物含量很高，同时农用期间还受季节灌溉影响；（4）养殖户环保意识缺乏，不经厌氧直接用作农家肥甚至直排。
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4畜禽养殖废水处理技术
（1）物化处理。物化处理技术目的主要是通过过滤吸附降低悬浮物浓度以及需氧量，这种方法简单快捷，缺点是难以进行深度的去除，如氮、磷污染物很难用这种方法去除。有研究利用灰渣、秸秆以及烟蒂为材料，研究多元复合材料对养殖废水的过滤净化效果，且处理效果较好，同时还能为农业生产提供高品质有机肥，是一种经济效益较好的处理方式。（2）生物处理。生物处理是一种经济实用性高，且处理效果较好的一种处理方式。目前生物处理技术主要有好氧处理和厌氧处理，以及两者相组合的处理方式。有关于好氧处理技术主要有活性污泥法和生物滤池、生物转盘、SBR 和 A/O 等，厌氧处理主要有厌氧滤池、厌氧折流式反应器、上流式厌氧污泥床以及内循环厌氧反应器等。（3）自然生态处理。自然生态处理方法是综合物理处理、化学处理以及生物处理，通过自然界中的土壤、水体、植物等对养殖废水进行处理，达到降解、沉淀、吸附、过滤的目的。如人工湿地方式对养殖废水抗生素的去除，通过人工建造和控制运行与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。
5养殖废水排放标准
目前我国畜禽养殖废弃物排放已经成为了环境污染的主要原因之一。同时，由于农村传统观念的影响，农户不愿施用有机肥同样给畜禽粪便的综合处理带来非常大的困难。且目前我国有关于畜禽养殖废水排放标准过于陈旧，未能及时更新。有专家对于畜禽养殖废水处理排放提出了一些生化指标和卫生指标。徐应明在其《畜禽养殖行业废水排放的标准研究》中指出：养殖行业废水排放的生化指标以CODCr、BOD5、SS、KN、TP计为主，其相应指标控制在200mg/L、80mg/L、150mg/L、20mg/L、2.0mg/L，且对于排放而进入城市下水道的养殖废水，其指标应该相应的降低，控制范围在600mg/L、400mg/L、400mg/L、60mg/L、5.0mg/L；对于其卫生指标主要以大肠菌群、蛔虫卵以及恶臭指标为主，大肠菌群数<104个/L、蛔虫卵排放<2个/L，恶臭指标则以二级指标为准，即一般人刚能察觉。由上述可见，制定相应的畜禽养殖废弃物排放标准对于规范畜禽养殖行业，促进其健康发展具有极其重要的作用。
6畜禽养殖废水处理技术的发展趋势
物理处理技术、生物处理技术及化学处理技术等对深度处理养殖废水均具有各自的优势，但是总的来看，物理处理技术操作量过大，清理不同浓度的污染物需要使用不同的设备，虽然可以保证处理过程中的经济效益，但是不能保证废水处理的综合效率；化学处理技术对操作要求非常高，处理成本也较大，可能会对养殖环境及畜禽造成一定的影响；而生物处理技术不仅兼并了物理与化学处理技术的优势，也能够弥补物理与化学处理技术的不足。因此，研究与应用生物处理技术应当是畜禽养殖废水处理技术的发展趋势。
结束语
综上，畜禽养殖废水处理技术包括物理处理技术、化学处理技术以及生物过滤技术等。而物理处理技术中处理效果较好的为挤压技术与吹脱分离技术；化学处理技术主要依靠化学物品，降低废水中各种污染物的浓度，成本较高；水生植物过滤、微生物群落过滤以及腐蚀动物过滤共同构成生物综合处理技术。当前，国内外对畜禽养殖物理废水处理技术与化学废水处理技术的研究相对较多，较多养殖场也采用物理或化学处理技术。就生物过滤技术而言，与国内相比，国外的研究更加深入，而国内的研究尚处于起步阶段，大多数养殖企业尚未采用这种处理技术。而与物理和化学技术相比，生物过滤技术有较为明显的处理优势，处理过程中再生物的产生，不会对环境造成严重污染、保持生态系统稳定、促进生态自动调节等。这既符合我国蓝天保卫战、绿色发展理念，也满足我国生态文明建设的实际需求。因此，生物过滤技术是畜禽养殖废水处理技术研究与发展的必然趋势。
参考文献
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论文作者:李慧强
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第09期
论文发表时间:2019/7/23
标签：畜禽论文; 废水处理论文; 废水论文; 技术论文; 生物论文; 微生物论文; 群落论文; 《工程管理前沿》2019年第09期论文;