陈召峰
身份证号：61012219781102****
摘要：随着规模化猪场的迅速发展导致养猪废水成为农业污染的重要源头之一。文章介绍了规模化养猪废水的处理现状，分析了养猪废水处理的突出问题，并针对问题。提出引入高效脱氮菌和抗生素预处理能使生物处理模式不断优化。生物自动化控制技术是规模化养猪废水处理的发展方向。关键词：养猪废水；氨氮；加压溶气气浮
关键词：引言
我国作为全球第一大生猪养殖大国，养猪业在现代经济发展中占有举足轻重的地位，但同时也带来了颇具挑战的环境污染问题。一个万头猪场日排粪尿污水高达100-150t，要净化这些粪便和废水难度较大，而经污水处理后要长期达到国家排放标准就需要大量的投资和高额的运转费，也就增加了养猪过程中的成本。养殖场产生的粪污排放造成地表水、地下水、土壤和环境空气的严重污染，直接影响了人们的身体健康，而未经处理的粪污中含有大量污染物质，若此种有机废水直接排入或随雨水冲刷进入江河湖库，大量消耗水体中的溶解氧，使水体变黑发臭，造成水体污染。养猪废水目前主要采用的的处理方法是生化法，由于原水水质比较复杂，导致处理程度低，出水达不到排放要求，造成处理效果非常不好。目前主要应用的预处理方法有很多，在2013年，黄海波，呼世斌等人[1]以COD质量浓度超过30000mg/L有机养猪废水为研究对象,研究硫酸铁、硫酸铝、结晶氯化铝、聚合氯化铝钾、聚合氯化铝、壳聚糖6种絮凝剂对该废水浊度、COD、NH3-N、TP、BOD5的影响，且经6种絮凝剂处理后,水质BOD5/COD依次为0.415,0.504,0.424,0.505,0.379,0.135,除壳聚糖外,生物可降解性均比原废水提高，该方法对高质量浓度养猪废水的预处理有一定的成就；在2014年，徐畅[2]在降低沼液中氨氮的前提上，利用斜生栅藻净化养猪沼液，在成本低、操作简单的基本上取得一定的成绩；早在2004年，晏波[3]等人就针对含NH3-N浓度在200-1000mg/L范围的工业废水和养殖业废水提出磷酸铵镁沉淀的脱氮预处理方法，在当时也是取得良好的成绩，从而对养殖废水的预处理引起重视；现如今，我国各地目前的水污染情况十分严重，水资源过度开采，部分地区已经危害到人畜的生活和生存，在这样的背景下，水的处理和净化更加受到国家和业界的高度重视，作为一种重要的水处理方法，气浮净水技术已经在我国得到了广泛地应用和研究。气浮技术不仅在含有藻类的、低温低浊的和受到轻度污染的给水水体净化中效果良好，而且在印染、造纸、炼油和餐饮等废水的处理中也取得了较好的效果[4－6]。前期已经对加压溶气气浮的设计有了一定的研究，以养猪废水为主要对象，如果养殖废水中的磷含量过多而排放会容易造成管道结晶以及微生物生长膜的堵塞,所以以磷作为一个最关键的限制性因素来重点监控，文章以加药量PAC浓度，PAM浓度，PAC流量，PAM流量，溶气压力为变量，研究加压溶气气浮机应用到养猪废水预处理的各项指标的影响。
1养猪废水处理存在的突出问题
1.1高氨氮导致碳氮比失衡，抑制微生物生长
氨氮主要来源于猪场废水中尿素和蛋白质的分解作用。尽管氨氮是微生物生长所必需的营养物质，但当其浓度超过了一定范围时，会对微生物产生抑制作用。大部分猪场废水中所含的氨氮在500～1000mg/L之间，当氨氮浓度超过一定数值时就会减少甲烷产量。氨氮会改变细胞内的pH值，抑制相关酶的活性，从而对厌氧产甲烷的菌群产生影响。
1.2抗生素的影响
为了达到治疗疾病或是促进生猪生长发育的目的，养殖场每年会使用大量抗生素，仅用于养猪业的抗生素就多达数十种。在中国，抗生素每年有21万吨的生产总量，其中48%被用于农业和养殖业。一旦这些抗生素被猪摄入体内，其代谢途径虽有不同，但最终会以原始结构或同分异构体的形式排出体外。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按照抗生素的种类，占摄入量17%～67%的抗生素完全没有改变就被排出体外，并随着粪便尿液进入厌氧反应器，依旧保持原本的抗菌活性，甚至有一部分抗生素的代谢产物比其本身的生物毒性更强。
2优化废水生物处理模式的对策
2.1引入高效脱氮菌
高效脱氮菌强化技术是将带有特定脱氮功能的一类菌或菌群重新引入受污染环境中，促进目标污染物的降解和转化，该类具有脱氮功能的菌或菌群应分离筛选自相同或相似的生长环境。将高效脱氮菌强化技术应用到养猪废水厌氧-好氧处理系统中，可以通过提高处理系统整体微生物的活性来实现受污染水环境的污染物降解，是一种成本相对较低而环境生态效益显著的技术手段。
2.2厌氧生化处理工艺
UASB系统原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮体的基础上，并结合在反应器内设置污泥沉淀系统使气、液、固三相得到分离。形成和保持沉淀性能良好的污泥（其可以是絮状污泥或颗粒本设计方案的厌氧工艺段采用UASB（上流式厌氧污泥床），将难降解有机物分解成易降解有机物、将大分子有机物降解成小分子有机物。废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。UASB反应器包括以下几个部分：进配水系统、反应器的池体和三相分离器。在UASB反应器中最重要的设备是三相分离器，这一设备安装在反应器的顶部并将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区。三相分离器主要的目的就是尽可能有效地分离从污泥床／层中产生的沼气，其次是有利于减少反应室内高产气量所造成的液体絮动。UASB厌氧池内必须具有足够的生物污泥量，同时池内的泥水必须充分混合，废水中的污染物才能很好的被污泥吸附、分解。许多厌氧处理工艺达不到要求，原因就在于厌氧污泥的浓度低和布水效果差。因此厌氧污泥浓度的高低和UASB厌氧池布水是否均匀将决定水解酸化功效的好坏。
2.3抗生素的预处理
抗生素主要在养猪废水厌氧处理中引起相关变化，因此，针对具体养猪企业使用抗生素的不同，以及对微生物厌氧发酵过程产生沼气和好氧过程的抑制状况，研究抗生素的衰减规律及其物理化学预处理方法，降低其对水处理微生物的影响，为猪场废水生物处理模式的安全性提供参考。
结语
规模化养猪废水是一种高浓度有机废水，含氮量高、碳氮比失调，处理难度大。本文结合目前规模化猪场废水处理现状，对不同处理模式进行总结和分析；针对目前生物处理模式所存在的问题，结合国内外研究现状，找出适合规模化养猪废水处理的模式和对策。在生物处理模式下，笔者认为通过引入高效脱氮菌和抗生素的预处理，解决高氨氮和抗生素对微生物毒害的影响，研发针对生物处理系统中厌氧阶段、好氧阶段与生物自动化控制系统的组合，根据实时水质情况培养高活性微生物投加到生物处理系统中，提高甲烷产量，增强系统处理效率，将有望解决规模化养猪废水处理存在的问题。
参考文献
[1]黄海波,呼世斌,张凤梅等，化学絮凝法对高质量浓度养猪废水预处理效果[J].西北农业学报,2013,22(06):190-196.
[2]刘金苓，钟玉鸣，谢志儒，贾晓珊，徐昕荣.厌氧氨氧化微生物在有机碳源条件下的代谢特性.
[3]晏波，磷酸铵镁沉淀法脱除废水中氨氮的实验研究[A].中国化学会、上海交通大学.第二届全国环境化学学术报告会论文集[C].中国化学会、上海交通大学:,2004:4.
论文作者:陈召峰
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/27
标签：废水论文; 污泥论文; 抗生素论文; 反应器论文; 微生物论文; 浓度论文; 生物论文; 《中国西部科技》2019年第23期论文;